專利名稱:光纖分布網(wǎng)絡的制作方法
本發(fā)明涉及到用來從光纖中讀出信息和向光纖中寫入信息的新型光讀和光寫分接頭，由此形成的方法以及利用它們產生的網(wǎng)絡。
正如在本文中一直使用的那樣，“光纖”指的是一種波導，它有一個纖芯，纖芯的外邊包有包層，最好再包一層緩沖層，纖芯和包層是玻璃做的，它們即可以是多模的也可以是單模的，纖芯、包層和緩沖層最好都做成圓柱狀。
為了形成光纖分布網(wǎng)絡，在先有技術中已提出了許多方法，先有技術中所有這些解決辦法的主要缺點是用來在這種網(wǎng)絡中向光纖里注入光和從光纖里提取光的分接頭，對光纖中的信號產生較大的衰減，因此在每個光纖中繼站區(qū)間中只能向網(wǎng)絡中接入較少的用戶。例如，讀分接頭一般造成1分貝的衰減，而寫分接頭一般產生2分貝或更多的衰減。由于需要許多的中繼站才能使這樣的網(wǎng)絡運行，所以網(wǎng)絡的成本就高得驚人，這一點使得先有技術的所有設想只具有學術價值而難以實用。
本發(fā)明的第一個基本的是依次提供一種方法和裝置，用來從光纖中提取光信號31的一小部分25(見圖1)，分量25足夠大，以至這個信號所表示的數(shù)據(jù)可以被探測或讀取，而分量25的提取使信號31在光纖中的衰減最小。
本發(fā)明的第二個基本目的是依次提供一種方法和裝置，用來使多路傳輸?shù)墓庑盘栆赃@種方式進入光纖，即對已經存在于光纖中的任何光信號均產生最小的衰減。
本發(fā)明的第三個基本目的是提供用來實現(xiàn)前面列出的第一和第二基本目的的方法和裝置，以便形成一種既能讀又能寫的光纖分布網(wǎng)絡，從而使諸如數(shù)據(jù)、聲頻和視頻信息等均能被傳輸。
本發(fā)明的第四個基本目的是提供一種從光纖中提取光信號31的一小部分25的方法和裝置，其方式是如果信號31是在光纖的一端提取并且其功率大小等于信號分量25的值的話，則被提取的信號分量25的帶寬大于信號31的帶寬。
上述的以及其它的目的將參照附圖作進一步的敘述，這些附圖是圖1是本發(fā)明的光讀分接頭的示意圖;
圖2和圖3分別示出了由依次接在光纖上的一系列讀分接頭所產生的累積和非累積的附加損耗。
圖4和圖5分別表示依次配置在光纖上的另外一些讀分接頭的累積和非累積損耗。
圖6示出了把圖4所示的作為累積彎曲扇形角函數(shù)的累積損耗與由連續(xù)光纖彎曲所產生的累積損耗進行比較的情況。
圖7是光纖纖芯的剖面圖，它表示出光纖內部有一個圓形區(qū)域，在該部分外面包有一個環(huán)形部分;
圖8是一個表明作為調制頻率函數(shù)的光信號通斷比曲線;
圖9是按本發(fā)明制作的光寫分接頭的示意圖;
圖10和11示出了由依次配置在光纖上的一系列光寫分接頭施加在預先存在的光信號上的累積和非累積衰減。
圖12示出了由本發(fā)明的讀和寫分接頭形成的適用的最佳光纖分布網(wǎng)絡結構。
參考圖1，按照本發(fā)明，用側讀分接頭23分接含有光信號31的光纖12，從而提取該光信號的一部分25供隨后檢測。按照本發(fā)明，分接頭23的構造使得在圖1中用參考數(shù)字31″表示的附加損耗變得最小，從而使得留在光纖12中分接頭23后面的未分接的光信號31′達到最大。
正如本文中一直所用的那樣，術語“附加損耗”指的是從光纖12中提取而不被檢測的信號31的量值，如信號31與信號31′和信號分量25之和間的差值(31-31′-25)。
因此，假設光信號分量25的值已減至最小，但卻又大得足以被探測，由于附加損耗31″較小，因此可以依次配置許多分接頭23以便形成一個光纖讀總線3或5(圖12)，它的優(yōu)點是使用眾多分接頭23的大量用戶可以分擔構成該讀總線的所有部件的費用。被探測的光信號分量25的最佳量值是在-20毫瓦分貝到-100毫瓦分貝之間，(±X毫瓦分貝表示等于1毫瓦以上或以下±X分貝的量)，最好在-30毫瓦分貝和-80毫瓦分貝之間，在-30毫瓦分貝和-40，-50或-60毫瓦分貝之間，例如在-35毫瓦分貝附近則更好。
