CN100595170C - 制造低偏振模色散光纤的方法 - Google Patents
制造低偏振模色散光纤的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100595170C CN100595170C CN03827002A CN03827002A CN100595170C CN 100595170 C CN100595170 C CN 100595170C CN 03827002 A CN03827002 A CN 03827002A CN 03827002 A CN03827002 A CN 03827002A CN 100595170 C CN100595170 C CN 100595170C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- rotation
- fiber
- scope
- function
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title abstract description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 8
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims description 16
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 16
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 16
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 7
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000009987 spinning Methods 0.000 abstract 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 6
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- UXHQLGLGLZKHTC-CUNXSJBXSA-N 4-[(3s,3ar)-3-cyclopentyl-7-(4-hydroxypiperidine-1-carbonyl)-3,3a,4,5-tetrahydropyrazolo[3,4-f]quinolin-2-yl]-2-chlorobenzonitrile Chemical compound C1CC(O)CCN1C(=O)C1=CC=C(C=2[C@@H]([C@H](C3CCCC3)N(N=2)C=2C=C(Cl)C(C#N)=CC=2)CC2)C2=N1 UXHQLGLGLZKHTC-CUNXSJBXSA-N 0.000 description 1
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
- G02B6/02285—Characterised by the polarisation mode dispersion [PMD] properties, e.g. for minimising PMD
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
- C03B37/02745—Fibres having rotational spin around the central longitudinal axis, e.g. alternating +/- spin to reduce polarisation mode dispersion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/03—Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices
- C03B37/032—Drawing means, e.g. drawing drums ; Traction or tensioning devices for glass optical fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
- C03B2203/18—Axial perturbations, e.g. in refractive index or composition
- C03B2203/19—Alternating positive/negative spins or twists
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/36—Dispersion modified fibres, e.g. wavelength or polarisation shifted, flattened or compensating fibres (DSF, DFF, DCF)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
