消偏差或偏差光通道的方法
2023-04-28 09:31:06 2
專利名稱：消偏差或偏差光通道的方法
技術領域：
本發明概括而言涉及光信號在多通道纖維光纜上的傳輸，具體涉及使光纜中的通道偏差或消偏差的方法。
背景技術：
光纖數據傳輸業的一個共同問題是，平行光鏈路或通道中的光脈衝傳輸時間可以有如此程度的不同，使由於脈衝到達時間失諧而使整體系統性能下降。儘管可以製造出具有低通道問偏差的帶纜，不過各光通道偏差率的這種手動匹配僅能製造出在相當短(一般在1到15米範圍內)的通道長度上具有一到兩個皮秒/米偏差值的多通道光纜。過去通過使光脈衝之間的時間足夠長來解決光學偏差的問題，使通道與通道之間的偏差不會導致同時入射到不同光通道中的光脈衝以這種臨時設定的增量到達，使最快通道上的後續脈衝在最慢通道上的初始脈衝之前到達。已知通過電或者通過增加有效的消偏差裝置來校正光信號中的偏差，此前已經在短長度光纜中實現，如高性能計算機系統中。
根據對高速傳輸不斷增長的需求，工業中希望具有100米或更大的光通道長度，根據現有技術方法光學偏差小於100到200皮秒。
發明內容
概括而言，本發明提供一種使多通道光纜中的多個光通道偏差或消偏差的方法。該方法包括確定多通道光纜的至少第一通道和第二通道中的光脈衝傳輸時間。計算多通道光纜中至少第一與第二通道之間的相對脈衝延遲。具有適當相對脈衝延遲的延遲光學裝置與至少一個通道光學串聯，使第一通道相對第二通道偏差或消偏差。
在優選方法中，確定多通道光纜每個通道中的光脈衝傳輸時間。計算每個通道相對最慢一條通道的相對脈衝延遲，並進行映射。具有適當延遲時間的延遲光波導與除了最慢通道以外的每個相應通道光學串聯，將通道彼此消偏差。
當結合附圖閱讀時將更好地理解本發明上面的概述以及下面對優選實施例的詳細說明。為了說明本發明，附圖中表示當前優選的實施方式。不過，應當理解，本發明不限於所示的具體結構。
圖1為根據本發明具有多個消偏差光通道的多通道光纜去除掉一部分時的放大視圖。
圖2為與圖1類似的局部視圖，表示用於消偏差多通道光纜的延遲光學裝置的第二實施例。
圖3為與圖1類似的局部視圖，表示用於消偏差多通道光纜的延遲光學裝置的第三實施例。
圖4的曲線圖表示八通道光纖束的光學偏差。
圖5的曲線圖表示根據本發明已經消偏差的八通道光纖束。
具體實施例方式
現在參照圖1，表示多通道光纜10。光纜10包括由光纖構成的多個光通道12、14、16、18。雖然所示優選實施例包括四個光通道12、14、16、18，不過本領域技術人員根據本發明內容可知可以提供任意數量的光通道。從而，可以將光纜10形成帶狀，層狀陣列或任何其他適當結構。最好，由單根光纖構成每個通道12、14、16、18。每個光纖可以為階躍折射率光纖、漸變折射率光纖或單模光纖。
多通道光纜10用於將光信號發射器20發出的信號傳輸至光信號探測器30。最好，發射器20包括光脈衝信號發生器陣列或其他有序結構，光脈衝信號發生器如VCSEL陣列或LED陣列，或者任何其他適當結構，使發射器與光纜10中的相應光通道12、14、16、18對準。一個或多個延遲光學裝置40，40』和40」與光通道12、14、16、18光學串聯。延遲光學裝置40，40』，40」優選包括具有所需選定延遲時間的延遲光波導，其中該選定延遲時間是使多個光通道12、14、16、18相對其他光通道12、14、16和/或18偏差或消偏差所需的。
根據本發明第一優選實施例的延遲光波導40，40』，40」由折射率與光通道12、14、16、18的折射率相同或更高的光波導構成。如果使用與光通道具有相同折射率的延遲光波導，則光脈衝被減慢的大小正比於延遲光學裝置的長度。由於光在介質中的速度與折射率成反比，延遲光波導的折射率越高，則光脈衝的速度越慢。也可以同時使用更高折射率延遲光波導與所需長度的延遲光波導，使一個通道12、14、16、18相對另一通道12、14、16和/或18變慢。
在圖1中所示的第一優選實施例中，延遲光波導40，40』，40」均具有折射率nd，其中折射率nd最好等於構成各通道的光纖的折射率n。通過提供具有不同長度L1，L2和L3的延遲光波導40，40』和40」可以獲得不同延遲時間，長度差在光信號傳輸時提供不同的時間延遲梯度。另外，如果需要也可以改變nd。
