專利名稱：使用旋轉調幅拉伸光纖的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造光纖的方法，更具體地說，涉及一種使用旋轉函數(spin function)的光纖制造方法，其中，對光纖進行扭曲，并且使光纖的偏振模色散最小。
背景技術：
“偏振模色散”是由光纖中的幾何缺陷造成的微分群延遲現(xiàn)象。它還可以由光纖中傳播的退化(degenerated)的光信號的偏振模中的傳播速度的差別而導致。微分群延遲造成分別構成光信號的偏振模的疊加。
偏振模色散由構成光纖的材料的色散造成。這是由于(1)材料自身的折射特性，以及(2)由以各種形式(諸如施加到光纖上的拉力和軸向力、以及由于外部溫度的變化造成的熱應力等)作用在光纖上的外部影響造成的光纖結構的結合變化。
偏振模色散擴展了光信號的頻譜寬度，并且導致了光信號之間的干擾。結果，偏振模色散限制了長距離傳輸、以及波分復用型的光通信網絡。波分復用對光通信中的固定不變波長的頻帶進行復用。
用于使偏振模色散最小的通用方法是當拉伸光纖時，對光纖進行“旋轉”(spin)。用于對光纖進行旋轉的方法的兩個實例為(1)通過使用具有單一頻率的旋轉函數的方法；(2)通過使用由正弦函數調制其幅度或者頻率的旋轉函數的方法。提供給光纖的旋轉量通常由每單位長度的扭曲的數量來表示(轉/米)。
例如，授予Dany L.Henderson等人的標題為《Frequency and AmplitudeModulated Fiber Spins for PMD Reduction》的美國專利No.5,943,466中公開了一種通過對旋轉的幅度和頻率進行調制，對光纖進行旋轉的方法。在該專利中，由正弦函數對旋轉函數的幅度和頻率進行調制。
通常，對光纖進行旋轉取決于其幅度和頻率由正弦函數調制的幅度和頻率的旋轉函數。
以下給出旋轉函數，其中，將正弦函數fmsin(2πz/Λ)與頻率項f0z進行相加，并且由正弦函數對旋轉函數的頻率進行調制α(z)＝α0sin[2π(f0z)+fmsin(2πz/Λ)](1)其中，α(z)表示對光纖進行旋轉的頻率和幅度的轉換函數；α0是轉換的幅度(以轉/米為單位)；f0是中心頻率；fm是調制頻率；Λ是調制周期，并且z是沿著拉伸光纖的方向測量的長度。
以下給出的是其幅度由α0sin(2πz/λ)表示的正弦函數進行調制的另一旋轉函數α(z)＝[α0sin(2πz/λ)]sin(2πfz)(2)圖1和2是示出利用這些正弦函數的旋轉函數的調幅的曲線圖。在以上的公式(2)中，按照利用項[α0sin(2πz/λ)]的正弦函數的方式，對幅度進行調制。圖1和2示出依據這些正弦函數對以每單位長度的光纖的轉數表示的扭曲的數量進行調制的旋轉函數。
以上所述的由正弦函數對幅度和頻率進行調制的傳統(tǒng)方法都依據距離，使一階偏振模色散最小。
然而，諸如通過使用正弦函數對幅度和頻率進行調制來對光纖進行扭曲的現(xiàn)有技術的方法具有以下缺點。例如，當使用正弦函數時，雖然降低了具有單一波長的光信號的偏振模色散，但是偏差(deviation)的降低并不明顯；并且沒有控制在多個信道中輸入的波長頻帶中出現(xiàn)的二階偏振模色散。而且，在特定的部分或者頻率中，偏振模色散發(fā)生得特別強烈。因此，以上提到的方法不適用于通常使用的波分復用型的通信網絡。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過對光纖進行旋轉的方法，減少或者克服以上提到的許多限制，其中不僅對依據距離的一階偏振模色散進行適當地控制，而且對依據波長出現(xiàn)的二階偏振模色散進行適當地控制。
依據本發(fā)明的原理，提出了一種使用旋轉調幅拉伸光纖的方法，以便從預制棒開始對光纖進行制造，所述的方法包括步驟使用加熱和其他方式熔化光纖預制棒的一部分(例如一端)，對其進行拉伸，并且通過重復依據預定的旋轉函數、同時改變旋轉頻率，對熔化/拉伸的光纖進行旋轉的旋轉調幅過程，建立旋轉。


從結合附圖所采用的以下詳細描述中，本發(fā)明將變得顯而易見，圖1是示出利用現(xiàn)有技術系統(tǒng)的正弦函數的旋轉函數的調幅的曲線圖；圖2是示出利用現(xiàn)有技術系統(tǒng)的正弦函數的旋轉函數的另一調幅的曲線圖；圖3是示出作為依據本發(fā)明的原理對其旋轉頻率進行調制的許多正弦函數的疊加的結果的旋轉函數的疊加的曲線圖；圖4示出依據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使用轉輪(wheel)對光纖進行多次旋轉裝置；以及圖5示出依據本發(fā)明的另一實施例，使用兩個轉輪對光纖進行多次旋轉的裝置。
