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超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器的制作方法

文檔序號(hào):7935874閱讀:308來源:國知局
專利名稱:超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種超低偏振模色散小體積色散#卜償器。
背景技術(shù)
傳輸光纖的色散是制約光傳輸系統(tǒng)容量的最重要因素之一 ,當(dāng)通道
的數(shù)據(jù)帶寬超過10GBit/s時(shí),必須對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的光纖進(jìn)行色散補(bǔ)償。目 前商用傳輸系統(tǒng),尤其是波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)普遍使用色散補(bǔ)償光纖(DCF) 來補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的光纖色散。色散補(bǔ)償光纖(DCF)的色散和傳輸光纖的色散特 性完全相反,選擇一定長度的DCF,則可以將傳輸通道的色散補(bǔ)償?shù)较?統(tǒng)允許的范圍,從而擴(kuò)大系統(tǒng)傳輸容量和傳輸距離。
由于DCF的設(shè)計(jì)本身的限制,用DCF制做的色散補(bǔ)償模塊有幾個(gè)重 要缺陷,對(duì)傳輸系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展帶來了制約。首先是DCF具有較高的偏 振^f莫色散(PMD), DCF的光纖芯經(jīng)比傳輸光纖芯經(jīng)要小一倍多,工藝上很 難控制,使得PMD比傳輸光纖大很多倍。以美國OFS, CORNING等為首的 光纖制造商采用光纖旋轉(zhuǎn)拉絲的方法,從而有效的降低PMD。但是這種方 法并沒有真正消除工藝誤差,只是通過平均一段光纖的PMD從而使得平 均PMD較小,局部的PMD或雙折射效應(yīng)依然存在。由于旋轉(zhuǎn)會(huì)帶來圓偏 ^漠色散,需要不斷改變旋轉(zhuǎn)方向來消除旋轉(zhuǎn)本身帶來的不利影響。當(dāng) 然DCF的制造工藝更加復(fù)雜,成本上升。
DCF的另一個(gè)對(duì)光系統(tǒng)不利的因素是非線性效應(yīng)。非線性效應(yīng)是當(dāng)傳 輸?shù)墓夤β试黾訒r(shí),光纖特性發(fā)生變化,從而造成信號(hào)失真。DCF的非線 性來自兩個(gè)方面,第 一是光纖的芯經(jīng)變小,有效截面只有傳輸光纖的四分 之一不到。對(duì)同樣的光功率而言,DCF的非線性效應(yīng)要大4倍以上;另一 方面,由于DCF的高鍺參雜使得非線性系數(shù)增加,DCF的高非線性使得傳 輸功率受到限制,從而限制了系統(tǒng)的傳輸距離和容量;DCF的第三個(gè)不利 因素是體積較大,由于DCF的效率不高,通常需要使用超過10公里的光 纖,封裝后的色散補(bǔ)償模塊體積大、重量大,對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)造成許多不便, 增加系統(tǒng)成本。
鑒于上述DCF的幾大缺陷,人們研發(fā)了基于其他技術(shù)的色散補(bǔ)償單 元DCM以替代DCF,其中最有代表的是光纖光刪(FBG),以其體積小,零非 線性引起了 一定的興趣;其他技術(shù)一般都在原理上和FBG類似,都在體積, 非線性方面有著DCF不可比擬的優(yōu)勢(shì),但同時(shí)也有下面的劣勢(shì)第一是單同道補(bǔ)償,存在較大的帶寬窄化,不利WDM系統(tǒng)的長距離傳輸;第二是本 身的PMD較高;第三是穩(wěn)定性差,受環(huán)境溫度壓力等影響很大;第四是 工藝復(fù)雜,成品率底,使得成本高。這些因素也是DCF依然占據(jù)95。/。以上 市場(chǎng)的原因。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在問題及缺陷,提供一 種超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器,本實(shí)用新型的色散補(bǔ)償器具有自 動(dòng)偏振模色散(PMD)補(bǔ)償、自動(dòng)偏振相關(guān)光功率損耗補(bǔ)償、雙倍色散補(bǔ)償 效率及不需要使用旋轉(zhuǎn)拉絲的光纖生產(chǎn)工藝,極大降低成本,提高成品率。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案
