專利名稱：提供色散補(bǔ)償?shù)姆椒ê驮O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖，尤其涉及在一個光纖傳輸系統(tǒng)中的寬波長范圍內(nèi)提供色散補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
玻璃光纖中的色散會導(dǎo)致包含一定波長范圍的脈沖發(fā)生展寬，這是由于在玻璃光纖中的光的速度是光波長的函數(shù)。脈沖展寬是光纖色散、光纖長度以及光源譜寬的函數(shù)。為了描述單個光纖的色散，通常使用縱坐標(biāo)為色散(單位為皮秒(ps)每納米(nm)，或ps/nm)或ps/nm-km，橫坐標(biāo)為波長的圖。正負(fù)色散都是存在的，所以縱軸具有諸如-250到+250ps的范圍。
例如，典型的單模光纖最佳傳輸波長(也就是損耗最小)是在1550nm，這時相同的光纖的零色散波長大約是1310nm。玻璃光纖損耗的理論最小值大約是0.16db/km，而且這會發(fā)生在1550nm的傳輸波長處。由于最小損耗的考慮優(yōu)先于零色散，所以在這種光纖上通常用的波長一般都是1550nm。并且最近廣泛用來放大光纖中光信號的摻鉺放大器(Erbium-doped amplifiers)也工作在1530到1565nm的范圍。由于這種光纖的色散在1550nm處一般不會為零，人們一直致力于改進(jìn)傳輸路徑上的色散補(bǔ)償以提供最佳的系統(tǒng)性能(也就是低損耗和低色散)。
許多技術(shù)已經(jīng)被用來進(jìn)行色散補(bǔ)償，這包括色散位移光纖和色散平坦光纖的設(shè)計和使用。色散補(bǔ)償模塊(DCMs)也被用來在光通信系統(tǒng)中提供色散補(bǔ)償，尤其是在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中。利用DCMs來實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)膶＠绹鴮＠?,261,639(Kogelnik等)；美國專利號4,969,710(Tick等)；美國專利號5,191,631(Rosenber)；以及美國專利號5,430,822(Shigematsu等)。這些專利是通過在傳輸路徑的適當(dāng)間隔上插入DCMs來實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)?。所述的DCMs通常包括適當(dāng)長度的色散補(bǔ)償光纖(DCF)以產(chǎn)生與傳輸光纖的色散大小大致相等(但符號相反)的色散。
使用現(xiàn)有DCMs來補(bǔ)償色散的一個問題在于DCF設(shè)計對生產(chǎn)容許誤差一般是敏感的。所以，如果DCF設(shè)計不夠精確，那么當(dāng)把DCF和傳輸光纖結(jié)合在一起，所得到的傳輸鏈路就會存在過多的剩余色散(也就是除了被補(bǔ)償?shù)闹行牟ㄩL外其它波長的色散)。這在傳輸速率很高(例如40G比特每秒(Gbit/s))的寬帶通信系統(tǒng)中尤為明顯。并且，一旦DCF被制造出來，只有選擇調(diào)節(jié)DCF的長度來達(dá)到色散補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)。此外，對DCF長度的選擇(并且也就是DCM色散)必須能夠確保一階和高階色散都被補(bǔ)償。
當(dāng)對高階色散進(jìn)行補(bǔ)償時，傳輸光纖的相對色散斜率(RDS)必須和DCF(并且也就和相應(yīng)的DCM)的RDS相匹配。對于一給定的光纖，RDS定義為光纖的色散斜率S對光纖色散D的比值。這樣，一給定光纖的RDS就等于S/D。對于DCF和傳輸光纖結(jié)合在一起，補(bǔ)償鏈路總的色散和總的色散斜率DLINK和SLINK分別可以用下面的方程1和2表示Dlink＝DTransmFiber×LtransmFiber+DDCF×LDCF(方程1)Slink＝STransmFiber×LtransmFiber+SDCF×LDCF(方程2)在方程1中，DtransmFiber對應(yīng)于傳輸光纖的色散，LDCF對應(yīng)于DCF的長度，而DDCF對應(yīng)于DCF的色散。在方程1和2中，LTransmFiber對應(yīng)于傳輸光纖的長度而LDCF對應(yīng)于DCF的長度。在方程2中，STransmFiber對應(yīng)于傳輸光纖的色散斜率，而SDCF對應(yīng)于DCF的色散斜率。