具體實施例方式
在本發(fā)明的以下描述中，為了解釋而不是限定的目的，闡明了諸如特定體系結構、界面、技術等特定細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的完全理解。然而，本領域的技術人員將會意識到可以脫離這些具體細節(jié)，在另外的實施例中實施本發(fā)明。而且，還就會意識到為了解釋的目的，對圖中的特定方面作了簡化，而本發(fā)明的整個系統(tǒng)環(huán)境將包括不必在這里完全示出的許多已知功能和配置。在圖中，即使出現(xiàn)在不同的圖中，也使用相同的參考符號表示相同或者相似的元件。
依據本發(fā)明，依據具有各個頻率和幅度的旋轉函數，對光纖進行具有不同頻率和幅度的旋轉。這可以由以下提供的公式來表示α(z)＝α0sin(2πf0z)+α1sin(2πf1z)(3)其中，α(z)表示對光纖進行旋轉的頻率和幅度的旋轉函數；α0是旋轉的幅度(以轉/米為單位)；f0是中心頻率，fm是調制頻率；Λ是調制周期；并且z是沿著光纖拉伸的方向測量的長度。
在以上公式(3)中的項α0sin(2πf0z)是施加到光纖的一階旋轉函數。并且項α1sin(2πf1z)是其頻率和幅度不同于一階旋轉函數的頻率和幅度的二階旋轉函數。在施加一階旋轉函數之后，將二階旋轉函數施加到光纖上。因此，首先以對應于一階旋轉函數的初始角度，通過轉輪或者其他傳統(tǒng)方式對光纖進行旋轉。然后，利用具有不同頻率和幅度的二階旋轉函數，對光纖進行另一旋轉。因此，使用以上的公式(3)，本發(fā)明可以制造具有不同的頻率和幅度的兩種類型的旋轉的光纖。
圖3是示出兩種不同的旋轉函數疊加的曲線圖。特別地，示出了具有預定頻率的第一旋轉函數320、以及其頻率不同于第一旋轉函數的第二旋轉函數330。作為對兩個旋轉函數進行疊加的結果，光纖具有非周期的旋轉。
以下給出了表示許多具有不同頻率和幅度的旋轉函數進行組合的公式α(z)=Σn=1mαnsin(2πfnz)----(4)]]>此公式包括隨著階數n增加到預定的值m，項αn和fn的和。因此，具有不同的頻率和幅度的許多旋轉函數將對光纖進行許多對應的旋轉。
依據本發(fā)明的一個方面，提供的從預制棒開始的光纖的制造方法包括熔化、拉伸和旋轉建立過程，其中，旋轉建立過程包括依據預定的旋轉函數、同時改變旋轉頻率，對熔化/拉伸光纖進行多次旋轉的步驟。
通過對光纖的預制棒的末端進行加熱、并且使其熔化，同時轉動預制棒，實現(xiàn)熔化和拉伸過程。
通過重復依據預定的旋轉函數、同時改變旋轉的頻率，對熔化/拉伸光纖進行預定數量的旋轉的步驟，可以實現(xiàn)旋轉建立過程。
此外，通過依據預定的旋轉函數、同時改變光纖和拉伸軸之間的角度，對光纖進行旋轉，也可以實現(xiàn)旋轉建立過程。在對光纖進行拉伸的路徑上的一定范圍內進行角度變化。
在利用公式(3)的本發(fā)明的說明性的實施例中，依據具有不同頻率和幅度的兩個旋轉函數，對光纖進行兩次不同的旋轉。在利用公式(4)的本發(fā)明的說明性的實施例中，依據具有不同頻率和幅度的多于兩個的旋轉函數，對光纖進行多于兩次的旋轉。
對光纖進行的各個旋轉為具有不同頻率和幅度的不對稱配置。
圖4是示出依據本發(fā)明的一個實施例，使用單一的轉輪520對光纖進行各種旋轉的裝置。可以將轉輪520的傾斜相對于光纖的垂直拉伸方向，調整到各個傾斜軸512、513。因此，轉輪520可以具有對應于各個旋轉函數(例如，使用上述的公式(4))的多個傾斜軸512、513，從而對光纖進行具有不同的頻率的多個旋轉。因此，通過簡單地調整轉輪520的傾斜軸512、513，可以實現(xiàn)對光纖進行具有不同頻率和幅度的各個旋轉。
現(xiàn)在參考圖5及以上所示的公式(3)，描述依據本發(fā)明的另一實施例，使用旋轉調幅對光纖進行拉伸的裝置。該裝置包括以預定頻率和幅度對光纖進行旋轉的第一轉輪631、以及按照不同于第一轉輪631的頻率和幅度，對光纖進行另一旋轉的第二轉輪630。
更具體地說，可以通過調整使第一轉輪631進行傾斜，以便具有在由以上公式(3)的α0sin(2πf0z)項的頻率和幅度允許的范圍內的、相對于垂直拉伸軸610的各個傾斜軸。因此，對光纖進行具有對應于指定傾斜軸的預定頻率和幅度的旋轉。