延遲光波導40，40』，40」最好為光纖形式，其通過接線連接器或者熔接與通道12、14、16、18連接。
現在參照圖2，表示第二實施例的延遲光波導140，140』和140」。每個延遲光波導140，140』和140」具有不同折射率nd。根據折射率差異，可使用大致相同長度的延遲光波導獲得不同延遲時間。例如，延遲光波導140的折射率可以為1.5，延遲光波導140』的折射率為1.7。這些延遲光波導可以與折射率為1.5或更小的光通道配合使用，以便為通道14和16中傳播的光脈衝相對光通道12提供不同時間延遲，其中光通道12沒有包括延遲光波導。
參照圖3，根據光通道12、14、16最好為100米或更大量級的長度，延遲光波導44的長度可以為，將延遲光波導44纏繞起來以便節省空間。不過，這應當為通道之間的時間偏差和多通道光纜10所需偏差量的函數。
另外，如果從最慢通道的端部去除預定長度的光纖，則可產生與將延遲光波導與通道12、14、16、18串聯相同的效果。可以通過與上面所述計算加入延遲光學裝置長度相同的方法計算該長度，不過使用通過最慢通道與最快通道傳輸的光信號的時間延遲確定從每個最慢光纖去除的光纖長度。
本領域技術人員根據本發明內容可以想到，對於給定應用可以利用一個或多個上述延遲光波導的組合。
根據本發明為了使用延遲光學裝置如延遲光波導40，40』，40」和/或140，140』，140」使多通道光纜10偏差或消偏差，首先必須確定多通道光纜10的至少第一通道12和第二通道14中的光脈衝傳輸時間。這可以通過已知方法利用光檢測信號產生電路和時間測量電路來進行，其中時間測量電路或者直接測量信號通過給定通道的傳輸時間，或者測量光信號通過通道的傳輸時間和反射時間。一旦得到傳輸時間，則計算多通道光纜10中第一通道12與第二通道14之間的相對脈衝延遲。為了將第一和第二光通道12、14消偏差，所選擇的相對脈衝延遲與所計算出的第一與第二通道12與14之間的相對脈衝延遲相等的延遲光學裝置40，44，140，與通道12和14其中至少之一光學串聯連接，以便根據系統要求，使第一通道12相對第二通道14偏差或消偏差。這可以通過100米長或更長的光纜來進行，以便提供被動消偏差的多通道光纜10，使通過多通道光纜10同時傳輸的光信號在探測器30處同時接收。根據延遲時間和通道折射率，通過縮短最慢通道預定長度，也可以獲得相同效果。
多通道光纜10可以具有特定應用所需的任何所需數量的光通道。計算每個通道12、14、16、18與最慢通道(此時為通道12)之間的相對脈衝延遲，並且進行映射，從而在形成多通道光纜10之前無需對通道進行偏差匹配。然後延遲光波導40，40』，40」，44，140，140』，140」與除最慢通道以外的每個相應通道光學串聯，使通道彼此消偏差。還可以將延遲光學裝置與所有通道相連，如果需要的話，可以包括最快通道。可利用光學粘接劑或者環氧樹脂，或者通過任何已知的光學連接方法形成光學連接。
可以提供具有不同延遲時間的多個預校準延遲光波導40，40』，40」，44，140，140』，140」。然後可根據最初對多通道光纜10執行的相對脈衝延遲映射，為待調節的每個通道12、14、16、18選擇延遲光波導。或者，可為每個通道計算各延遲光波導40，40』，40」，44，140，140』，140」的長度，並將其切割成適當長度。延遲光波導的映射和光學串聯導致，對於長度為100米或更長的光纜10，可以通過簡單有效的方式產生光學偏差小於100皮秒，且最好小於20皮秒的多通道光纜。這也可以通過將構成最慢通道的光纖長度縮短根據通道的折射率n以及相對最快通道的時間延遲計算出的量而實現。
雖然所示實施例表示出延遲光波導40，44，140與通道14，16，18的一個輸出端相連，不過本領域技術人員根據本發明內容可知，延遲光波導也可以與光通道14，16，18的輸入端或者任何中間接合點相連。另外，可通過將多通道光纜10接合在一起而使用延遲光波導40，44，140。