- C03B2205/06—Rotating the fibre fibre about its longitudinal axis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
在一种生产低偏振模色散光纤的方法中,所述方法包括将玻璃预制坯拉丝成为光纤的步骤,以及在拉丝过程中使所述光纤绕光纤轴线旋转的步骤,所述旋转是根据一个双向的且大致为梯形的旋转函数来施加的,所述双向旋转函数包括大致恒定幅度区(曲线的平稳区)(P)和发生旋转反向的转变区(T),其中大致恒定幅度区的范围(p)大于转变区的范围(t),且20米长的光纤上的旋转反向次数至多为2。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造低偏振模色散(PMD)光纤的方法。
穿过单模光纤传输的光信号包括两个正交的偏振模式(通常表示为TE和TM),在具有均匀直径的理想圆柱芯的纤维情况下,以共同的速度彼此独立地传播。实际光纤在芯的形状上沿其长度具有相当大的变化。它们还可能承受非均匀应力,从而使它们的圆柱对称性被破坏。由于这些因素,在两个模式之间可能积累相位差,且称该光纤表现出“双折射”。
背景技术
在光纤双折射研究中,一个重要的参数就是通常所谓的拍长(beatlength),如以AT&T公司名义的美国专利5,418,881中所述,该拍长相应于待重复的给定偏振态所需要的纤维长度。换句话说,拍长相应于初始时彼此同相的两个基模分量再次成为同相所需要的纤维长度,这里假定纤维在此长度上保持恒定的双折射。
当脉冲信号在光纤中传输时,双折射成为脉冲扩散的潜在原因。这是因为:如果一个输入脉冲同时激发了两个偏振分量,它将在纤维输出端变得更宽,这是由于两个分量具有不同的群速度从而沿纤维被色散。这种现象,即通常所谓的偏振模色散(PMD),由于其在周期性放大光波导系统中的重要性,近年来得到广泛研究。
通常,PMD现象将导致信号传输带宽的限制,并由此导致光纤的性能下降,前述信号沿着所述光纤传输。从而在沿着光纤的信号传输系统中,特别在那些在长距离上工作的信号传输系统中,这种现象是不期望的,其中有必要使任何形式的信号衰减或色散最小化,以保证传输和接收的高性能。
拉制光纤的步骤通常从玻璃预制坯开始,利用所谓“拉丝塔”的合适设备来进行。造成双折射现象的光纤结构和几何不规则性主要产生于玻璃预制坯的制造过程中。在拉丝过程中,在预制坯被置于垂直位置并被加热至高于软化点的温度之后,以受控速度向下拉拨熔融材料,以产生形成光纤本身的丝状元件。
PMD问题的一个可能的解决方案是在拉制过程中,使纤维绕其轴线旋转,从而转动其偏振轴。结果是,光脉冲在慢轴和快轴上交替传播,从而补偿了相对延迟并减小了脉冲扩散。这相当于针对脉冲具有一个局部有效折射率,其等于两轴上的平均折射率,即沿着纤维在脉冲长度上所取的平均值。利用“旋转曲线”或“旋转函数”,期望该函数将给予纤维的每米长上的转数与沿纤维的位置关联起来。
旋转对于PMD的效果也相当于有效纤维双折射的减小。轴的转速(转/米)越高,则局部有效双折射越低。于是一个能够评价一般旋转曲线的PMD削减量的实用参数为转速模量的平均值。纤维的自然双折射越高,则该参数也应越高,以保证低PMD。
对不同的可能旋转函数的研究导致忽略单向旋转曲线,这是由于其难于去除在旋转施加点下游沿纤维传递的弹性扭曲,该扭曲由此积累在缠绕于线轴上的纤维上。
双向旋转,通过改变旋转方向,可防止纤维中残余弹性扭曲的积累。
过去曾有多种不同的双向旋转曲线被提出。
US 6,148,131涉及一种制作具有低偏振模色散的扭曲光纤的方法,其中光纤以纵向位置的均匀周期性函数沿双向旋转。
国际专利申请WO 97/26221示出了不同的可选旋转曲线,如正弦、方形和三角形曲线,并建议使用非充分的正弦函数且对于多种偏振拍长能够提供PMD削减的具有充分可变性的旋转函数,例如频率调制的正弦函数或振幅调制的正弦函数。
US 5,298,047讲述了给予纤维一个具有非恒定空间频率的交替旋转,从而使产生的纤维具有可变空间旋转节距。
申请人注意到已知的双向旋转曲线受到多个问题的影响,既有光学方面的,也有机械方面的。
关于光学方面,申请人发现旋转反向(即旋转方向的变化)对于PMD具有有害影响。这是因为,在旋转反向区,转速较低,双折射模量未被充分平均以防止脉冲扩散。从而,旋转反向造成局部PMD的升高。低转速区延伸的范围越大,则PMD越高。由于旋转反向造成PMD升高的原因的更深入解释将在下文提供。申请人已证实:通常的双向旋转曲线(更为常用的是正弦旋转曲线)的设计不顾所述现象,特别是反向区数量太高,并具有过高的范围,因而由此产生的PMD升高相对较高。
机械方面与旋转装置可能的损害和磨损有关。为保证足够高的平均转速,通常需要高峰值曲线幅度来补偿那些转速变慢以改变方向的曲线部位。然而,幅度峰值越高,则旋转装置所经历的加速度越高。同样,每单位长度上的反向次数越多,装置进行加速的次数也越多。由于它降低了其机械效率,这种加速对装置有害。
申请人解决了提供双向旋转函数的问题,该函数能够至少减少上述问题并能够获得纤维中的低PMD。为达到本发明的目的,“低PMD”意思为PMD值低于约0.2ps/(km)1/2。
申请人发现:通过给予纤维双向旋转,其中纤维上每个20m长的部分上的旋转反向次数低于或等于2,则至少能够减少上述光学和机械问题,并可获得低PMD的纤维。
