專利名稱：偏振模色散仿真器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏振模色散(下文稱作PMD)仿真器，具體地，本發(fā)明涉及一種易于復(fù)現(xiàn)出實際光纖傳輸線PMD現(xiàn)象的PMD仿真器。
背景技術(shù)：
PMD是由光纖雙折射引起的一種現(xiàn)象。具體地，這是一種當具有受限脈沖寬度的光脈沖入射到具有雙折射的光纖時，在光脈沖的不同頻譜分量經(jīng)歷不同的雙折射后，穿過光纖傳輸系統(tǒng)的光脈沖被展寬的現(xiàn)象。
在光通信中，在色散和光損耗并不嚴重的前提下，PMD是一個可以忽略的物理量。然而，現(xiàn)在隨著色散位移光纖(DSF)和色散補償技術(shù)的發(fā)展，在10Gbit/s或更高的高速光傳輸系統(tǒng)中PMD漸漸成為一個最容易產(chǎn)生錯誤的量。特別地，由于設(shè)置用于站間傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)光纜具有介于0.5至2ps/Km1/2這樣很大的PMD值，因此光傳輸系統(tǒng)的通信距離限于100Km或25KM(如果嚴重的話)。
為了克服由PMD產(chǎn)生的這些問題，就需要一種器件來模仿光纖系統(tǒng)的特性，以產(chǎn)生PMD。因而，已經(jīng)作出了大量的努力來設(shè)計一種PMD仿真器，以精確地復(fù)現(xiàn)出由光纖傳輸系統(tǒng)引起的PMD。這些PMD仿真器被廣泛地用于測試PMD補償器。
圖1示出依照現(xiàn)有技術(shù)一個例子的全光纖PMD仿真器的結(jié)構(gòu)。示出在圖1中的PMD仿真器100包括多個偏振保持光纖部分110和多個設(shè)在相鄰偏振保持光纖部分110之間的偏振控制器(PC)120。在此，每個偏振控制器120通常都具有至少兩個相位延遲器。因而，PMD仿真器就具有多個控制參數(shù)，從而很難精確地獲得PMD值。
圖2示出依照現(xiàn)有技術(shù)另一個例子的全光纖PMD仿真器的結(jié)構(gòu)。示出在圖2中的這種PMD仿真器200包括多個偏振保持光纖部分210和多個設(shè)在相鄰偏振保持光纖部分210之間的可擰扭連接器220。這些連接器220通過改變兩個相鄰偏振保持光纖部分210的雙折射軸來改變PMD值。然而，由于用在這種PMD仿真器中具有上述結(jié)構(gòu)的連接器220是用機械接觸的方法而不是熔融接合的方法將相鄰的偏振保持光纖部分210連接起來，因此在相鄰的偏振保持光纖部分210之間就必然會產(chǎn)生空隙。因而，光損耗通常很大，而且在排列時光損耗會被極大地改變。
圖3示出依照現(xiàn)有技術(shù)另一個例子的全光纖PMD仿真器的操作。示出在圖3中的這種PMD仿真器包括一股偏振保持光纖300，和用于沿箭頭方向不連續(xù)而又機械地擰扭偏振保持光纖300一些部分310a、310b和310c的部件(在圖3中未示出)。由于偏振保持光纖300的這些部分被不同地擰扭，因此就能夠通過控制穿過偏振保持光纖300進行的光的偏振來產(chǎn)生PMD。然而，具有上述結(jié)構(gòu)的這種PMD仿真器很難進行控制，而且很難精確地產(chǎn)生特定的PMD值。參看圖3，在偏振保持光纖300上繪出的斜線僅表示機械的擰扭，而不表示偏振保持光纖100表面結(jié)構(gòu)的變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種PMD仿真器，包括具有相對小的控制參數(shù)且能精確地產(chǎn)生理想PMD值的部件。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有很低光損耗的PMD仿真器。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種易于控制且易于產(chǎn)生特定PMD值的PMD仿真器。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種分布類似于麥克斯韋分布的PMD仿真器，其中麥克斯韋分布是理想光纖傳輸系統(tǒng)的PMD的分布。