讓我們再參看圖1，分接頭23的構成使光纖12彎曲成具有彎曲區(qū)域扇形角α及均一或不均一彎曲半徑的一段區(qū)域46。對圖1所示的不均一彎曲半徑情況，其最小半徑用γ表示，這個字母也表示當它是均一彎曲時該彎曲區(qū)域的半徑。一個光耦合器32被設置成僅與區(qū)域46中光纖外圍彎曲表面的一部分接觸。探測器34和透鏡35可根據(jù)意愿置于耦合器32中。探測到的信號隨后可以通過諸如導線44一類的任何合適的手段被轉發(fā)出去。在另一個實施例中，提取的光信號分量25是用另一個光纖傳輸?shù)?，該光纖有一端位于透鏡35的前表面30附近，這一附加的光纖可伸展到任何需要的地點，諸如遠距離光學部件(例如遠距離探測器)。在這個實施例中，該附加的光纖將與光纖的緩沖層接上，它與光耦合器32相當。
光耦合器32最好在預期的光信號31的波長部分是透明的，它可以是液體，固體或兩者的結合，可以是可變形的或者不變形的，而當它是可變形時，可以是彈性變形，也可以是非彈性變形，一個最佳實施例采用的是諸如透明聚硅氧烷這樣的彈性變形材料。如果耦合器是另一光纖，則它的前端可以與總線光纖12的緩沖層接上。該附加光纖的包層直徑希望在200～2000微米，最好在500～2000微米，尤以1000微米最佳，而該附加光纖可以具有由玻璃或塑料制成的纖芯和包層。最理想的情況是光耦合器與光纖緩沖層具有良好的面接觸，它被放置在最佳位置，并且只在光纖緩沖層外圍一小部分以及緩沖層很短的線性長度41上與光纖緩沖層接觸，此外還希望光耦合器的折射率能使被探測的光信號分量25的量值最佳化，而所有其它的參數(shù)均為常數(shù)。
彎曲區(qū)域部分的角度α是一個包圍彎曲區(qū)域46的弧，它是由第一和第二條法向虛線47、48相交確定的，這兩條線分別從點43和49法向延伸，而且光纖12的用虛線36表示的彎曲中心軸線，在點43和49分別與處在彎曲區(qū)域46兩側的光纖12的第一和第二未彎曲中心軸線28和29相匯合。
在點49附近的急劇彎曲是為了清楚說明起見而被夸大了。當彎曲區(qū)域46的輪廓曲率不均一時，如果彎曲區(qū)域46的最小彎曲半徑γ處在位置24上，而24位于透鏡35或探測器34的前面，在另一方案中24位于附加光纖的前面，則可以獲得最佳結果。所有在彎曲區(qū)域46上的彎曲半徑輪廓類型，其中包括均一的和變化的輪廓，都包括在本發(fā)明的范圍內。
總之，如果光信號分量25的量值比光信號31小幾個數(shù)量級，那么信號31的衰減就幾乎不受被提取分量25的影響，而分接頭的數(shù)量實際上由每個分接頭所產生的附加損耗31″的大小所限。因此可以發(fā)現(xiàn)如果α、θ、γ，彎曲半徑輪廓，以及尺寸，形狀，結構，折射率，還有光耦合器的位置都最佳，則可以把提取信號分量25控制到需要的任意小的量值，這里還意外地發(fā)現(xiàn)由此產生的附加損耗31′也意想不到的小，以至于為數(shù)眾多的分接頭23都可以依次配置，而每個分接頭均能確定由光信號31所代表的信息。
實施例1用纖芯直徑為100微米，包層直徑為140微米，緩沖層直徑為500微米的漸變折射率光纖聯(lián)結成一條2.2公里的線路，光纖的一端接激光器，在光纖的另一端用光探測器測得的功率為8.42毫瓦。將219個如圖1所示的各含有一個漸變折射率透鏡35和一個光電探測器34的分接頭從激光器開始每隔10米依次接在光纖上并對其調節(jié)使每個分接頭探測1微瓦的功率。在光纖的另一端依次記下該光功率，這樣由每個讀分接頭所產生的總的和附加的損耗就被確定下來。