申请人实际上已发现:(每单位长度上)旋转反向次数的减少同时减少了装置承受加速的次数和每单位长度上引起高PMD的纤维部分数。从而,该装置将更少地承受磨损和损害,且纤维具有更低的PMD。
优选地,该双向旋转函数大体上为梯形旋转函数,即一个包括大致恒定幅度区(曲线的平稳区)和发生旋转反向的转变区的双向函数,且大致恒定幅度区的范围大于转变区的范围。为达到本发明的目的,“大致恒定幅度区”意为旋转函数中最大幅度变化为0.5转/米的区域。
优选地,恒定幅度区(曲线的平稳区)的范围远远大于反向区的范围,从而使平均转速基本上相当于恒定幅度区上的转速绝对值,并且反向点处的转速下降不能显著影响该平均值。换句话说,该旋转曲线不需要如在其它类型双向旋转函数中那样的高幅度峰值来补偿反向处的低转速。
这里提出的双向旋转函数优选地为非周期性的,以防止旋转装置接触面特定区域的磨损。实际上,申请人已观察到:如果旋转是通过在装置接触面上转动纤维来给予的,且如果该双向旋转函数为周期性的,则反向(以及高加速度)总是在装置表面的相同位置发生,从而很快磨损。
周期性旋转曲线也将倾向于对沿着拉丝线运动的纤维造成共振效应。随之发生的振动可能例如对那些通过测量纤维振动来测量纤维张力的系统有害。这种共振现象同时可影响涂层同心性。
发明内容
在第一方面中,本发明涉及一种生产低偏振模色散光纤的方法,其包括以下步骤:将玻璃预制坯拉丝成为光纤;在拉丝过程中将光纤绕光纤轴线旋转;其中旋转光纤包括根据一个双向旋转函数使光纤旋转,其中在20米的光纤长度上旋转反向次数至多为2。换句话说,在拉丝过程中,光纤被反向地旋转,其中在20米的纤维长度上反向次数至多为2。优选地,该双向函数为非周期性的。
优选地,该双向旋转函数包括大致恒定幅度区和发生旋转反向的转变区,其中大致恒定幅度区的范围大于转变区的范围。
每个转变区的范围优选地低于其前面的大致恒定幅度区范围的20%,更优选地低于其前面的大致恒定幅度区范围的10%。
优选地,在25m长的纤维上旋转反向次数至多为2。
该双向旋转函数具有一个峰值幅度(即最大转速),该峰值幅度优选地被包括在2转/米和10转/米之间,更优选地被包括在2转/米和5转/米之间。
相继两次反向之间的距离优选地低于15m。
优选地,该双向函数为梯形的。
附图说明
以下参照附图详细描述本发明,其中示出了一个非限制性应用实例。特别地,
-图1示出了根据本发明的方法用于拉丝和旋转光纤的一个拉丝塔。
-图2表示了一个用于旋转纤维的装置。
-图3-7为关于模拟和实验的图表。
具体实施方式
图1示出了用于沿垂直轴2从玻璃预制坯3拉制光纤4的一个拉丝塔1。
塔1包括用于对玻璃预制坯3下部(也称为预制坯“颈缩部”)进行受控熔化的加热炉6,用于支持预制坯3并将其从上面供送给加热炉6的进料装置7,用于向下拉拨光纤4的牵引装置8(位于塔的下端),以及用于将光纤4贮存到卷轴10的缠绕装置9。
加热炉6可设计成用于产生预制坯受控熔化的任意类型。可用于塔1的加热炉的实例在US 4,969,941和US 5,114,338中有描述。
优选地,冷却装置12,例如为具有设计成用于被冷却气流穿过的冷却腔的类型,其与轴2同轴地位于加热炉6之下,用于冷却离开它的光纤4。
塔1还可配备有张力监视装置13(例如在美国专利5,316,562中描述的类型)和已知类型的直径传感器14,优选地它们位于加热炉6和冷却装置12之间,分别用于测量光纤4的张力和直径。
塔1还包括已知类型的第一和第二涂层装置15、16,所述装置沿垂直拉拨方向位于冷却装置12之下,并被设计用于在纤维4穿过时,分别向光纤4上沉积第一保护性涂层和第二保护性涂层。特别地,每个涂层装置15、16包括设计用于向光纤4上涂敷预定数量树脂的各个涂敷单元15a、16a,和各个固化单元15b、16b,例如用于固化树脂的紫外线灯烘箱,从而提供稳定的涂层。
牵引装置8可为单滑轮或双滑轮类型。在示出的实施例中,该牵引装置8包括单电机驱动滑轮(或“绞盘”)18,该滑轮18被设计用于沿垂直拉丝方向拉拨已被涂层的光纤4。牵引装置8可配备有角速度传感器19,该传感器19设计用于在滑轮18运转过程中产生显示滑轮18角速度的信号。滑轮18的转速以及由此决定的光纤4的拉丝速度在此过程中可能变动,例如作为检测器14探测到的直径变动的响应。
塔4还包括位于涂层装置16和牵引装置8之间的旋转装置20,用于在拉丝过程中使光纤4绕其轴线旋转。为达到本发明的目的,术语“旋转”表示光纤的旋转角速度dθ/dt(其中θ为光纤相对于固定参照点测得的转角)与拉丝速度的比值(不考虑恒定的倍增系数)。以此方式定义的旋转通常以转/米来度量。
图2示出了旋转装置20的可能的实施例。旋转装置20包括固定的支持架21、由支持架21保持的直流电机22、以及由支持架21保持并通过带传送机构24连接到电机22的转动部件23。带传送机构24包括刚性连接到电机22的第一驱动滑轮24a、刚性连接到转动部件23的第二驱动滑轮24b、以及将第一驱动滑轮24a连接到第二驱动滑轮24b的带24c。
转动部件23具有对应于轴2,即对应于光纤4拉丝轴线的转动轴。转动部件23包括第一和第二套筒状端部23a、23b(分别在上部和下部),两者通过相应的轴承26可转动地连接到支持架21上,并允许光纤4从其中通过。第二端部23b与第二驱动滑轮24b相连。