為了實現(xiàn)上述目的，提供一種偏振模色散(PMD)仿真器。該PMD仿真器包括至少兩個偏振保持(PM)光纖部分，每一個都具有預(yù)定的PMD值；機械旋轉(zhuǎn)裝置，用于將所述這些偏振保持光纖部分中兩個相鄰PM光纖的其中一個相對于另一個旋轉(zhuǎn)，以將所述至少兩個PM光纖部分彼此正交的雙折射軸以相同的方向或以預(yù)定的角度排列；和接合在兩個相鄰PM光纖部分之間的單模光纖，具有非常小的PMD值，該值與所述偏振保持光纖部分的PMD值相比可以忽略。


圖1示出依照現(xiàn)有技術(shù)一個例子的全光纖PMD仿真器的結(jié)構(gòu)；圖2示出依照現(xiàn)有技術(shù)另一個例子的全光纖PMD仿真器的結(jié)構(gòu)；圖3示出依照現(xiàn)有技術(shù)又一個例子的全光纖PMD仿真器的結(jié)構(gòu)；圖4是依照本發(fā)明一個實施例的全光纖PMD仿真器的示意圖；圖5示出在圖4的PMD仿真器中產(chǎn)生在單模光纖內(nèi)的圓雙折射；圖6A至6D是示出當偏振保持光纖部分以一定角度與本發(fā)明的全光纖PMD仿真器排列時的PMD值的圖表。
具體實施例方式
以下，將參看附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖4是依照本發(fā)明一個實施例的全光纖偏振模色散(PMD)仿真器的示意圖。參看圖4，在PMD仿真器400中，每一個都具有預(yù)定PMD值的至少兩個偏振保持光纖部分410熔融接合地與單模光纖420連接，單模光纖420設(shè)在偏振保持(PM)光纖部分410之間且長度很短。該單模光纖420具有很小的PMD值，與偏振保持光纖部分410的PMD值相比，單模光纖420的PMD值可以忽略。另一方面，以熔融接合方式連接的一個部分設(shè)有步進電機430，該步進電機430將一個偏振保持光纖部分相對于鄰近的偏振保持光纖部分旋轉(zhuǎn)。控制器440向每個步進電機430施加電信號，來驅(qū)動步進電機430?？刂破?40具有一個PMD終值(final PMD value)，該值由正交的排列組合和與偏振保持光纖部分410的雙折射軸一致所產(chǎn)生，控制器440能夠?qū)⒈舜苏坏碾p折射軸以相同的方向或以預(yù)定的角度排列。
圖5示出在圖4中PMD仿真器的單模光纖內(nèi)產(chǎn)生的圓雙折射。
假定兩個偏振保持光纖部分410a和410b以快軸—快軸(慢軸—慢軸)的方式排列。為了以快軸—慢軸(慢軸—快軸)的方式將它們排列，應(yīng)當旋轉(zhuǎn)后級的偏振保持光纖部分410b。當單模光纖420被擰扭時，若未引起圓雙折射，則擰扭90度就足夠了。然而，因為這種圓雙折射，光的偏振軸會沿光纖擰扭的方向旋轉(zhuǎn)，從而光的偏振軸應(yīng)當接著旋轉(zhuǎn)以使兩個偏振保持光纖部分410a和410b以快軸—慢軸(慢軸—快軸)的方式排列。因而，如圖5所示，偏振保持光纖部分410b的旋轉(zhuǎn)角應(yīng)當是90+α度。α的量大約是旋轉(zhuǎn)角的8％。