前幾個分接頭(例如前5個或10個)的附加損耗非常低，平均小于0.05分貝，而自此以后的分接頭的附加損耗則更低，對219個分接頭試驗的總的平均損耗是0.0217分貝。
正如從圖2和圖3所很容易理解的，本發(fā)明的側面光讀分接頭可以提取和探測一個可探測的光信號分量25，以便使每個分接頭產生的附加損耗遠低于0.3分貝，明確地說是低于0.2分貝，更明確地說是低于0.1分貝，甚至是低于0.08分貝，0.06分貝，0.04分貝，0.03分貝，0.02分貝，0.01分貝和0.005分貝。盡管具有如此低的附加損耗，所提取的供探測的光信號分量25還總是具有可探測的量值，諸如具有前面指出的在-20到-100毫瓦分貝之間的任何值，在該試驗期間所用的值是-30毫瓦分貝。因此，即使使用普通的光源也可以依次配置大量的分接頭，諸如5，10，20，30，40，50，70，100，150，200，和甚至更大的數(shù)，以及介于上述之間的任意數(shù)，這是因為有足夠的光可供這個分接頭系列中最后一個分接頭去提取可檢測的光信號分量25，以呈現(xiàn)最小附加損耗。
這一點令人感到意外，因為眾所周知，在一個固定半徑的彎曲光纖的一個位置上所能提取的光的量是有限的，令人不解的是這個現(xiàn)象不適用于本發(fā)明中按一定間隔設置的分接頭所引起的一系列彎曲段，這里提到的間隔例如可以大于1米，5米，10米，20米，30米，40米，70米或100米。這些情況示于圖4～6。
具體地說，圖4和圖5分別示出了對實施例1的光纖每隔10米依次加上100個半徑為3.84毫米的固定半徑的30°彎曲時所形成的累積和非累積損耗。在圖6中的“30°分接頭”數(shù)據(jù)點表明這個相同的累積損耗是累積彎曲扇形角的函數(shù)。圖6中的“連續(xù)卷繞”數(shù)據(jù)點表示了當實施例1的光纖以等于3.84毫米的半徑簡單地連續(xù)卷繞多次時所形成的累積損耗。正如圖6所示，當光纖連續(xù)卷繞超過幾周時，則固定半徑的附加彎曲不產生明顯的附加光損耗，因此建立了一個本發(fā)明的完全沒有料到的長序列的分接頭23的配置。
當進一步分析本發(fā)明讀分接頭上的數(shù)據(jù)時，可以發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明的讀分接頭以實施例1所述的方式依次配置于其它分接頭后面時，則它們的性能實際上改善了，這正如圖2-5所示，例如當被探測的光信號分量一直被提取時，這些讀分接頭的附加損耗依次減小。業(yè)已發(fā)現(xiàn)的這種意外的效果，是前面的分接頭以有利方式改變光纖內能量分布的結果。
請具體參見圖7，如果纖芯分為直徑95等于纖芯半徑的中心部分94，和寬度97，98都等于纖芯半徑一半的均勻環(huán)96，則可確定總光能在芯中心94和芯環(huán)96中的百分比。就實施例1中的分接頭前面部分來說，60%的能量分布在芯中心94中，其余40%的能量分布在芯環(huán)96中。在依次過了6個分接頭以后，上述百分比分別改變?yōu)?1%與19%。雖然通常預期這些百分比很快分別變成100%與0%(從而不允許再提取信號分量25)，但是，由于隨后的分接頭繼續(xù)優(yōu)先從芯環(huán)96而不是從芯中心94提取光，所以甚至在106個分接頭以后，上述百分比仍分別保持在81%與19%。因此可以看出，本發(fā)明的分接頭以有利的方式改變光纖中的能量分布，以致既減小后面分接頭的附加損耗，又使芯環(huán)96的光得以再生，并在逐步降低附加損耗的同時，又使后面的分接頭總能提取可探測的光信號分量25。