转动部件23包括两个从第一端部23a延伸到第二端部23b的臂27a、27b。臂27a、27b基本上为C形,具有平行于轴2的主要直线中心区,并相对于轴2彼此对称地设置。两臂之一(图中以27b标记的那个)承载着第一、第二和第三空转安装的转动滑轮28a、28b和28c(图中从上到下),该三个滑轮基本上沿平行于轴2的方向对齐。这三个滑轮28a、28b和28c具有垂直于轴2的相应轴线,并且其尺寸的确定使各个引导槽基本上与轴2相切。
再次参照图1,塔4还可包括张力控制装置30,通常称为“跳动件”,用于调节牵引装置8下游的光纤4的张力。张力控制装置30被设计用于平衡滑轮18和缠绕装置9之间光纤4上张力的任何变化。
张力控制装置30例如可包括空转安装并处于固定位置的第一和第二滑轮30a、30b,以及在其自身重力和光纤4张力作用下在垂直方向自由移动的第三滑轮30c。实际上,如果出现光纤4上不期望的张力增加时,滑轮30c被升高,而如果出现光纤4上不期望的张力减小时,滑轮30c被下降,从而保持所述张力基本上恒定。滑轮30c可配备有垂直位置传感器(未示出),其设计用于产生显示滑轮30c垂直位置的信号,并由此显示光纤4的张力。
优选地,配备有多个滑轮31(或其它类型的引导部件),用于将光纤4从张力控制装置30引导至缠绕装置9。
缠绕装置9包括机动化装置33,以将卷轴10设置成绕其轴线旋转(该轴线以34表示),并使卷轴10沿其轴线34往复运动,从而允许光纤4在拉丝过程中螺旋形缠绕在卷轴10上。
拉丝塔1的运行如下所述。
支持装置7将预制坯3沿其轴线2送到加热炉6,在加热炉6中,其下部(颈缩部)被熔化。由颈缩部拉出的光纤4从牵引装置8被向下拉拨,并被缠绕装置9缠绕到卷轴10上。在绞盘18和卷轴10之间,张力控制装置30调节光纤4的张力。
当光纤4被拉丝时,传感器13和14监视其张力和直径。这种监视可用于例如通过影响牵引速度来控制拉丝过程。当离开加热炉6时,光纤4被冷却装置12冷却,并由涂层装置15、16涂上两个保护层。
然后,被涂层的光纤4受到依据本发明的旋转函数的双向旋转。这通过将转动部件23设置成绕轴2交替旋转来获得。当旋转时,光纤4将相应的扭矩向上游传递给预制坯颈缩部,其中熔融玻璃的塑性变形“吸收”了扭矩并将其“转化”成光纤4双折射轴的内在定向(intrinsicorientation)。当光纤冷却时,这种内在扭转被“冻结”在光纤4之内。
然后光纤4被滑轮31沿基本上垂直于轴34的方向引导。当绕34转动时,卷轴10也沿轴34交替地移动,以允许光纤4的螺旋缠绕。
图3a、3b和3c示出了根据本发明的三种可能的旋转函数。
不同的旋转函数为双向的,且优选地包括大致恒定幅度区(“曲线的平稳区”)P和发生旋转反向的转变区T。因而旋转函数基本上为梯形函数。不同“曲线的平稳”区的峰值幅度沿光纤基本相等。
旋转函数的峰值幅度,即最大转速,应根据光纤的拍长优化选择。申请人已证实:施加到旋转装置的包括在2转/米和10转/米之间的最大转速(即旋转函数的峰值幅度)允许PMD的显著降低,但当光纤拍长高于5米时,介于2和5转/米的最大转速可足以降低PMD。此外,对于给定的转变区范围,转速越低,则旋转装置的加速度越低。换句话说,由于低转速,旋转反向对于装置不太关键,且对于所述方法来说是可以容许的。
申请人此外还发现反向点为PMD升高(由于以下所述原因)和旋转装置磨损(swearing)(由于其加速度)的根源,因而旋转反向次数应特别低。在实际中,将旋转函数设计为在20米的长度上反向次数至多为2。更优选地,在25米的长度上反向次数至多为2。
此外,已证实:由于相同原因,“曲线的平稳”区的范围p应大于转变区的范围t。因而,光纤优选地根据双向旋转函数来旋转,该双向函数包括大致恒定幅度区和发生旋转反向的转变区,其中大致恒定幅度区的范围大于转变区的范围,20m长的光纤上旋转反向次数至多为2,优选地为至多25转/米。
优选地,“曲线的平稳”区的范围p应远远大于转变区的范围t。定量地,转变区的范围应低于其前面的“曲线的平稳”区范围的20%(即t/p<0.2)。更优选地,转变区的范围应低于其前面的“曲线的平稳”区范围的10%。为了旋转函数设计的简易性,不同转变区可具有完全相同的范围。
根据本发明的旋转函数还被设计用来防止由旋转造成的光纤中弹性扭曲的积累。这通过提供一系列区域(每个区域用一个梯形来表示)来获得,其中相邻的区域具有相反的符号(即相反的旋转方向),并且其中正号区域的总面积基本上与负号区域的总面积相同(即在每个序列的区域中,沿一个方向的总转数基本上等于沿相反方向的总转数)。最简单的实例为周期性函数,其中一个序列由两个具有相反符号和相同面积的半周期(两个相邻区域)构成。然而,序列的其它选择也是可能的,如下所述。
必须注意到:如果旋转装置和贮存线轴之间的距离不足以允许光纤退捻,则上述序列的选择可能不足以防止弹性扭曲的积累。EP1174396A1描述了要抵消由于旋转而贮存在光纤中的的弹性扭曲,如何确定所需要的自由区的长度(拉丝塔中)。因而旋转装置和贮存线轴之间的距离应大于预定值,这可根据上述专利申请的讲解来确定。然而还必须注意到:当光纤从拉丝线轴松开,以再被缠绕到运输线轴上以及/或者在更多的步骤中,例如在着色和线缆敷设过程中,积累在缠绕光纤中的弹性扭曲可至少被部分地去除。
在图3a、3b和3c中,具有相同面积(即相同范围)的区域用相同的字母来表示。