此外，第二轉輪630在由以上公式(3)的α1sin(2πf1z)項的頻率和幅度允許的范圍內，對光纖進行其頻率和幅度不同于由第一轉輪630提供的頻率和幅度的另一旋轉。
換句話說，通過調整使第一和第二轉輪傾斜，以便具有不同的傾斜軸，從而對光纖進行具有不同頻率和幅度的各個旋轉。
此外，可以如同以上公式(4)對許多旋轉函數進行組合，并且為了實現(xiàn)此目的，設置許多另外的轉輪。
依據本發(fā)明，其優(yōu)點在于，通過在拉伸光纖時，依據具有不同頻率和幅度的旋轉函數，重復對光纖進行具有非對稱的配置的各個旋轉的步驟，不僅可以降低一階偏振模色散，而且還可以降低二階偏振模色散。此外，還可以改善更高階(即，高于二階)的偏振模色散的特性。
雖然已經參考特定的實施例對本發(fā)明進行了展示和描述，但是本領域的技術人員將會理解在不脫離所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對細節(jié)和形式進行各種改變。
權利要求
1.一種使用旋轉調幅拉伸光纖，以便從預制棒開始制造光纖的方法，包括步驟熔化光纖預制棒的一部分，并且對其進行拉伸；以及通過至少一次地重復依據預定的旋轉函數、同時改變旋轉頻率，對熔化/拉伸光纖進行旋轉的旋轉調幅過程，建立旋轉。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于還包括使光纖進行具有非對稱(asymmetric)配置的旋轉的步驟。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于使光纖進行非對稱配置的旋轉的步驟包括使旋轉函數的幅度和頻率不同。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于建立旋轉的步驟包括對其頻率和幅度相互不同的兩個或者多個旋轉函數進行組合，并且由如下公式來表示α(z)=Σn=1mαnsin(2πfnz)]]>其中，α(z)是旋轉函數的和；αn是旋轉的幅度；fn是旋轉的頻率；z是光纖的長度，以及，m是大于1的整數，并且用于表示在左手側的旋轉函數的階數。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的光纖的一部分為末端。
6.一種為了從預制棒開始制造光纖，對光纖進行拉伸的方法，所述的方法包括步驟熔化光纖預制棒的一部分；對光纖進行拉伸；以及依據預定的旋轉函數，同時改變光纖和拉伸軸之間的角度，建立對光纖的旋轉。
7.一種通過使用旋轉調幅對光纖進行旋轉，以便對光纖進行拉伸的裝置，包括第一轉輪，用于以第一頻率對光纖進行第一旋轉；以及第二轉輪，用于以第二頻率對光纖進行第二旋轉。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于第一旋轉還包括第一幅度。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于第二旋轉還包括第二幅度。
10.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于可以將第一轉輪、或者第二轉輪、或者同時將第一轉輪和第二轉輪相對于光纖的拉伸軸，調整到多個傾斜軸。
11.一種為了從預制棒開始制造光纖，對光纖進行拉伸的方法，所述的方法包括步驟對光纖進行拉伸；以及對拉伸的光纖進行旋轉，其中依據預定的旋轉函數進行旋轉，并且所述的旋轉函數包括至少兩個組成部分(component)，每一個組成部分具有不同的旋轉頻率。
12.根據權利要求9所述的方法，其特征在于進行旋轉的步驟還包括每一個組成部分具有不同的幅度。
全文摘要
公開了一種使用旋轉調幅拉伸光纖，以便從預制棒開始制造光纖的方法，該方法包括步驟使用加熱或者其他方式，熔化光纖預制棒的一部分(例如一個末端)，并且對其進行拉伸；以及通過重復依據預定的旋轉函數、同時改變旋轉頻率，對熔化/拉伸光纖進行旋轉的旋轉調幅過程，建立旋轉。
文檔編號C03B37/00GK1497275SQ20031010137
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權日2003年10月16日
發(fā)明者李載昊, 吳成國 申請人:三星電子株式會社