超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器,由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散 補(bǔ)償單元和光信號(hào)反射單元組成,環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相 連,色散補(bǔ)償單元與光信號(hào)反射單元相連,環(huán)行器的第一接口為輸入端, 環(huán)行器的第三接口為輸出端。
所述的色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦浴?br> 所述的色散補(bǔ)償單元為色散補(bǔ)償器件或色散補(bǔ)償光纖。
所述的光信號(hào)反射單元為法拉第鏡或反射鏡。
光信號(hào)首先連接到光環(huán)行器的輸入端后,從光環(huán)行器的第二接口出 來,連接到色散補(bǔ)償元件(DCM), 這里的DCM元件具有雙向傳輸?shù)奶匦裕?從DCM出來的光信號(hào)進(jìn)入光信號(hào)反射單元,光信號(hào)被光信號(hào)反射單元反 射送回到DCM元件中,從DCM出來逆行的光信號(hào)回到光環(huán)行器的第二接口: 進(jìn)入光環(huán)行器并繼續(xù)環(huán)行,最后從環(huán)行器的第三接口輸出。當(dāng)光信號(hào)反射 單元是由法拉第鏡構(gòu)成時(shí),返回的光信號(hào)的偏振和輸入到光信號(hào)反射單元 的光信號(hào)的偏 目差90度,光信號(hào)^L^射到DCM后,由于光信號(hào)的偏振方 向相差正好90度,當(dāng)光信號(hào)沿相反方向進(jìn)入并離開DCM時(shí),DCM元件本 身的PMD以及其他偏振相關(guān)特性得到自動(dòng)補(bǔ)償。由于光環(huán)行器和光信號(hào) 反射單元的PMD很小,而DCM的PMD —般要大兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,整個(gè)色 散補(bǔ)償器的PMD由于上面的自動(dòng)PMD補(bǔ)償而大大降低;同時(shí),由于光信 號(hào)在同一個(gè)DCM里面通過兩次,所需的色散也只有單次通過的色散的一 半,從而降低了色散補(bǔ)償器成本,也減小了色散補(bǔ)償器尺寸。當(dāng)光信號(hào)反 射單元是由一般反射鏡構(gòu)成時(shí),沒有偏振相關(guān)特性的自動(dòng)補(bǔ)償效應(yīng),但保 留了光信號(hào)在DCM模塊往返傳輸?shù)奶匦裕瑥亩笵CM的色散補(bǔ)償增加一倍。
本實(shí)用新型利用共軛光路反轉(zhuǎn)原理設(shè)計(jì)出的色散補(bǔ)償器,保留了DCF的優(yōu)勢(shì),全同道,性能穩(wěn)定,造價(jià)低廉等,的同時(shí),全面改進(jìn)了 DCF 的缺陷。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面(1)、自動(dòng)偏振模色散(PMD)補(bǔ)償,由 于采用了光路的原路返回設(shè)計(jì),光纖本身的工藝誤差不影響光信號(hào)的偏 振特性,從而實(shí)現(xiàn)了光線PMD的自我補(bǔ)償;(2)自動(dòng)偏振相關(guān)光功率損耗 補(bǔ)償,由于采用了法拉第鏡作為光信號(hào)反射單元,不僅自動(dòng)補(bǔ)償了偏振模 色散,所有偏振相關(guān)的特性都能得到補(bǔ)償,從而實(shí)現(xiàn)了偏振無關(guān)的特性;
(3) 不需要使用旋轉(zhuǎn)拉絲的光纖生產(chǎn)工藝,極大降低成本,提高成品率;
(4) 雙倍色散補(bǔ)償效率,由于光信號(hào)在DCF中往返傳輸,使得色散補(bǔ)償效 率提高一倍,大大降低了體積和重量。


圖1為常用波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的原理圖。
圖2為本實(shí)用新型的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。
圖3為本實(shí)用新型的一實(shí)施例的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。
圖4為色散補(bǔ)償單元經(jīng)過本實(shí)用新型所述的光路返轉(zhuǎn)后的色散圖。
圖5為在圖4的條件下對(duì)偏振;^莫色散的測(cè)量結(jié)果圖。
圖6為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的低成本色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。