雖然在優選實施例中利用無源延遲光波導40，140作為延遲光學裝置，不過本領域技術人員根據本發明內容可知，可以利用有源裝置來提供所選擇通道的所需光學延遲，以便將多通道光纜10消偏差。同樣可知，可根據多通道光纜10的通道12、14、16、18之間的相對脈衝延遲映射，並且增加或減少光學材料以便提供附加偏差，從而使通道12、14、16、18偏差。
現在參照圖4，該曲線圖表示在消偏差之前，通過長度近似為500米的八通道光纜的光脈衝P1-P8的相對到達時間。試驗光纜包括折射率n＝1.483的八個光纖。曲線圖底部的時間刻度僅用於確定相對到達時間，不表示每個脈衝的總傳輸時間。最快的脈衝P1處於第一通道中，並且到達時間比最慢脈衝P5快446.96ps。因此，第一通道中需要td＝446.96ps的延遲。從而根據Ld＝td*C/nd計算具有脈衝P1的第一通道所需延遲光波導的長度。在本發明的情形中，產生增加到第一通道(具有脈衝P1)的長度為90.35mm的延遲光波導。根據相對最慢脈衝P5的脈衝P2-P4和P6-P8，對於每個其他通道執行相同計算獲得延遲光波導。在優選實施例中，光纖形式的延遲光波導使用光連接器與每個通道連接。實際情況是，不可能使用長度為90mm或更短的延遲光纖。因此，將基本長度為200mm的延遲光纖加到八個通道的每一個中，從而對於每個通道獲得Ltotal。本領域技術人員可知，可根據特定要求改變該基本長度。在本例中，下面表示出對於每個通道測得的所需延遲時間，芯折射率和計算出的長度，以及延遲光纖的總長度
現在參照圖5，表示出在通過增加延遲光學裝置而消偏差之後光脈衝P1-P8的相對到達時間。如從圖5可以看出，對於所有八個通道經過消偏差的脈衝P1-P8的到達時間彼此在大約20ps之內。
如果通過從每個光通道去除材料而實現消偏差，每個通道需要相同計算來確定從最慢通道去除的長度。在此情形中，測得較慢通道與最快通道之差作為延遲時間td。被去除的長度為Lr＝td*C/n，其中n為通道的折射率。
雖然詳細描述了本發明的優選實施例，不過本發明不限於上述特定實施例，而應當認為僅是示例性的。根據以上所述可以得出本發明的進一步變型和擴展，並且認為所有這些變型都處於所附權利要求限定的本發明範圍之內。
權利要求
1.一種使多通道光纜中的多個光通道偏差或消偏差的方法，包括確定多通道光纜的至少第一通道和第二通道中的光脈衝傳輸時間；計算多通道光纜的第一通道與第二通道之間的相對脈衝延遲；通過將一個具有適當相對脈衝延遲的延遲光學裝置與至少一個通道光學串聯，或者從一個通道中去除計算出的材料長度，調節光脈衝傳輸時間，從而使第一通道相對第二通道偏差或消偏差。
2.如權利要求1所述的方法，其中該延遲光學裝置包括具有選定延遲時間的延遲光波導。
3.如權利要求2所述的方法，其中該多通道光纜具有至少三個通道，確定多通道光纜的每個通道中的光脈衝傳輸時間，計算每個通道與最慢通道之間的相對脈衝延遲，並且進行映射，並將具有選定延遲時間的延遲光波導與每個相應通道光學串聯，使通道彼此之間偏差或消偏差。
4.如權利要求3所述的方法，其中通過增大芯材料折射率和確定長度的延遲光波導其中至少之一，為每個通道提供延遲光波導的延遲時間，其中根據公式Lr＝td*C/nd對於每個被調節通道分別調節延遲光波導。
5.如權利要求4所述的方法，還包括提供多個具有不同延遲時間的預校正延遲光波導，並根據相對脈衝延遲映射為每個待調節通道選擇延遲光波導。
6.如權利要求3所述的方法，其中消偏差多通道光纜的長度為大約100米或更長，並且光學偏差小於100皮秒。
7.如權利要求2所述的方法，其中該延遲光波導連接至少一個通道的輸入端或輸出端。
8.如權利要求1所述的方法，其中根據公式Lr＝td*C/n確定材料的計算去除長度。
全文摘要
一種使多通道光纜中的多個光通道偏差或消偏差的方法，包括確定多通道光纜的至少第一通道和第二通道中的光脈衝傳輸時間。計算多通道光纜的第一通道與第二通道之間的相對脈衝延遲。具有適當相對脈衝延遲的延遲光學裝置與至少一個通道光學串聯，以便使第一通道相對第二通道偏差或消偏差。
文檔編號H04B10/12GK1695325SQ02824672
公開日2005年11月9日 申請日期2002年12月12日 優先權日2001年12月14日
發明者卡裡姆·塔他, 傑弗瑞·A·邦加, 馬太·斯科特·羅賓遜, 理察·斯特拉克 申請人:莫列斯公司