图3a示出了一个周期性双向函数,通过恰当选择比例t/p和周期,该函数将适用于本发明的目的。作为一个周期函数,上述对反向次数的要求(在20米的长度上至多为2次)相当于设置一个大于20米的周期。图3a的旋转函数为一个“镜状”函数,即一个函数,其中每个序列由符号相反的两个相同的区域(A-A)构成。此外,各个序列彼此相同。由于在沿一个方向施加旋转时所施加的转数与随后紧接着所施加的转数相等,在光纤中没有积累残余扭转。
在图3b的旋转函数中,每个序列由大于两个的多个区域构成,这些区域具有不同的范围和相同的恒定峰值幅度。在示出的特定实例中,第一序列S1由区域A、B、C、D构成,且第二序列S2由区域E、F、G、H构成。再次,选择这些区域的范围,以使在每个序列中,光纤沿一个方向的总转数基本上与沿相反方向的总转数相同。因而,区域A、B、C、D的总面积基本上为零,区域E、F、G、H的总面积也基本上为零。
在实际中,图3a的旋转曲线由于镜状区域的存在,更适于防止光纤中残余扭转的积累。而图3b的旋转曲线缺少镜像对称性,需要恰当选择区域的范围以消除残余扭转。
图3b的旋转函数可通过重复一个相同序列(即通过选择区域E、F、G、H分别与区域A、B、C、D相同)而使曲线具有周期性。
作为选择,可通过合适的软件以随机方式选择区域。序列的N个区域的范围可例如根据以下方法来选择:
●一种软件在一组包括在最小值MIN和最大值MAX之间并以预定步长S隔开的数中随机地选择N-1个不同的数n1,n2,...,nN-1(例如:MIN=12.5,MAX=20.0,S=0.5,选择三个数n1=14,n2=15和n3=13);
●在N-1个数的序列中,以相反的符号赋给相邻的数(例如+14,-15,+13);
●计算N-1个数的总和,并改变该总和的符号,如此得到第N个数(例如:-12);
●检验第N个数是否包括在MIN和MAX之间,以及它是否不同于前N-1个数(以避免周期性);如果不是,则以步长S修改第N个数,直到满足上述要求(例如-12修改为-12.5);
●将如此产生的N个数提供给旋转装置,该旋转装置将它们关联到旋转曲线的区域范围。
图3c示出了一个包括互不相同序列的非周期性函数。每个序列由两个符号相反的相同区域构成(第一序列S1由区域A、A构成,第二序列S2由区域B、B构成,第三序列由区域C、C构成)。旋转函数不存在周期性,防止了光纤在旋转装置中的共振,并使光纤在旋转表面上被转动时,分布装置表面上的高摩擦点。
在非周期性旋转函数中,或在相对较长周期的旋转函数(比如图3b的例子,此时各个序列相同)中,两次相继反向之间的距离优选地低于15m。
申请人已进行了一些试验来评价旋转反向对光纤双折射的影响,并已证实:尽管光纤的特性双折射(intrinsic birefringence)基本上为恒定的,且与旋转的存在无关(如A.J.Barlow等的“Anisotropy inspun single mode fibers”,见Electronics Letters,1982,第18卷,第5部中所示),脉冲将承受与局部转速有关的有效双折射。在转速高的光纤部分,由于双折射轴转动所提供的平均效应,有效双折射较低,而在转速低的光纤部分(例如在反向点周围),有效双折射大致等于特性双折射。因而可证明:反向点为PMD升高的原因。
上述现象也可解释如下。
EP 1297371讲解了如何优化可选的旋转曲线,以减少光纤的PMD。对于未被干扰的光纤,其拍长是事先已知的,旋转曲线可被定制,从而使偏振模式之间的延迟(或者等价地说,差分群时延(DGD))在一个旋转周期上为周期性的。因而DGD为有限的,且随着长度增加而消失为零。然而,在实际光纤中,事先并不能以充分的分辨率得知拍长以确定优化的旋转曲线。此外,环境干扰着光纤,且双折射成为具有有限相关长度(LF)的随机变量。结果是,DGD的发展不能在一个旋转周期上保持周期性,并且PMD(定义为DGD的平均值)随着长度的平方根增加。该效应在A.Pizzinat等的“Influence of themodel of random birefringence on the PMD of periodically spunfibers”,WJ1,Proceedings of conference OFC03中被阐明。
申请人已发现:平均DGD随长度的发展依赖于旋转曲线周期。特别地,较长的旋转周期保证了较好的PMD性能。实际上,在旋转反向处的周围,转速下降,且双折射轴在局部未能高效地平均化;这导致局部的DGD升高,该DGD的升高值高于恒定转速区(曲线的平稳区)DGD的升高值。
已通过模拟对DGD的局部升高进行了研究。考虑了拍长LB=5m的光纤。在未受干扰的情况下,双折射为恒定的,且其相关长度为无穷大。对七条梯形旋转曲线进行了优化,以使DGD在一个旋转周期上为周期性的。对于每条曲线,旋转峰值幅度和周期保持固定,转动升高处(spin raise)(即转变区的范围)自由变化,以达到优化目的。
表1说明了由此得到的曲线。
表1
周期(m) | 优化的升高区(m) | 幅度(转/米) |
5 | 1.05 | 3 |
8 | 1.0525 | 3 |
10 | 1.0542 | 3 |
15 | 1.0583 | 3 |
20 | 1.0621 | 3 |
25 | 1.0656 | 3 |
30 | 1.0687 | 3 |