具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1是常用波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)的原理圖。由不同波長的光 通道經(jīng)過WDM波分復(fù)用后經(jīng)光放大器后輸入到傳輸光纖,對(duì)用于長距離高 容量的的光傳輸系統(tǒng),在傳輸一段距離后必須對(duì)光信號(hào)經(jīng)DCM進(jìn)行色散 補(bǔ)償,然后放大后輸入到下一段傳輸光纖之中。圖中只顯示了兩段傳輸光 纖,實(shí)際應(yīng)用中不限于傳輸光纖的次數(shù)。在接收端,經(jīng)過解波分復(fù)用后, 不同光波長的光信號(hào)被分離出來,接到相應(yīng)的光接收機(jī),完成信號(hào)的發(fā) 送。圖中T表示光發(fā)射機(jī),R表示光接收機(jī)。不同光通道的數(shù)據(jù)信號(hào)由 不同波長的光波傳輸,收發(fā)兩端的波分復(fù)用器(WDM)用來將不同波長的光 信號(hào)復(fù)用或解復(fù)用。光路的功率損耗由光放大器補(bǔ)償,而光路的色散則 由色散補(bǔ)償模塊(器)補(bǔ)償。有效的補(bǔ)償光路中的色散,降低偏振模色散對(duì) 高容量DWDM系統(tǒng)具有重要意義。
圖2為本實(shí)用新型的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。光信號(hào)首先 連接到光環(huán)行器的輸入端后,從光環(huán)行器的第二接口出來,連接到色散 補(bǔ)償元件(DCM),這里的DCM元件具有雙向傳輸?shù)奶匦?,從DCM出來的光 信號(hào)進(jìn)入光信號(hào)反射單元,光信號(hào)被光信號(hào)反射單元反射送回到DCM元 件中,從DCM出來逆行的光信號(hào)回到光環(huán)行器的第二接口,進(jìn)入光環(huán)行器并繼續(xù)環(huán)行,最后/人環(huán)行器的第三接口輸出。
圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的超低PMD色散補(bǔ)償技術(shù)的原理圖。本 實(shí)用新型的實(shí)施例由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元和法拉第鏡組 成,環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連,色散補(bǔ)償單元與法拉第鏡相 連,且色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦裕h(huán)行器的第一接口為輸入端, 環(huán)行器的第三接口為輸出端。光信號(hào)首先連接到光環(huán)行器的輸入端后,從 光環(huán)行器的第二接口出來,連接到色散補(bǔ)償元件(DCM),這里的DCM元件 具有雙向傳輸?shù)奶匦裕瑥腄CM出來的光信號(hào)進(jìn)入法拉第鏡,光信號(hào)被法拉 第鏡反射送回到DCM中,從法拉第鏡返回的光信號(hào)的偏振和輸入到法拉第 鏡的光信號(hào)的偏振相差90度,光信號(hào)被反射到DCM后,由于光信號(hào)的偏振 方向相差正好90度,當(dāng)光信號(hào)沿相反方向進(jìn)入并離開DCM時(shí),DCM元件 本身的PMD得到自動(dòng)補(bǔ)償,從DCM出來逆行的光信號(hào)回到光環(huán)行器的第二 接口,進(jìn)入光環(huán)行器并繼續(xù)環(huán)行,最后從環(huán)行器的第三接口輸出。由于光 環(huán)行器和法拉第鏡的PMD很小,而DCM的PMD —般要大兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上, 整個(gè)色散補(bǔ)償器的PMD由于上面的自動(dòng)PMD補(bǔ)償而大大降低;同時(shí),由 于光信號(hào)在同一個(gè)DCM里面通過兩次,所需的色散也只有單次通過的色 散的一半,從而降低了色散補(bǔ)償器成本,也減小了色散補(bǔ)償器尺寸。
圖3中的原理可以用多種方式實(shí)現(xiàn),可以是集成光^各的形式i故成孩i 小光芯片元件,也可以由分離光器件組合而成,其中比較容易實(shí)現(xiàn)而且 具有較好性價(jià)比的方式是用光纖來做色散補(bǔ)償單元,與環(huán)行器和法拉第 鏡封裝成有光纖接口的模塊,可以直接和光纖色散補(bǔ)償模塊連接。
圖4顯示的是一個(gè)平均色散為-677. 29本ps/nm的色散補(bǔ)償單元經(jīng) 過本實(shí)用新型的色散補(bǔ)償器所述的光路返轉(zhuǎn)后的色散,橫軸是波長,單位 是納米(nm),縱軸是測(cè)量的色散在對(duì)應(yīng)的波長的值,單位是皮秒/納米 (ps/nm), 測(cè)量的色散平均值正好是色散補(bǔ)償單元本身色散的兩倍, -1355.05.測(cè)量誤差為0.03%。 結(jié)果證實(shí)了光信號(hào)在色散補(bǔ)償器往返傳 輸。