雖然這些試驗是在多模漸變折射率光纖中進行的，但是類似的有利結果同樣可在階躍折射率和單模光纖中得到，具有多個實施方案的本發(fā)明適用于配有各類緩沖層(例如硅樹脂或丙烯酸鹽)的各類化纖，這是由于本發(fā)明的分接頭能依次連續(xù)把提取可探測的光信號分量25，并同時在所有各類光纖中產生很低的附加損耗。
當本發(fā)明的讀分接頭或者是用于多模階躍折射率光纖或者是用于多模漸變折射率光纖時，其另一優(yōu)點是，單獨工作或與其它類似分接頭一起工作的本發(fā)明的任一讀分接頭，實際上都改進了光纖帶寬，這是因為相對于最內部的模來說，只有最外邊的模優(yōu)先被提取。因此，不同模之間的時差色散減小，這就增加了光纖帶寬。
從技術上說，多模光纖不同模之間的時差色散對帶寬的不利影響是容易理解的，所以在此僅作簡要介紹。具體地說，由于最外邊的模在光纖中傳輸?shù)木€性距離必定大于最里邊的模的傳輸距離，所以，在光纖的遠端可以看到作為色散脈沖的合成矩形脈沖，這是由于最里邊的模先于最外邊的模到達位于遠端的探測器，因此這些脈沖必定在時間上分得很開，導致窄帶寬。由于本發(fā)明的分接頭并不探測顯著的最里邊的模，因此采用本發(fā)明的分接頭使得時差色散問題緩解，結果矩形脈沖可以更緊密地群聚在一起，從而得到較寬的帶寬。
更詳細的說明可參見圖8，在調制頻率達到飽和調制頻率55之前的某一調制頻率范圍，任一給定的信號強度電平都將產生恒定的信號通-斷比率，此后，隨著調制頻率的進一步提高，信號通-斷比率迅速下降。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對于任一給定的初始信號通-斷比率，與采用末端探測技術相比，采用本發(fā)明分接頭時的飽和調制頻率要高得多。事實上，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在比較高的調制頻率上，如果在某一光功率電平探測到光纖中末端光的探測器由本發(fā)明的分接頭探測以得到第二信號通斷比率，而用本發(fā)明的分接頭得到第一信號通斷比率，則第二信號通斷比率將比第一信號通斷比率低1分貝，2分貝，3分貝，4分貝，5分貝，甚至10分貝以上。
圖9示出本發(fā)明的另一特點。此圖示出光寫分接頭22，圖12中畫出了許多這種分接頭，該寫分接頭的結構類似于前面所述的讀分接頭23。寫分接頭設計成能把光信號131注入光纖，以便與以前注入光纖的預先存在的光信號37一起進行多路傳輸，預先存在的信號37或者由單一信號組成，或者由許多多路傳輸信號組成。眾所周知，多路傳輸信號可以是頻率多路傳輸和/或時間多路傳輸，凡此種種都稱之為“多路傳輸信號”。
寫分接頭22設計成注入新信號131時能使預先存在信號37衰減最小，其優(yōu)點是使許多寫分接頭22能依次排列于光纖11上并使預先存在信號37不致過度衰減，從而使采用這些分接頭的許多用戶可以共同分擔由此構成的分布網(wǎng)絡的費用。預先存在信號37中不被寫分接頭22衰減的那部分以箭頭37′表示，而預先存在信號37中被衰減的部分以箭頭37″表示。
寫分接頭22包括用來彎曲光纖11以便形成光纖彎曲段146的裝置，和用來連接光耦合器132的裝置，光耦合器132與位于彎曲段146外部耦合區(qū)141的光纖緩沖層最外層緊貼。待注入光纖11的光信號131由光源134，最好是激光器或發(fā)光二極管(LED)來產生，而且最好由透鏡135，特別是由漸變折射率透鏡對光信號聚焦，以便使光信號以下述角度在光耦合器132內傳輸，亦即使光信號在光纖11的接收角范圍內注入光纖11，而且被限制在纖芯內，該被限制的信號由圖9右邊的箭頭131表示。