仍然通过模拟,已在确定性状态(deterministic regime)下,利用这些曲线来确定DGD的发展。在模拟中,根据一个在本领域被称为“波片模型”的已知模型,用一系列层叠的波片来代表光纤,该模型在例如Corsi等的“Analytical treatment of polarization dispersion insingle-mode fibers by means of backscattering signal”,J.Opt.Soc.Am.A,第16卷,第574-583页,1999中有描述。图4示出了周期等于8m的曲线的模拟结果。可以观察到DGD的发展在一个周期上为周期性的。
然而,由于随机的双折射,实际的通讯纤维不可避免地受到随机耦合的影响,这必须被考虑。通过假定光纤将受到线性双折射的影响来研究随机耦合的影响。参见P.K.A.Way等的“Polarization modedispersion,decorrelation,and diffusion in optical fibers withrandomly varying birefringence”,IEEE J.Lightwave Tech.,第14卷,第148-157页,1996;和A.Pizzinat et al,“Influence of the model ofrandom birefringence on the PMD of periodically spun fibers”,WJ1,Proceedings of conference OFC03.因而已去除了非干扰条件,且模拟是以预定的LF值进行的。图5示出了对于LF=5m的结果。可以观察到平均DGD在旋转反向点周围升高。
可以得出结论:限制给定长度光纤上的反向点数量,即提高旋转周期是有利的。
图6示出了由旋转引起的减缩系数(SIRF)对旋转曲线周期的关系图。SIRF定义为旋转光纤的平均DGD与同一光纤在未被旋转时将具有的平均DGD之间的比值。参照表中的曲线,可以理解:当旋转周期增加时,1km上的平均DGD降低。
Claims (9)
1.一种生产低偏振模色散光纤的方法,所述方法包括以下步骤:由玻璃预制坯拉制光纤;以及在拉丝过程中使所述光纤绕其轴线旋转,所述旋转具有旋转反向;其特征在于,在20米长的光纤上的反向次数至多为2,其中,所述旋转是根据一个双向旋转函数来进行的,所述双向旋转函数包括大致恒定幅度区和发生反向的转变区,其中大致恒定幅度区的范围大于转变区的范围。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述旋转是根据一个双向的和非周期性的旋转函数来进行的。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述每个转变区的范围低于其前面的大致恒定幅度区范围的20%。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述每个转变区的范围低于其前面的大致恒定幅度区范围的10%。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,在25m长的纤维上所述旋转反向次数至多为2。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述双向旋转函数的峰值幅度在2转/米和10转/米之间。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述双向旋转函数的峰值幅度在2转/米和5转/米之间。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,相继两次反向之间的距离至多为15m。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述双向旋转函数为梯形的。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2003/009732 WO2005021453A1 (en) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Process for producing a low polarization mode dispersion optical fiber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1849271A CN1849271A (zh) | 2006-10-18 |
CN100595170C true CN100595170C (zh) | 2010-03-24 |
Family
ID=34259110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN03827002A Expired - Fee Related CN100595170C (zh) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | 制造低偏振模色散光纤的方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8322164B2 (zh) |
EP (1) | EP1701925B1 (zh) |
CN (1) | CN100595170C (zh) |
AU (1) | AU2003277845B2 (zh) |
BR (1) | BR0318487A (zh) |