當(dāng)系統(tǒng)的色散得到補(bǔ)償，也就是說Dlink＝0，為了補(bǔ)償鏈路色散的DCF的長度可以由下面的方程3確定LDCF＝-(DtransmFiber/DDCF)×LTransmFiber(方程3)為了使DCF的色散能夠補(bǔ)償鏈路，DCF的RDS以及傳輸光纖的RDS需匹配以使得RDSTramsFiber=STramsFiberDTramsFiber=SDCFDDCF=RDSDCF]]>(方程4)人們希望被補(bǔ)償?shù)牟ㄩL范圍越寬越好。一個相反的關(guān)系存在于可用帶寬和傳輸光纖的RDS之間。這樣，傳輸光纖的RDS就限制了傳輸鏈路的可用帶寬。
人們希望提供一個色散斜率補(bǔ)償模塊，它和使用單個色散補(bǔ)償光纖相比，能夠增大被色散補(bǔ)償?shù)膫鬏敼饫w的可用帶寬的，這尤其是在傳輸光纖具有高RDS的情況。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，可以確定，通過將鏈路中的傳輸光纖與正色散補(bǔ)償光纖(這以后稱為“DCF+”)相耦合可以增大光纖傳輸鏈路的可用帶寬，這里的DCF+具有正的色散和一個使DCF+的相對色散斜率(RDS)低于傳輸光纖RDS的色散斜率。因?yàn)楣饫w相結(jié)合后的RDS要低于傳輸光纖的RDS，當(dāng)傳輸鏈路得到補(bǔ)償時，傳輸鏈路的可用波長就會增大。
本發(fā)明提供了一個色散補(bǔ)償模塊(DCM)，它能夠在使用負(fù)色散補(bǔ)償光纖進(jìn)行色散補(bǔ)償時，增大光纖傳輸鏈路的可用帶寬。該DCM包括至少一個其RDS小于傳輸光纖RDS的DCF+。當(dāng)DCM與傳輸光纖耦合在一起，DCF+加上了一定的正色散的量。由于傳輸光纖的RDS高于DCF+的RDS，傳輸鏈路總的RDS就會低于傳輸光纖的RDS，這就使得補(bǔ)償時傳輸鏈路中的可用帶寬更多。
本發(fā)明還提供了一個DCM，該DCM既包括一個上述的DCF+，還包括一個負(fù)色散補(bǔ)償光纖(這以后稱為“DCF-”)，該負(fù)色散補(bǔ)償光纖具有的色散與傳輸光纖和DCF+結(jié)合后的色散值等量且異號。該DCF-具有一個至少實(shí)質(zhì)上等于傳輸光纖和DCF+結(jié)合后的RDS的RDS值。
以下的描述、附圖和權(quán)利說明將使本發(fā)明的這些和其它特點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)更加明了。


圖1表示了在一個與DCF-耦合而得到補(bǔ)償?shù)囊阎獋鬏敼饫w中剩余色散與波長的關(guān)系；已被補(bǔ)償?shù)膫鬏敼饫w在1550nm處的色散為100ps/nm。
圖2是一個包括了一個DCF+來增大傳輸鏈路可用帶寬的色散補(bǔ)償模塊(DCM)。
圖3是一個對應(yīng)于實(shí)施例表示本發(fā)明中方法的流程圖。
圖4是另一個包括DCF+和DCF-的色散補(bǔ)償模塊(DCM)的頂視圖，該DCM與使用單個DCF-來補(bǔ)償相比，能夠在補(bǔ)償傳輸光纖色散的同時增大傳輸鏈路的可用帶寬。
具體實(shí)施例方式
圖1表示了在一個與DCF耦合而得到補(bǔ)償?shù)囊阎獋鬏敼饫w中剩余色散與波長的關(guān)系。已被補(bǔ)償?shù)膫鬏敼饫w在1550nm處的色散為100ps/nm。可用的帶寬對應(yīng)于曲線2在豎直線3和4之間的部分。可用的帶寬定義為剩余色散處于±1ps/nm之間的最大帶寬。在曲線2上的5和6，剩余色散就超出了這個范圍。圖1中的最大帶寬從大約1450nm到大約1650nm。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明可以確定，傳輸光纖的可用帶寬可以通過與具有正色散并且RDS低于傳輸光纖RDS的DCF+相耦合來增大。傳輸光纖通常具有正的色散和正的色散斜率以及一個正的RDS。RDS越高，可用帶寬越小。一些傳輸光纖具有非常高的RDS值，這就導(dǎo)致了可用帶寬的減小。本發(fā)明可以使得傳輸鏈路的帶寬增大，即通過將傳輸光纖與一個具有正色散且并且RDS低于傳輸光纖RDS值的DCF+相組合，來降低傳輸鏈路(也就是傳輸光纖和DCF+的組合體)的RDS值，而實(shí)現(xiàn)帶寬增大的。