由PMD仿真器產(chǎn)生的PMD值取決于偏振保持光纖部分的排列方向。例如，前級的偏振保持光纖部分固定，而后級的偏振保持光纖部分用安裝在單模光纖與后級的偏振保持光纖部分的接合部上的步進電機旋轉(zhuǎn)。若如此，則偏振保持光纖部分之間雙折射軸的排列就能改變。如果分別具有T1和T2PMD值的兩個偏振保持光纖部分的雙折射軸以相同方向排列，即以前級偏振保持光纖部分的快(慢)軸與后級偏振保持光纖的快(慢)軸相匹配的方式排列，總的PMD值是|T1+T2|。另一方面，如果兩個偏振保持光纖部分的雙折射軸以正交方向排列，即以前級偏振保持光纖部分的快(慢)軸與后級偏振保持光纖的慢(快)軸相匹配的方式排列，則總的PMD值是|T1-T2|。如果將其概括為包括有N個偏振保持光纖部分的PMD仿真器的情形，則合成的PMD值是從與第一偏振保持光纖部分平行排列的偏振保持光纖部分的PMD值總和減去與第一偏振保持光纖部分正交排列的PMD值總和的值的絕對值。通過使用雙折射軸旋轉(zhuǎn)裝置改變偏振保持光纖部分的偏振方向，就能夠改變PMD的值。當所有的偏振保持光纖部分以相同方向排列時，PMD的值是所有偏振保持光纖部分PMD值的總和，且該PMD值是最大值。為了在這種結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生理想的PMD值，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對偏振保持光纖部分最適宜的排列方法，將偏振保持光纖部分的快(慢)軸與下一個偏振保持光纖部分的快軸或慢軸排列。這樣，由于在偏振保持光纖部分之間沒有太多的控制參數(shù)，且快軸和慢軸兩種情形下的排列發(fā)生了改變，因此控制起來非常簡單。
另一方面，如圖5所示，在旋轉(zhuǎn)雙折射軸時，后級偏振保持光纖部分410b和單模光纖420的連接部相對于前級偏振保持光纖部分410a進行旋轉(zhuǎn)，從而后級偏振保持光纖部分410b的雙折射軸就相對于前級偏振保持光纖部分410a的雙折射軸旋轉(zhuǎn)。此時，考慮到由擰扭單模光纖420引起的均勻圓雙折射，應(yīng)當進行旋轉(zhuǎn)。盡管后級偏振保持光纖410b相對于前級偏振保持光纖410a物理地旋轉(zhuǎn)90度，但后級偏振光纖部分410b由擰扭單模光纖420引起的圓雙折射旋轉(zhuǎn)的較小。在本實施例中，后級偏振保持光纖部分410b的偏振應(yīng)當旋轉(zhuǎn)多于90度的8％，以改變雙折射軸。在此，單模光纖的長度應(yīng)當很短，以使其PMD值可以忽略。
下面將描述設(shè)置偏振保持光纖部分的PMD值來構(gòu)成PMD仿真器的方法。
在本發(fā)明的實施例中，構(gòu)成PMD仿真器的偏振保持光纖部分的PMD值被設(shè)定為是2N-1Tmin，其中N是整數(shù)，1≤N≤NMAX，NMAX是偏振保持光纖部分的全部個數(shù)，是等于或大于2的整數(shù)，Tmin是具有最小PMD值的偏振保持光纖部分的PMD值。在這種結(jié)構(gòu)中，總的PMD值可以從作為最小值的Tmin到作為最大值的偏振保持光纖部分的PMD值總和之間進行每2Tmin地改變。例如，如果偏振保持光纖部分的最小PMD被確定將Tmin設(shè)定為0.25ps，且偏振保持光纖的數(shù)目是8，則就需要分別為0.25ps、0.5ps、1ps、2ps、4ps、8ps、16ps和32ps的8個偏振保持光纖部分。當在使用它們時，所有PMD的值可以從作為最小值的0.25ps(32ps-16ps-8ps-4ps-2ps-1ps-0.5ps-0.25)到作為最大值的63.75ps(32ps+16ps+8ps+4ps+2ps+1ps+0.5ps+0.25ps)進行每0.5ps地改變。在這種情況下，當產(chǎn)生PMD時，在相鄰偏振保持光纖部分之間作為旋轉(zhuǎn)裝置的步進電機被設(shè)置來匹配偏振保持光纖部分的快軸或慢軸。