光耦合器132的目的和作用類似于耦合器32，也就是說，要使耦合器與緩沖層界面的反射效應和折射效應最佳，并使光最佳地注入纖芯。如果沒有耦合器132，信號131的相當大部分將從緩沖層的最外表面反射出去，或者沿由彎曲段146形成的纖芯接收圓錐以外的角度折射進入光纖11。光耦合器132的材料組成和它的結構可與耦合器32相同或不同。
如同耦合器32的情況一樣，構成光耦合器132的材料應該具有最佳的透明性，應該能與緩沖層在緩沖層耦合區(qū)141具有很好的面接觸性能，應該具有使光最佳注入的折射率，還應該放置在最佳的位置使φ最恰當;適用于耦合器32的上述所有材料都適用于耦合器132，而且包含在本發(fā)明的范圍內。
彎曲段部分的角度定義為圍繞彎曲段146的弧，它由第一法向虛線147和第二法向虛線148相交確定，線147和148從點143，149法向延伸，用虛線136表示的光纖11的彎曲中心軸線在143，149處與處在彎曲段146兩側的光纖11的第一和第二未彎曲中心軸線128，129匯合。
點149附近的急劇彎曲是為了清楚說明起見而被夸大了。彎曲段146不必彎得半徑完全一致，實際上，彎曲段146的曲率半徑可以是不均一的。當彎曲半徑不均一時，如果彎曲段146的最小彎曲半徑R發(fā)生在透鏡135或光源134后面的某一位置124，則可得到最佳的效果。彎曲段146中的各種類型的彎曲半徑輪廓，包括均一和變化的輪廓，都包括在本發(fā)明的范圍內。
本發(fā)明包括一種把光信號131注入光纖的方法和裝置，從而對前面預先存在信號37產生意想不到的非常小的衰減37″，該預先存在信號是用側面或端面發(fā)射技術預先注入光纖的。采用本發(fā)明已重復達到小于1.0分貝，0.5分貝，0.4分貝，0.3分貝，0.2分貝，0.1分貝和0.06分貝，甚至小于0.04分貝的衰減，與此同時，達到注入效率大于1%，2%，5%，10%，15%，20%，30%，甚至40%。因此，注入光的百分比與預先存在信號衰減的百分比之比率可以做到大于1，更好的可做到大于1.5，2，2.5，3，4，5，6，10，15，20，30，甚至40。
人們很久以來已經知道，載有在許多位置產生并在許多點注入光纖的多路光信號的多路傳輸光纖總線結構的基本難題是在光纖已載有預先存在光信號的情況下，用來把許多光信號的任意一個注入光纖的裝置必定使這個預定存在信號衰減某個百分數(shù)，而且，衰減百分比隨注入裝置的注入效率增加而增加。技術上的一個一般經驗法則是，通常注入效率和光纖中預先存在信號衰減百分比之間存在1比1的關系，例如，若產生第一信號的光源的注入效率為90%，這將導致預先存在信號衰減90%，50%的注入效率導致50%的衰減，10%的注入效率導致10%的衰減，等等。對于特別選用的注入裝置，其情況與這個經驗法則略有差別，但是，迄今這些差別并不很顯著。
當以特定方式使用分接頭22時，已意外地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的側面光寫分接頭產生的注入效率能遠高于對光纖中預先存在信號產生的衰減百分比。
具體地說，如果結構上與圖9所示的寫分接頭22類似的N個附加裝置22裝在預先存在光信號注入光纖的位置前面和第N+1個寫分接頭把其第N+1個信號注入光纖的位置后面之間，其中N是整數(shù)，那么即使N值很小，第N+1個分接頭22的注入效率/衰減比率也會大大提高，對于大約大于10～15的N值，這個比值變得非常大，即使在N低達1，2，3時也有顯著的改善。此外，雖然N個附加裝置22產生若干損耗，但是每個裝置22的總平均損耗迅速降低到遠小于采用其它現(xiàn)有技術依次注入光的方法和裝置所得到的平均損耗。