WO (1) | WO2005021453A1 (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK2033029T3 (en) * | 2006-06-22 | 2019-03-04 | Prysmian Spa | Optical fiber with sinusoidal spin function |
WO2009147881A1 (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-10 | 住友電気工業株式会社 | 被覆光ファイバ製造装置および被覆光ファイバ製造方法 |
US8233760B2 (en) * | 2008-10-07 | 2012-07-31 | Corning Incorporated | Ultra low PMD fibers and method of making |
US20100296155A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Waterford Institute Of Technology | Optical fiber raman amplifier |
JP5778939B2 (ja) | 2011-02-14 | 2015-09-16 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ素線の製造方法 |
US9222200B2 (en) * | 2012-12-19 | 2015-12-29 | Industrial Technology Research Institute | Spinning device |
CN103936278B (zh) * | 2013-01-20 | 2018-01-09 | 西安金和光学科技有限公司 | 一种旋转拉丝装置及其运行方法 |
EP3658514A4 (en) | 2017-07-25 | 2021-09-08 | Made In Space, Inc. | SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING A GLASS FIBER |
JP6523383B2 (ja) * | 2017-08-09 | 2019-05-29 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ素線の製造方法および光ファイバ素線 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1761896A (zh) * | 2003-03-20 | 2006-04-19 | 康宁股份有限公司 | 制造具有低偏振模色散的旋制光纤的方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4969941A (en) * | 1987-02-16 | 1990-11-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Furnace for heating glass preform for optical fiber and method for producing glass preform |
JPH02196045A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高純度石英母材製造用加熱炉 |
US5228893A (en) * | 1991-11-27 | 1993-07-20 | At&T Bell Laboratories | Optical fiber tension monitoring technique |
US5298047A (en) * | 1992-08-03 | 1994-03-29 | At&T Bell Laboratories | Method of making a fiber having low polarization mode dispersion due to a permanent spin |
CN1113043C (zh) * | 1995-08-16 | 2003-07-02 | 等离子光纤维股份有限公司 | 具有低偏振模色散的光纤 |
DE69730945D1 (de) * | 1996-01-22 | 2004-11-04 | Corning Inc | Optische faser mit modifiziertem drall zur verringerung der polarisationsmodendispersion sowie verfahren zu ihrer herstellung |
WO2000044680A1 (fr) | 1999-01-27 | 2000-08-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Methode et dispositif pour produire de la fibre optique couverte et fibre optique couverte |