例如，諸如通常用作傳輸光纖的一個標(biāo)準(zhǔn)單模光纖具有正的色散和相對低的RDS。這種光纖可以被用來作為DCF+并和真正的傳輸光纖一起來降低包括了傳輸光纖和DCF+的鏈路中總的RDS。本發(fā)明不局限于用于DCF+的光纖類型或色散和色散斜率。本發(fā)明也不局限于任何特別的傳輸光纖。
圖2表示了一個根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的DCM盒子10。該DCM盒子包括一個線軸11，線軸上的DCF+13具有上文所述的特性(也就是RDS比傳輸光纖的RDS低)。該DCF+13在接合處15和19與傳輸光纖14相耦合。因?yàn)镈CM的RDS值(也就是DCF+的RDS值)低于傳輸光纖14的RDS值，DCF+13與傳輸光纖14相組合的RDS值就被降低至低于傳輸光纖的RDS，這就為傳輸鏈路提供了比補(bǔ)償前更大的可用帶寬。
圖3是一個表示了與優(yōu)選實(shí)施例相對應(yīng)的本發(fā)明方法20的流程圖。第一步，如框21所示，是獲得傳輸光纖的RDS值。如框22所示，一旦獲得了RDS值，就要選擇一個具有正色散以及RDS低于傳輸光纖的RDS的DCF+。然后包括了DCF的DCM就通過將DCF的兩端用圖2中的方式與傳輸光纖相耦合實(shí)現(xiàn)與傳輸光纖的連接。該步示于框23。
傳輸光纖還可以與包含具有上述特性(也就是RDS低于傳輸光纖的RDS值并且在傳輸鏈路上加入正色散)的DCF+以及一個負(fù)色散補(bǔ)償光纖(以下稱為“DCF-”)的DCM相耦合，所述負(fù)色散補(bǔ)償光纖具有的色散與傳輸光纖和DCF+的組合后的色散等量且反號。該DCF-具有一個至少實(shí)質(zhì)上與傳輸光纖與DCF+組合后的RDS相等(也就是匹配)的RDS。所以，DCF-對傳輸光纖與DCF+組合后的色散進(jìn)行補(bǔ)償，從而與直接應(yīng)用單個DCF-對傳輸光纖的色散補(bǔ)償相比，增大了傳輸光纖的可用波長。下面將參考圖4討論一個采用了該多DCF方法的實(shí)施例。
圖4表示了包括第一和第二線軸32和33的DCM31，在第一和第二線軸上分別繞有第一和第二光纖34和35。圖4中所示的配置允許了多個DCF彼此在接合處37連接并與傳輸光纖36在接合處38和39相連接。第一DCF+34在傳輸鏈路(傳輸光纖和DCF+34)中加入色散并降低傳輸鏈路中的RDS(通過小于傳輸光纖中RDS的RDS來實(shí)現(xiàn))。第二DCF-對DCF+與傳輸光纖組合后的色散進(jìn)行補(bǔ)償。這樣的組合與使用單個DCF-進(jìn)行傳輸光纖的補(bǔ)償相比增加了傳輸光纖36的可用帶寬。圖2和4僅僅是適用于本發(fā)明的DCM的兩個例子。
DCF的長度可以從下面的方程中獲得LDCF+＝-Dtransfiber×Ltransfiber/DDCF+×(RDSDCF--RDStransfiber)/(RDSDCF--RDSDCF+)(方程5)LDCF-＝-(Dtransfiber×Ltransfiber+DDCF+×LDCF+)/DDCF-(方程6)其中LDCF+是DCF+的長度，LDCF-是DCF-的長度，Dtransfiber是已知的傳輸光纖的色散，Ltransfiber是已知的傳輸光纖的長度，RDSDCF-是已知的DCF-的RDS，RDStransfiber是已知的傳輸光纖的RDS，以及RDSDCF+是已知的DCF+的RDS。如果為了達(dá)到所需要的被補(bǔ)償色散值，可以根據(jù)傳輸光纖的真實(shí)值來變動Dtransfiber、Ltransfiber和RDStransfiber的值。
需要指出的是本發(fā)明的上述實(shí)施例是具體實(shí)施的例子。熟悉技術(shù)的人會從這里公開的技術(shù)知道，上述實(shí)施例可以作很多不超出本發(fā)明范圍的變化和修改。所有的這些修改和變化都屬于本發(fā)明的范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一個被設(shè)計來具有增大的可用帶寬的光纖傳輸鏈路(10，14)，該光纖傳輸鏈路(10，14)包括一個傳輸光纖(14)和至少一個第一色散補(bǔ)償光纖(13)DCF1，該第一色散補(bǔ)償光纖(13)DCF1具有一個色散D1、一個色散斜率S1和一個相對色散斜率RDS1，該傳輸光纖(14)具有一個色散DTransFiber、一個色散斜率StransFiber和一個相對色散斜率RDSTransfiber，其中RDS1比RDSTransFiber小，DCF1與傳輸光纖(14)耦合在一起以組成傳輸鏈路(10，14)，該傳輸鏈路(10，14)具有一個小于RDSTransFiber的相對色散斜率RDSTrans.link。