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于所需的PMD分離度(resolution)和最大PMD值可以通過控制Tmin和偏振保持光纖部分的數(shù)目來確定。如果偏振保持光纖部分以隨機的角度排列，即與雙折射軸沒有任何關(guān)系地排列，則合成的PMD值具有的分布不同于麥克斯韋分布。圖6A示出與麥克斯韋分布一起的這一結(jié)果。圖6A至6D的實線表示PMD分布。圖6A至6D的虛線表示麥克斯韋分布。
對PMD仿真器的期望功能是能夠?qū)崿F(xiàn)理想光傳輸線中的PMD現(xiàn)象。如果偏振保持光纖部分不是以快軸—快軸或者快軸—慢軸的方式特別地排列而是以隨機的角度排列，則就能夠獲得這種功能。作為這種情況的理想情形，已經(jīng)知道，借助于重復(fù)的角度排列，仿真的PMD值的分布應(yīng)當遵從麥克斯韋分布。偏振保持光纖部分的PMD值或數(shù)目能夠被控制來獲得這種分布。
獲得麥克斯韋分布的最好方法是使偏振保持光纖部分的PMD值相同。在此情形下，如果偏振保持光纖部分被排列得從快(慢)軸改變到快軸或慢軸，則與2N-1Tmin結(jié)構(gòu)相比，這樣產(chǎn)生的PMD值的數(shù)目會非常小。此時，如果偏振保持光纖部分以隨機的角度排列，則能夠得到如圖6B所示、PMD值的麥克斯韋分布。參看圖6B，在由十二個具有10ps PMD值的偏振保持光纖部分構(gòu)成的PMD仿真器中，這些偏振保持光纖以隨機的角度排列，測定的PMD分布與麥克斯韋分布一起在圖中示出。從圖6B可以看出，測定的PMD分布遵從麥克斯韋分布。
相反，如果這些偏振保持光纖部分的PMD值被設(shè)為N2Tmin(其中N是整數(shù)，2≤N≤NMAX+1，NMAX是偏振保持光纖部分的全部個數(shù)，是等于或大于2的整數(shù)，Tmin是具有最小PMD值的偏振保持光纖部分的PMD值)，則當偏振保持光纖部分排列時得到的PMD值并不具有如上所述在2N-1Tmin結(jié)構(gòu)中的恒定間隔。在圖6C的情形中，有具有PMD值為4ps、9 ps、16 ps、25 ps、36 ps和49 ps的偏振保持光纖部分(Tmin＝1ps，NMAX＝6)構(gòu)成的PMD仿真器以隨機的角度排列這些偏振保持光纖，測定的PMD分布與麥克斯韋分布一起示出在圖中。
在另一種方法中，如果這些偏振保持光纖用上述的結(jié)構(gòu)來進行組合，則PMD仿真器可以被構(gòu)建成第一組偏振保持光纖部分具有相同的PMD值，而第二組的偏振保持光纖部分具有2N-1Tmin。此處，第二組的2N-1Tmin的總PMD值是在第一組中一個偏振保持光纖部分其PMD值周圍的某個值。在這種情形中，可能的PMD值是作為最小值的Tmin，分離度是2Tmin。最大值可以通過增加具有相同PMD的偏振保持光纖部分的數(shù)目來控制。通過以隨機的角度排列這些偏振保持光纖部分來得到如圖6D所示PMD值的麥克斯韋分布。在圖6D的情形中，其中具有PMD值是10ps的的十個偏振保持光纖部分被定義為第一組、分別具有PMD值是0.5ps、1ps、2ps、4ps、8ps和五個偏振保持光纖部分被定義為第二組(對應(yīng)于NMAX＝5，在2N-1Tmin結(jié)構(gòu)中Tmin＝0.5ps)的PMD仿真器以隨機的角度排列這些偏振保持光纖部分，測定的PMD分別與麥克斯韋分布一起示出在圖中。
工業(yè)實用性依照本發(fā)明上述的PMD仿真器，可以將PMD值設(shè)為任意期望的值。