圖5顯示的是圖4的條件下對(duì)偏振模色散的測(cè)量結(jié)果。測(cè)量中用 的是圖3中使用的色散補(bǔ)償單元,色散補(bǔ)償單元為一段4. 5823km的色 散補(bǔ)償光纖,橫軸是波長,單位是納米(nm),縱軸是測(cè)量的偏振模色散在 對(duì)應(yīng)的波長的值,單位是皮秒(ps),星型標(biāo)記的曲線表示的是色散補(bǔ)償單 元本身的偏振模色散的測(cè)量值,平均偏振模色散為0.442 ps,方行標(biāo)記 的曲線是經(jīng)過法拉第鏡光路返轉(zhuǎn)后的偏振模色散的測(cè)量結(jié)果,平均偏振模色散為0. 0277 ps,三角行標(biāo)記的曲線是除掉色散補(bǔ)償單元后剩余光路 的偏振模色散的測(cè)量結(jié)果,平均偏振模色散為0.0123 ps,整個(gè)色散補(bǔ)償 器的平均偏振模色散改進(jìn)了 16倍,從而0. 442ps減低到0. 0277ps。 結(jié) 果證實(shí)了本實(shí)用新型對(duì)偏振模色散的特性有效補(bǔ)償。
圖6是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的低成本色散補(bǔ)償技術(shù)的原理 圖。本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元 和反射鏡組成,環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連,色散補(bǔ)償單元與 反射鏡相連,且色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦?,環(huán)行器的第一接口為 輸入端,環(huán)行器的第三接口為輸出端。光信號(hào)首先連接到光環(huán)行器的輸入 端后,從光環(huán)行器的第二接口出來,連接到色散補(bǔ)償元件(DCM),這里的 DCM元件具有雙向傳輸?shù)奶匦?,從DCM出來的光信號(hào)進(jìn)入反射鏡,光信號(hào) 被反射鏡反射送回到DCM元件中,從反射鏡返回的光信號(hào)沿相反方向再次 進(jìn)入DCM時(shí),回到光環(huán)行器的第二接口,進(jìn)入光環(huán)行器并繼續(xù)環(huán)行,最后 從環(huán)行器的第三接口輸出。由于光信號(hào)在同 一個(gè)DCM里面通過兩次,所需 的色散也只有單次通過的色散的一半,從而降低了色散補(bǔ)償器成本,也減 小了色散補(bǔ)償器尺寸。反射鏡的成本遠(yuǎn)低于法拉第鏡,在色散補(bǔ)償單元本 身的PMD不大時(shí),圖5的設(shè)計(jì)能夠提高色散補(bǔ)償效率,進(jìn)一步降低成本。
權(quán)利要求1、超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器,由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元和光信號(hào)反射單元組成,其特征在于環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連,色散補(bǔ)償單元與光信號(hào)反射單元相連,環(huán)行器的第一接口為輸入端,環(huán)行器的第三接口為輸出端。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器,其特 征在于所述的色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦浴?br> 3 、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器, 其特征在于所述的色散補(bǔ)償單元為色散補(bǔ)償器件或色散補(bǔ)償光纖。
4 、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器, 其特征在于所述的光信號(hào)反射單元為法拉第鏡或反射鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超低偏振模色散小體積色散補(bǔ)償器,由含有三個(gè)接口的環(huán)行器、色散補(bǔ)償單元和光信號(hào)反射單元組成,環(huán)行器的第二接口與色散補(bǔ)償單元相連,色散補(bǔ)償單元與光信號(hào)反射單元相連,且色散補(bǔ)償單元具有雙向傳輸?shù)奶匦裕h(huán)行器的第一接口為輸入端,環(huán)行器的第三接口為輸出端。本實(shí)用新型的色散補(bǔ)償器具有自動(dòng)偏振模色散(PMD)補(bǔ)償、自動(dòng)偏振相關(guān)光功率損耗補(bǔ)償、雙倍色散補(bǔ)償效率及不需要使用旋轉(zhuǎn)拉絲的光纖生產(chǎn)工藝,極大降低成本,提高成品率。
文檔編號(hào)H04B10/18GK201387497SQ20082024107
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者曹祥東 申請(qǐng)人:武漢虹拓新技術(shù)有限責(zé)任公司
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