2.權(quán)利要求1中所述的光纖傳輸鏈路(10，14)，其中RDS1被選擇為小于RDSTrans.Fiber，以降低傳輸鏈路(10，14)的RDS，即RDSTrans.link。
3.權(quán)利要求1中所述的光傳輸鏈路(10，14)，其中DCF1的色散斜率S1是一個相對較小的正色散斜率。
4.權(quán)利要求1中所述的光傳輸鏈路(10，14)，其中DCF1的色散斜率S1是負(fù)的。
5.權(quán)利要求1中所述的光傳輸鏈路(10，14)，其中DCF1的色散D1是正的。
6.權(quán)利要求1中所述的光傳輸鏈路(31，36)，進(jìn)一步還包括一個第二DCF(35)，DCF2，其具有一個RDS，RDS2，它實(shí)質(zhì)上與RDSTrans.link相匹配，DCF2與DCF1(34)耦合在一起，DCF2(35)補(bǔ)償了包含了與DCF1耦合的傳輸光纖的傳輸鏈路(31，36)的一部分中的色散。
7.一個實(shí)現(xiàn)在色散補(bǔ)償?shù)耐瑫r，增大傳輸鏈路的可用帶寬的方法，該方法包括這些步驟選擇至少一個第一色散補(bǔ)償光纖(13)DCF1與傳輸光纖(14)耦合，其中DCF1(13)具有一個色散D1、一個色散斜率S1和一個相對色散斜率RDS1，所述傳輸光纖(14)具有一個色散D、一個色散斜率S和一個相對色散斜率RDSTransfiber，并且其中選擇DCF1以使RDS1比RDSTransFiber??；并且將DCF1(13)的第一端與傳輸光纖(14)耦合在一起以形成一個傳輸鏈路(10，14)，傳輸鏈路(10，15)具有一個相對色散斜率RDSTranslink，并且其中RDSTranslink小于RDSTransfiber。
8.權(quán)利要求7中的方法，進(jìn)一步包括這些步驟選擇一個第二色散補(bǔ)償光纖(35)DCF2，它具有一個色散D2、一個色散斜率S2和一個相對色散斜率RDS2；并且將DCF2(35)第一端與DCF1(13，34)的第二端相耦合，其中RDS2實(shí)質(zhì)上等于RDSTranslink。
9.權(quán)利要求8中的方法，其中D2是負(fù)的色散。
10.權(quán)利要求9中的方法，其中傳輸光纖(14，36)具有長度Ltrans Fibger，并且其中和傳輸光纖(14，36)以及和DCF2(35)相結(jié)合的DCF1(13，34)和DCF2(35)各自的長度L1和L2，分別定義為L1＝-DTransfiber×LTransfiber/D1×(RDS2-RDSTransfiber)/(RDS2-RDS1)L2＝-(DTransfiber×LTransfiber+D1×L1)/D2。
全文摘要
本發(fā)明使得光纖傳送鏈路(10，14；31，36)的可用帶寬得以增加。鏈路中的傳輸光纖(14，36)與一個色散補(bǔ)償光纖(DCF+)(13，34)相耦合，該色散補(bǔ)償光纖具有一個正的色散和一個使得DCF+(13，34)的相對色散斜率(RDS)小于傳輸光纖(14，36)的RDS的色散斜率。由于DCF+(13，34)的RDS低于傳輸光纖(14，36)的RDS，傳輸光纖(14，36)與DCF+(13，34)相結(jié)合的RDS就低于傳輸光纖(14，36)的RDS。當(dāng)DCF+(13，34)與一個具有負(fù)色散的DCF(DCF－)結(jié)合在一起，傳輸鏈路(10，14；31，36)就會被DCF－進(jìn)行色散補(bǔ)償，并且光纖傳輸鏈路(10，14；31，36)的可用帶寬比使用單個DCF－(13，34)來進(jìn)行色散補(bǔ)償時更寬。
文檔編號H04B10/18GK1480748SQ0314117
公開日2004年3月10日 申請日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者雅各布·拉斯杰, 雅各布 拉斯杰 申請人:菲特爾美國公司