偏振保持光纖部分的最小PMD和數(shù)目可以改變以設(shè)定期望的分離度和最大的PMD值。在研究理想光傳輸線PMD現(xiàn)象的試驗中，很容易產(chǎn)生出理想光傳輸系統(tǒng)的PMD現(xiàn)象。這也可用在PMD補償器中來補償作為高速光通信中很大障礙的PMD。
很顯然，對本領(lǐng)域的熟練人員而言，可以對本發(fā)明作出各種修改和改變。因此，本發(fā)明涵蓋這些修改和改變，且這些修改和改變落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種偏振模色散(PMD)仿真器，包括至少兩個偏振保持(PM)光纖部分，每一個都具有預(yù)定的PMD值；機械旋轉(zhuǎn)裝置，用于將所述這些偏振保持光纖部分中兩個相鄰PM光纖部分的其中一個相對于另一個旋轉(zhuǎn)，以將所述至少兩個PM光纖部分的雙折射軸以相同的方向或以預(yù)定的角度彼此正交排列；和接合在兩個相鄰PM光纖部分之間的單模光纖，具有非常小的PMD值，該值與所述偏振保持光纖部分的PMD值相比可以忽略。
2.依照權(quán)利要求1所述的PMD仿真器，其中所述機械旋轉(zhuǎn)裝置是一個步進電機。
3.依照權(quán)利要求2所述的PMD仿真器，還包括控制器，具有一個PMD終值的信息，該PMD終值由正交的排列組合和與所述PM光纖部分的雙折射軸的一致所產(chǎn)生，用于依照用戶輸入的PMD值來驅(qū)動所述步進電機。
4.依照權(quán)利要求1所述的PMD仿真器，其中所述偏振保持光纖部分的每一個都具有一個2N-1Tmin的PMD值，使得所述PMD仿真器產(chǎn)生出從最小的Tmin到最大的Tmin(2NMAX-1-1)之間間隔為2 Tmin的PMD值，其中N是整數(shù)，1≤N≤NMAX，NMAX是偏振保持光纖部分的全部個數(shù)，是等于或大于2的整數(shù)，Tmin是具有最小PMD值的PM光纖部分的PMD值。
5.依照權(quán)利要求1所述的PMD仿真器，其中所述PM光纖部分具有一個PMD值。
6.依照權(quán)利要求1所述的PMD仿真器，其中所述PM光纖部分具有N2Tmin的PMD值，其中N是整數(shù)，2≤N≤NMAX+1，NMAX是偏振保持光纖部分的全部個數(shù)，是等于或大于2的整數(shù)，Tmin是具有最小PMD值的偏振保持光纖部分的PMD值。
7.依照權(quán)利要求1所述的PMD仿真器，其中所述PM光纖部分的每一個都包括第一組PM光纖部分，每一個都具有相同的PMD值；和第二組PM光纖部分，每一個都具有2N-1Tmin的PMD值，其中N是整數(shù)，1≤N≤NMAX，NMAX是屬于所述第二組的偏振保持光纖部分的個數(shù)，是等于或大于2的整數(shù)，Tmin是在屬于所述第二組的偏振保持光纖部分中具有最小PMD值的偏振保持光纖部分的PMD值。
全文摘要
本發(fā)明披露一種偏振模色散(PMD)仿真器，其能夠在光纖跨度上很容易地復(fù)現(xiàn)出PMD效應(yīng)。本發(fā)明的PMD仿真器包括至少兩個偏振保持(PM)光纖部分，每一個都具有預(yù)定的PMD值；機械旋轉(zhuǎn)裝置，旋轉(zhuǎn)PM光纖部分中相鄰光纖部分的其中一個；接合在兩個相鄰PM光纖部分之間的單模光纖，其中該單模光纖具有與任一PM光纖部分的PMD值相比可以忽略的非常小的PMD值。依照本發(fā)明，在研究理想光纖跨度的PMD效應(yīng)的試驗中，很容易復(fù)制出PMD效應(yīng)。
文檔編號G02B6/10GK1545630SQ01823597
公開日2004年11月10日 申請日期2001年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月5日
發(fā)明者表正炯, 鄭浩鎮(zhèn), 李英旭, 金炳允 申請人:圖南系統(tǒng)株式會社