計算多模光纖系統帶寬和製造改進的多模光纖的方法

2023-09-11 15:00:40 3

專利名稱：計算多模光纖系統帶寬和製造改進的多模光纖的方法
計算多模光纖系統帶寬和製造改進的多模光纖的方法相關申請的交叉引用本申請要求2009 年 8 月 28 日提交的題為「METHODS FOR CALCULATING MULTIMODE FIBER SYSTEM BANDWIDTH AND MANUFACTURING IMPROVED MULTIMODE FIBER (計算多模光纖系統帶寬和製造改進的多模光纖的方法)」的美國臨時專利申請No. 61/237，827的權益，其內容因此整體包含於此。本申請全篇地納入2009年11月30日提交的題為「MULTIMODE FIBER HAVING IMPROVED INDEX PR0FILE(具有改進的折射率分布的多模光纖)」的美國專利申請S/N 12/627，752、2010年6 月 9 日提交的題為"DESIGN METHOD AND METRIC FOR SELECTING AND DES IGNING MULTIMODE FIBER FOR IMPROVED PERFORMANCE (用於選擇和設計具有提高性能的多模光纖的設計方法和度量)」的美國專利申請S/N 12/797，328、2010年8月19日提交的題為"MODIFIED REFRACTIVE INDEX PROFILE FOR LOff-D ISPERSI ON MULTIMODE FIBER(用於低色散多模光纖的修正折射率分布)，，的美國專利申請S/N 12/859，629以及2010年8 月17日提交的題為「SELF-COMPENSATING MULTIMODE FIBER(自補償多模光纖)」的美國專利申請 S/N 12/858,210。背景差模延遲(DMD)和有效模帶寬(EMB)是用來量化雷射器優化多模光纖光纜 (MMF)的帶寬的兩個工業標準度量。雷射優化的光纖被等同地稱為0M3(光纖類型Ala. 2) 和0M4 (光纖類型A1 a. 3)。用於DMD和EMB兩者的測量和計算程序記載在國內標準 TIA-455-220-A 和國際標準 IEC 60793-1-49 中。TIA-455-220-A 和 IEC 60793-1-49 是基本等同的並在本公開中可互換地使用。用於確定DMD和EMB的當前標準算法足以評價特定光纖在特定測量波長下的模色散的定量。然而，它們沒有正確地解決模色散和顏色色散效應兩者，因此EMB 無法準確地應用在用於估算界限和性能(例如誤碼率(BER)、支持的光鏈路長度)的光通信系統模型中。一種已知和經常提及的系統模型是可在下列網址自由地下載的 IEEE IOGbps 鏈路模型:http//www. ieee802. orR/3/ae/public/adhoc/serial pmd/ documents/10GEPBud3 1 16a. xls,它由於樽餼散和顏餼餼散作為唯一附加而不ιΗ確地估計這些效應。Panduit實驗室已發現來自EMB和系統性能(BER)之間傳統可觀察到的比例關係的許多偏差。參見