US6920270B2 (en) * | 2000-07-06 | 2005-07-19 | Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. | Optical fibre with reduced polarization mode dispersion and method for obtaining an optical fibre with reduced polarization mode dispersion |
JPWO2002063354A1 (ja) * | 2001-01-30 | 2004-06-10 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバの製造方法及び製造装置 |
-
2003
- 2003-08-29 US US10/568,686 patent/US8322164B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-29 AU AU2003277845A patent/AU2003277845B2/en not_active Ceased
- 2003-08-29 EP EP03769265.4A patent/EP1701925B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-08-29 WO PCT/EP2003/009732 patent/WO2005021453A1/en active Application Filing
- 2003-08-29 CN CN03827002A patent/CN100595170C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-08-29 BR BRPI0318487-0A patent/BR0318487A/pt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1761896A (zh) * | 2003-03-20 | 2006-04-19 | 康宁股份有限公司 | 制造具有低偏振模色散的旋制光纤的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1701925A1 (en) | 2006-09-20 |
AU2003277845A1 (en) | 2005-03-16 |
EP1701925B1 (en) | 2015-12-02 |
US8322164B2 (en) | 2012-12-04 |
US20080022725A1 (en) | 2008-01-31 |
CN1849271A (zh) | 2006-10-18 |
BR0318487A (pt) | 2006-09-12 |
AU2003277845B2 (en) | 2010-08-05 |
WO2005021453A1 (en) | 2005-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7409126B2 (en) | Optical fiber having a low polarization mode dispersion and process and apparatus for producing it | |
EP0582405B1 (en) | Method of drawing an optical fibre and fibre produced thereby | |
KR20010071612A (ko) | 원석으로부터 광섬유를 제조하기 위한 장치 및 방법 | |
CN100595170C (zh) | 制造低偏振模色散光纤的方法 | |
JP2003195085A (ja) | 帯域幅が広くなったマルチモード光ファイバ | |
AU757117B2 (en) | Method and apparatus for twisting a coated optical fiber during drawing from a preform | |
US6876804B2 (en) | Method of making a spun optical fiber with low polarization mode dispersion | |
CN100437169C (zh) | 低偏振模色散(pmd)光纤链路及其制造方法 | |
WO2002003115A1 (en) | Optical fibre with reduced polarization mode dispersion and method for obtaining an optical fibre with reduced polarization mode dispersion | |
US7861556B2 (en) | Method and apparatus for impulsively spinning optical fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100324 Termination date: 20160829 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |