設計並選擇與發射器光學子組件一起使用的光纖的方法

2023-06-06 15:48:46

專利名稱：設計並選擇與發射器光學子組件一起使用的光纖的方法
技術領域：
本發明涉及一種新的差分模式延遲(DMD)規範，提供該規範以用於製造和使用經雷射優化的多模光纖光纜(MMF)，該光纜利用光纖耦合式波長分布的徑向依賴性來補償模式色散與波長色散以便改善信道性能。本發明也涉及一種多模光纖光學子組件，它具有指定的光纖耦合式空間光譜分布。這種多模光纖光學子組件包括多模光纖發射器光學子組件(TOSA)，用於與特別設計的MMF 一起使用。對光纖耦合式空間光譜分布的了解允許通過特別設計的MMF來補償多模光纖光通信系統中固有的色散現象，由此有利於改善系統性能。
背景技術：
在短距離數據通信網絡中的大多數高速光學信道鏈路都使用MMF。對於lGb/s和更高的數據速率，支持這些信道鏈路的收發器都使用垂直腔面發射雷射(VCSEL)源。為了實現超過200米的鏈路距離，已經針對其中心波長為850nm的VSCEL發射對MMF的設計進行了優化。針對VCSEL發射而優化的MMF被稱為經雷射優化的MMF，並且在TIA-492AAAC和TIA-492AAAD中被分別規定為0M3 (光纖類型Ala.2)和0M4 (光纖類型Ala.3)光纖類型。由於光的波性和光纖的波導性質，光信號沿著被稱為模式的分立的光路而穿越該光纖。脈衝的光功率是由分立的模式的總和所攜帶的。光纖中最快的和最慢的模式之間的傳播延遲的差異決定了模式間的色散或簡稱為模式色散。理想情況下，MMF應該被優化，使得所有的模式同時到達光纖的輸出處以使模式色散達到最小。這已經按常規根據下式所定義的拋物線分布對光纖纖芯的折射率分布進行定形或「分級」而實現了:
權利要求
1.一種用於補償在多模光纖傳輸系統中的材料色散或波長色散以及模式色散效應的方法，所述方法包括: 測量與參考多模光纖光纜相連接的多模光纖雷射發射器的光纖耦合式空間光譜分布； 確定存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的量；以及設計改進的多模光纖光纜，所述改進的多模光纖光纜補償因發射器的光纖耦合式空間光譜分布所導致的存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的至少一部分。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於， 多模光纖光學發射器包括用於將雷射輸出發射圖案耦合到多模光纖中的光學子組件。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於， 所述光纖耦合式空間光譜分布的測量包括: 用與多模光纖發射器的輸入相連接的電源產生光信號； 使多模光纖雷射發射器的輸出與參考多模光纖光纜的輸入相耦合； 通過使用微型定位臺，使參考多模光纖光纜的輸出與單模光纖光纜的輸入相耦合； 使單模光纖光纜的輸出與光譜分析儀的輸入相耦合； 針對至少第一和第二光纖纖芯半徑來確定光譜分布；以及 計算在第一和第二光纖纖芯半徑之間的光譜分布的變化。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 對具有多模光纖發射器的改進的多模光纖光纜進行封裝。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於， 每一個徑向偏移光譜的分立波長及其相對振幅被用於計算DMD補償，以用波長色散來平衡模式色散的至少一部分。
6.一種用於補償在多模光纖發射器光學子組件中的波長色散以及模式色散效應的方法，所述方法包括: 測量與參考多模光纖光纜相連接的多模光纖發射器光學子組件的光纖耦合式空間光譜分布；以及 確定存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的量。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於， 多模光纖光學子組件的輸出被用於選擇改進的多模光纖光纜，所述改進的多模光纖光纜補償因多模光纖發射器光學子組件所導致的存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的至少一部分。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於， 所述光纖耦合式空間光譜分布的測量包括: 用與多模光纖發射器光學子組件的輸入相連接的電源產生光信號； 使多模光纖發射器光學子組件的輸出與參考多模光纖光纜的輸入相耦合； 通過使用微型定位臺，使參考多模光纖光纜的輸出與單模光纖光纜的輸入相耦合； 使單模光纖光纜的輸出與光譜分析儀的輸入相耦合； 針對至少第一和第二光纖纖芯半徑來確定光譜；以及 計算在第一和第二光纖纖芯半徑之間的光譜分布的變化。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 對具有多模光纖發射器光學子組件的改進的多模光纖光纜進行封裝。
10.一種用於補償在參考多模光纖發射器光學子組件中的波長色散以及模式色散效應的方法，所述方法包括: 測量與參考多模光纖光纜相連接的參考多模光纖發射器光學子組件的光纖耦合式空間光譜分布； 確定存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的量；以及設計改進的多模光纖發射器光學子組件，所述改進的多模光纖發射器光學子組件補償存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的至少一部分。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 對具有改進的多模光纖發射器光學子組件的參考多模光纖光纜進行封裝。
12.如權利要求10所述的方法，其特徵在於， 光纖耦合式信號空間光譜分布的測量包括: 用與參考多模光纖發射器光學子組件的輸入相連接的電源產生光信號； 使參考多模光纖發射器光學子組件的輸出與參考多模光纖光纜的輸入相耦合； 通過使用微型定位臺，使參考多模光纖光纜的輸出與單模光纖光纜的輸入相耦合； 使單模光纖光纜的輸出與光譜分析儀的輸入相耦合； 針對至少第一和第二光纖纖芯半徑來確定光譜分布；以及 計算在第一和第二光纖纖芯半徑之間的光譜分布的變化。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於， 使用成像系統來確定發射器光學子組件的輸出空間光譜分布，以補償在MMF傳輸系統中的波長色散和模式色散的效應。
14.一種用於補償在多模光纖光纜中的波長色散以及模式色散效應的方法，所述方法包括: 產生光信號並使其進入參考多模光纖光纜中； 針對在參考多模光纖光纜中的光信號的多個被引導的模式，測量與波長有關的飛行時間； 確定存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的量；以及設計改進的多模光纖光纜，所述改進的多模光纖光纜補償存在於所述參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的至少一部分。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於， 所述改進的多模光纖光 纜的差分模式延遲(DMD)具有被設計成補償在光纖傳輸系統中的波長色散和模式色散的DMD。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於， 測得的DMD波形輪廓中的移動具有介於下列兩者之間的值:針對0M4類型多模光纖光纜的-0.14ps/m< (19 μ m處的延遲_5 μ m處的延遲)〈0.0ps/m ；以及針對0M3類型多模光纖光纜的-0.33ps/m< (19 μ m處的延遲_5 μ m處的延遲)〈0.0ps/m。
全文摘要
提供了一種用於補償多模光纖傳輸系統中的材料色散或波長色散以及模式色散效應的方法。該方法包括但不限於測量與參考多模光纖光纜相連接的多模光纖雷射發射器的光纖耦合式空間光譜分布；以及確定在該參考多模光纖光纜中存在的波長色散和模式色散的量。該方法還包括但不限於設計改進的多模光纖光纜，該光纜補償因發射器的光纖耦合式空間光譜分布所導致的存在於參考多模光纖光纜中的波長色散和模式色散的至少一部分。
文檔編號G01M11/00GK103154691SQ201180050352
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月22日 優先權日2010年10月21日
發明者G·E·圖杜瑞, R·J·皮姆皮娜拉, B·萊恩 申請人:泛達公司