圖1，要注意系統性能(BER)和光纖帶寬之間的關係不是線性的，而僅僅是成比例的。美國臨時專利申請S/N 61/187，137描述了一種通過將在各徑向偏移(量級和延遲)下的光纖響應的相對平移考慮在內而計算DMD的改進算法。然而，這種改進無法方便地利用以1)提供擬用於通信系統模型的更準確帶寬度量；或2)提供允許補償模色散和顏色色散而無需知道橫跨光纖纖芯的雷射發射機的光纖耦合的譜分布的手段。所需要的是一種用於計算特定雷射發射機和光纖組合的帶寬的改進算法。作為參考，用於確定EMB的標準算法如下地概括在下面六個步驟中被並在例1中被論證。提供確定EMB所需的必要條件的詳盡清單落在本公開的範圍之外。為獲得附加信息而參照 TIA-455-220-A。在標準算法的第一步驟，DMD測量裝置用來測量光纖對光譜窄和時間短的具有中央波長λ。的光脈衝的時間響應U(r，t)，所述光脈衝以一系列徑向偏移r (典型地對於 50μπι的MMF光纖r = 0，1，2，3，…，25 μ m)注入到光纖纖芯內。由於U(r，t)是波長的函數，最終結果EMB將也是波長的函數。對DMD和EMB測量程序來說隱含的是測量只是為了量化在給定波長λ。下的模色散效應這一事實。發射脈衝的時間響應為R(t)。在標準算法的第二步驟中，光纖的加權響應D(r，t，n)是用η個DMD加權函數W(r， η)計算出的。DMD加權函數從η個雷射源的近場數據推導出並用來突出在雷射源激勵光纖的光纖區域內的模色散效應。對於如何確定對於給定雷射器近場的特定雷射器的加權函數的附加信息，參見ΤΙΑ-455-220-Α。如果要計算特定光纖和單個雷射源(η = 1)的精確帶寬，則D(r，t，l)完全是單個雷射源的近場的函數。替代地，可採用很大數量的DMD加權函數以提供一定範圍的計算帶寬，這些DMD加權函數代表針對特定應用(例如10GBASE-SR乙太網)使用的雷射器。在TIA-455-220-A中，採用十個(η = 10)這樣的DMD加權函數W(r， 10)。一般來說，光纖的加權響應D (r，t，η)是如此給出的D(r, t, η) = U(r, t)ff(r, η)(1)在標準算法的第三步驟中，結果輸出脈衝P。(t，η)是通過跨所有的r對加權響應 D(r，t，n)求和來計算出的。
權利要求
1.一種存儲在計算機可讀介質上用於執行計算雷射源和多模光纖光纜的帶寬的方法的電腦程式，所述方法將所述多模光纖光纜中的模色散效應和顏色色散效應兩者考慮在內，所述方法包括使用以距離纖芯一系列徑向偏移r地注入所述多模光纖光纜的纖芯的具有中心波長 λ。的頻率窄和時間短的光脈衝來測量多模光纖光纜的時間響應U(r，t)；計算多個光纖顏色色散傳遞函數H。d(f，r)；以及將總計算帶寬CB(η)輸出到顯示器上，所述總計算帶寬是使用多個光纖顏色色散傳遞函數H。d(f，r)計算出的。
2.一種包含計算機和如權利要求1所述的電腦程式的計算機系統，用於執行計算雷射源和多模光纖光纜的帶寬的方法，其中所述方法將所述多模光纖光纜中的模色散效應和顏色色散效應兩者考慮在內。
3.如權利要求1所述的電腦程式，其特徵在於，所述方法還包括通過首先將所述多模光纖光纜的時間響應的傅立葉變換與所述多個光纖顏色色散傳遞函數作卷積並隨後取所述卷積的逆傅立葉變換以將所述多模光纖光纜的時間響應轉換回時域而計算多模光纖光纜在顏色色散效應之後的時間響應Ucd (I·，t)。
4.如權利要求3所述的電腦程式，其特徵在於，所述方法還包括用η個DMD加權函數W(r，n)來計算所述多模光纖光纜的顏色色散的經加權響應D。d(r， t, η) ο
5.如權利要求4所述的電腦程式，其特徵在於，所述方法還包括通過對跨所有半徑的加權響應Ucd (I·，t)求和來計算顏色色散結果輸出脈衝P。d(t，η)。
6.如權利要求5所述的電腦程式，其特徵在於，所述方法還包括計算總光纖傳遞函數Hitff (f，η)和總計算帶寬CB (η)；以及將總光纖傳遞函數Hitff (f，η)和總計算帶寬CB(n)輸出到顯示器上。
7.一種設計經改進的多模光纖光纜的方法，所述多模光纖光纜補償耦合入基準多模光纖光纜的雷射投射模的半徑依存波長分布，所述方法包括使用通過雷射器發射入基準多模光纖光纜的頻率窄和時間短的光輻射脈衝來測量所述基準多模光纖光纜的時間響應U(r，t)，其中所述光脈衝具有中心波長λ。，並且所述光脈衝以距離纖芯一系列徑向偏移r地發射入所述基準多模光纖光纜的纖芯；通過將所述雷射器的雷射發射機發射譜L( λ，r)乘以飛行時間的波長依存性T0F( λ ) 來計算多個光纖顏色色散傳遞函數H。d(f，r)；通過使用多個光纖顏色色散傳遞函數來確定起因於發射入所述基準多模光纖光纜的光輻射脈衝的基準多模光纖光纜中的模色散的量；以及設計具有改進的折射率分布的改進的多模光纖光纜，所述改進的折射率分布對耦合入所述基準多模光纖光纜的雷射發射模的半徑依存的波長分布的至少一部分作出補償。
8.一種使用權利要求7所述方法設計的改進的多模光纖光纜。
9.一種設計經改進的多模光纖光纜的方法，所述改進的多模光纖光纜補償基準雷射器的雷射發射模的徑向依存的波長分布，所述方法包括通過將所述基準雷射器的雷射發射機發射譜，r)乘以飛行時間的波長依存性 TOFU)來計算基準雷射器的多個光纖顏色色散傳遞函數H。d(f，r)；以及使用多個光纖顏色色散傳遞函數來計算消除改進的多模光纖光纜中的顏色色散效應並使改進的多模光纖光纜的帶寬達到最大所需的改進多模光纖光纜中的模色散效應的量。
10.一種使用權利要求9所述的方法設計的改進的多模光纖光纜。
11.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括設計具有改進的折射率分布的改進的多模光纖光纜，所述改進的折射率分布對耦合入所述基準多模光纖光纜的雷射發射模的半徑依存的波長分布的至少一部分作出補償。
全文摘要
提供一種用於計算多模光纖系統帶寬的改進算法，這種算法致力於模色散效應和顏色色散效應兩者。將雷射發射機發射譜的半徑依存性考慮在內以幫助設計更有效的光傳輸系統。
文檔編號G02B6/028GK102483367SQ201080038622
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月27日 優先權日2009年8月28日
發明者B·萊恩 申請人:泛達公司