裝置22可包括一系列附加寫分接頭22;可包括一系列彎曲元件，這些元件以類似于寫分接頭22的方式來彎曲光纖，使模耦合發(fā)生在纖芯范圍內;或者可包括上述寫分接頭和彎曲元件的結合。如果采用彎曲元件，那么可以使用能在直線段把光注入光纖側面的附加側面寫分接頭，條件是它要置于緊靠彎曲元件的前面，因為彎曲元件往后將包層模和/或緩沖層模耦合進入纖芯。附加寫分接頭的應用，便于信號多路傳輸。而且，如圖9所示第N+1個分接頭可以是在彎曲處把光從側面注入光纖的分接頭，或者可以將光注入直線光纖段的側面，而光纖隨后立即被彎曲，從而實現(xiàn)光耦合。
意想不到的結果是，寫分接頭22的注入效率與信號37的衰減百分數(shù)之間的比率隨數(shù)N的增加而增加。
實施例2圖9寫分接頭接到實施例1所用的漸變折射率光纖上，這個分接頭把大約30%到40%功率注入纖芯里，從而在纖芯里產生預先存在信號。然后，將112個附加寫分接頭從第一分接頭起往后每隔10米一個依次接到光纖上，這樣每個分接頭能把它們輸出功率的約30%到40%注入纖芯里，將預先存在信號的累積和非累積損耗順序記錄下來，結果分別示于圖10和11中。
正象這些圖表明的那樣，隨后第一個寫分接頭將預先存在信號衰減2.75分貝(46.9%)，第二個衰減1.91分貝(35.6%)，第三個衰減1.37分貝(27.1%)，等等，對于預先存在光信號的隨后的衰減迅速下降，這樣隨后在第12個寫分接頭之后，但衰減卻一直低于0.2分貝，即使注入效率仍保持在30%和40%之間，衰減也反復達到小于0.06分貝和0.04分貝的水平。事實上，盡管頭幾個分接頭引起相當大的附加損耗，但所有分接頭平均衰減只為0.2分貝。
從這個數(shù)據(jù)，可斷定前面的分接頭對預先存在光信號的衰減比后面分接頭的衰減量要大兩倍以上，而后面最初幾個分接頭具有相同的注入效率，當更多的分接頭被放置在后面時，這個比率將上升到4倍6倍、10倍、15倍、20倍、30倍或更高，這是非常驚人的非線性現(xiàn)象。
還可以斷定，頭幾個分接頭22以有利方式改變了光纖內的預先存在光信號的能量分布，從而產生這樣一些結果即可以斷定，在光纖上能配置5、10、30、50、100，甚至于200個，或是介于這些數(shù)字中間的任意數(shù)量的寫分接頭，這些分接頭能將相同數(shù)量的信號多路傳送到光纖中去，人們也能夠檢測到通過所有這些分接頭的預先存在信號。雖然預先存在信號被描述成通過彎曲緩沖層部分注入纖芯，但類似的有利結果用端面入射信號同樣也可得到。在每種情況下，在彎曲處都應注意到，利用分接頭將光信號以非破壞方式通過光纖緩沖層注入光纖的好處在于，光纖不需要斷開，光纖各部分能以足夠大的半徑保持實際上連續(xù)彎曲，因而光纖不斷裂。
還可以斷定，利用本發(fā)明的讀或寫分接頭的光纖最小彎曲半徑產生光纖斷裂的可能性極低，從而可在光纖上利用本發(fā)明的讀和寫分接頭，使光纖各個區(qū)段保持實際上是連續(xù)的永久性的彎曲姿態(tài)，而由應力引起斷裂使光纖任一區(qū)段失效的危險性極小。事實上，在理論和實踐上已確定，對前面例子所述的一類光纖的永久性彎曲而言，當最小彎曲半徑在45°扇形角內等于或大于3.5毫米時，在20年之中光纖區(qū)段斷裂的幾率小于10%，如果在45°扇形角內最小彎曲半徑大于或等于3.8毫米，則在20年之中光纖區(qū)段斷裂的幾率小于1.5%。因此，正象在這里所使用的那樣，術語“實際上連續(xù)保持彎曲姿態(tài)”意味著，光纖在一個相當長的時間周期內，具體地說超過一個月，或超過一年，甚至最好超過5、10、15和20年連續(xù)地保持彎曲，而彎曲區(qū)段的損壞幾率小于10%，甚至小于1.5%。最小彎曲半徑等于或大于4.2毫米和4.5毫米時，光纖會在更長的時間內具有更低的斷裂可能性，因而適合于使用本發(fā)明的讀和寫分接頭。
圖12表明了對于本發(fā)明讀和寫分接頭23、22的最佳分配結構。在這個圖中，正象上面所描述的那樣，用戶6，6′和10與網(wǎng)絡2發(fā)生聯(lián)系的方法是利用寫分接頭22將信號多路注入寫總線4中，并用讀分接頭23從一條或幾條讀總線3，5上讀取光信號。在這種情況下，可以為音頻和視頻信息提供分立的讀總線，但也不一定希望如此。借助于中央處理器(CPU)17和光源14，16(光源14，16用于最初產生注入讀總線3，5的光信號，然后讀總線3，5才能被分接)，線路(或光路或電路)20，18使將信號從網(wǎng)絡2取出或輸送給網(wǎng)絡2。
CPU還適當?shù)貫楦饔脩?、6′和10分配時隙和頻率，使每個用戶都有某個專用的頻率或時隙供他們讀和寫信號，這樣從各用戶來的信息不至于重疊，從而也不會被丟失。網(wǎng)絡2在不需要太多的光學中繼站的情況下，能夠服務于幾百個用戶，正象前述那樣，這是由于讀和寫分接頭23、22所引起的附加損耗和衰減都很小之故。令人欣慰的是，圖12所示的總線結構可以是線狀的、分支狀的、樹狀的、星形的或任何其他需要的形式。
雖然本發(fā)明通過參考一定的最佳實施例加以描述，但此發(fā)明并不只限于所描述的幾個實施例，將僅由后附的權利要求
所限制。
權利要求
1.在包含纖芯，包層和緩沖層的光纖彎曲部分讀取由光信號表示的信息的方法，其特征在于它由以下的步驟組成通過光纖側面和通過位于光纖彎曲處的緩沖層提取第一光信號分量，以便產生一個小于0.3分貝的光信號附加損耗；及檢測該第一分量光信號。
2.根據(jù)權利要求
1所述的方法，其特征在于，附加損耗小于0.2分貝，希望小于0.1分貝，更希望小于0.06分貝，最好小于0.02分貝。
3.根據(jù)權利要求
1或2所述的方法，其特征在于，它還包括通過光纖側面和在N個附加光纖彎曲處的緩沖層提取N個附加分量光信號的步驟，以便產生平均光信號附加損耗小于0.3分貝，希望小于0.2分貝，更希望小于0.1分貝，最好小0.06分貝，N是大于1的整數(shù)，最好大于10，光信號的第一和N個附加分量依次從光纖里提取;和檢測該N個附加分量光信號。
4.根據(jù)權利要求
1或2所述的方法，其特征還在于，包括改善在提取第一光信號分量的第一位置前面的光纖內光信號能量分布，從而減少第一位置上纖芯的最外和最內部分之間的積分解量比率的步驟，通過彎曲和提取N個附加分量光信號以及檢測N個附加提取的光纖分量改善了能量分布，其中N是大于1的整數(shù)，最好大于10。
5.根據(jù)權利要求
3或4所述的方法，其特征在于N大于10，希望大于20，最好大于30、40、50、100或200。
6.構成實現(xiàn)權利要求
1至5中任何一條的方法的裝置。
7.根據(jù)權利要求
6所述的裝置，其特征在于，在不需要光纖斷開和不損壞光纖或其緩沖層的情況下，通過光纖緩沖層提取所有信號分量。
8.一種為了減少光纖內已預先存在光信號的衰減，而把光信號以多路傳輸方式送到光纖內的方法，其特征在于包括下列步驟在預先存在光信號注入光纖的那一點后面的N個光纖段上依次配置N個光寫分接頭，這N個寫分接頭向光纖內注入N個光信號，N是一個整數(shù)，第N個分接頭置于N個分接頭中其余多個的前面，第一個分接頭置于N個分接頭中其它分接頭的后面，由第一個分接頭產生的第一注入光信號的注入效率百分數(shù)與由第一分接頭產生的預先存在光信號的衰減百分數(shù)的比值要大于1，最好大于1.5。
9.根據(jù)權利要求
8所述的方法，其特征在于上述比值大于2，希望大于2.5、3、4、5或6，更希望大于10，最好大于15、20或30。
10.一種利用第一個光寫分接頭，在第一位置上把第一光信號多路傳輸?shù)焦饫w內，以便減少由第一光寫分接頭造成的對光纖內預先存在光信號的衰減的方法，其特征在于包括以下步驟改善在位于第一位置前面的光纖內的預先存在光信號的能量分布，從而減少在第一位置附近的纖芯的最外和最內部分之間的積分能量比率;在第一位置上，通過其側面把第一光信號注入第一光纖段，由第一光寫分接頭產生的預先存在光信號的衰減將低于積分能量比未被改善時預先存在光信號的衰減。
11.根據(jù)權利要求
10所述的方法，其特征在于，通過光纖的緩沖層，第一光寫分接頭把第一光信號注入第一光纖段，利用N個寫分接頭，通過N個附加光纖段的側面，在N個附加位置上，借助于多路傳輸將N個附加光信號注入N個附加光纖段來改善能量比率，通過處于第一分接頭前面的各個光纖緩沖層，N個附加光信號被分別注入到各自的光纖段中。
12.根據(jù)權利要求
8或9或11所述的方法，其特征在于N大于5，希望大于10，更希望大于30，最好大于50。
13.根據(jù)權利要求
8、9、11或12所述的方法，其特征在于，由第一分接頭引起的預先存在光信號的衰減小于0.3分貝，希望小于0.1分貝，最好小于0.06分貝或0.04分貝。
14.根據(jù)權利要求
8、9、11、12或13所述的方法，其特征在于，所有N個寫分接頭是非破壞性的，在不要求光纖斷開和不需要光纖或其緩沖層被破壞情況下，通過緩沖層把N個光信號注入N個光纖段。
15.一種利用權利要求
8至14的任一條所述的方法的裝置。
16.一種光纖分布網(wǎng)絡，其特征在于它包括在第一光纖線路中的N個位置上將N個光信號注入并多路傳輸?shù)絅個光纖段內的N個裝置，以便使N個光信號分到通過N段的彎曲側面，這N段個實際上被連續(xù)保持在某個足以把N個信號連續(xù)注入第一光纖線路的彎曲狀態(tài)，N是第一個整數(shù);用于在第二光纖線路中的M個第二位置上從M個光纖段提取附加光信號的M個分量的M個裝置，它使這些光信號分量分別通過M段的彎曲側面，這M個段實際上是連續(xù)保持在某個足以連續(xù)地提取M個光信號彎曲姿態(tài)，M是第二個整數(shù);用于內連第一和第二光纖線路的裝置。
17.根據(jù)權利要求
16所述的網(wǎng)絡，其特征在于，內連裝置包括用于對N個注入裝置和M個提取裝置分配時隙的裝置。
18.一種增加能夠以多模方式維持光脈沖傳送信息的光纖帶寬的方法，光纖包括纖芯、包層和緩沖層，其特征在于它包括以下步驟把光脈沖注入光纖;用非破壞性光讀分接頭，在第一位置上，通過光纖緩沖層提取光脈沖分量;利用探測器探測由光讀分接頭提取的光信號;從而得到檢測的第一功率電平和第一信號通一斷比率;該光脈沖以超過飽和調制頻率的調制頻率注入光纖，飽和調制頻率是這樣一個頻率，在此頻率時，如果光脈沖由位于第一位置的光纖末端探測器探測，并且其功率水平相當于第一功率水平，那末探測器將產生一個比第一信號通斷比率低的第二信號通斷比率。
19.根據(jù)權利要求
18所述的方法，其特征在于第二信號通-斷比率比第一信號通-斷比率低1分貝以上，最好低2，3，4，5或10分貝。
20.根據(jù)權利要求
18或19所述的方法，其特征在于，由第一信號通-斷比率產生的二進制位誤差率小于由第二信號通-斷比率產生的二進制位誤差率。
專利摘要
一種光纖分布網(wǎng)絡，它包括依次配置的非破壞性讀分接頭。此讀分接頭對被分接光信號產生很小的衰減，并提高被分接光纖的帶寬。該網(wǎng)絡還包括另一組次序配置的非破壞性寫分接頭，每個寫分接頭把光信號注入第二光纖內，同時對在第二光纖內預先存在光信號產生很小的衰減。
文檔編號H04B10/02GK86104559SQ86104559
公開日1987年4月22日 申請日期1986年7月11日
發(fā)明者布魯斯·D·坎貝爾, 約瑟夫·朱克 申請人:雷伊化學公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan