CN103931120B - 双向光学通信方法和多芯光纤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于进行双向光学通信的光传输线路的多芯光纤和双向光学通信方法。该多芯光纤具有位于共同的包层中的多个芯部。在多个芯部中的任意芯部中，光信号沿第一方向传输；在位于与所述任意芯部最紧邻的位置的所有芯部中，光信号沿第二方向传输，第二方向与第一方向相反。

Description

双向光学通信方法和多芯光纤

技术领域

本发明涉及一种使用多芯光纤作为光传输线路来执行双向光学通信的方法，并涉及一种适用于双向光学通信的多芯光纤。

背景技术

与使用标准的单芯光纤作为光传输线路的光学通信相比，在使用多芯光纤作为光传输线路的光学通信中，存在如下优点：由于能够用数量更少的光纤来发送/接收大量的信息，所以每单位容量的铺设费用和维护费用较便宜。

发明内容

<本发明所要解决的问题>

本发明人试验了常规的多芯光纤，结果发现了以下问题。

具体地说，在使用多芯光纤作为光传输线路的光学通信中，芯部间串扰(inter-core crosstalk)成为导致性能劣化的因素。尽管此前已提出了试图通过改进多芯光纤的结构来应对由芯部间串扰导致的性能劣化的发明，但尚不知悉试图从光学通信方法的角度来应对该问题的发明。

做出本发明来解决上述问题。本发明的目的是提供一种使用多芯光纤作为光传输线路来执行双向光学通信的方法，该方法能够减少芯部之间的串扰。另外，本发明的目的是提供一种适用于这种双向光学通信的多芯光纤。

<解决问题的手段>

根据本发明的双向光学通信方法使用多芯光纤作为光传输线路来执行双向光学通信，所述多芯光纤具有位于共同的包层中的四个以上芯部。在根据第一方面的双向光学通信方法中，在所述多芯光纤的各个芯部中执行单向光学通信。此时，经由所述多芯光纤的芯部中的任意芯部沿第一方向传输信号光，而经由所有与所述任意芯部最紧邻的芯部沿第二方向传输所述信号光，所述第二方向与所述第一方向相反。应该注意的是，所述芯部不包括对光学通信不起作用的伪芯部(dummy core)。

另外，作为适用于第一方面的第二方面，优选的是，所述多芯光纤的包层中具有偶数个芯部。作为适用于第一方面和第二方面中的至少一个方面的第三方面，在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，所述芯部可以设置在正方形格子的格点上。作为适用于第一方面至第三方面中的至少一个方面的第四方面，在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，所述芯部可以以相等的间距设置在共同的圆周上。作为适用于第一方面至第四方面中的至少一个方面的第五方面，优选的是，所述芯部中彼此最紧邻的两个芯部具有基本相同的结构。

作为适用于根据第一方面至第五方面中的任意一个方面的双向光学通信方法的光传输线路的多芯光纤，根据第六方面的多芯光纤具有位于共同的包层中的四个以上芯部。根据第六方面的多芯光纤在具有沿着中心轴线延伸的形状的同时，具有第一端面以及与所述第一端面相反的第二端面。具体地说，在第六方面中，各个芯部均具有：输入端，信号光从所述输入端输入；以及输出端，所述信号光从所述输出端输出。另外，在所述多芯光纤中，各个芯部的输入端均设置在所述第一端面或所述第二端面上，各个芯部的输出端均设置在所述第一端面或所述第二端面上，从而经由所述芯部中的任意单个芯部沿第一方向传输所述信号光，而经由所有与所述任意单个芯部最紧邻的芯部沿第二方向传输所述信号光，所述第二方向与所述第一方向相反。

作为适用于第六方面的第七方面，在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，所述芯部设置在正方形格子的格点中的除了一个特定格点之外的其它格点上，所述正方形格子具有奇数个格点。另外，作为适用于第七方面的第八方面，优选的是，所述特定格点附近设置有标记，所述标记用于指定所述芯部的排布方式。

根据适用于第六方面的第九方面的多芯光纤也是一种具有位于共同的包层中的多个芯部的多芯光纤。在第九方面中，在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，各个芯部分别设置在具有共同的中心的第一圆和第二圆中的一者的圆周上，同时所述芯部中位于各个圆周上的芯部均以相等的间距排布。另外，当第一圆的圆周上的芯部排布间距为第一值，所述第二圆的圆周上的芯部排布间距为第二值并且所述第一圆与所述第二圆之间的半径差为第三值时，所述第一值至所述第三值中的最大值不大于所述第一值至所述第三值中的最小值的二倍。应该注意的是，作为适用于第六方面至第九方面中的至少一个方面的第十方面，优选的是，所述芯部中彼此最紧邻的两个芯部具有基本相同的结构。

作为第十一方面，根据本发明的双向光学通信方法使用根据第六方面至第十方面中的任意一个方面的多芯光纤作为光传输线路来执行双向光学通信。在第十一方面中，在所述多芯光纤的各个芯部中执行单向光学通信。此时，经由所述多芯光纤的芯部中的任意单个芯部沿第一方向传输信号光，而经由所有与所述任意单个芯部最紧邻的芯部沿第二方向传输所述信号光，所述第二方向与所述第一方向相反。

<本发明的效果>

根据本发明，在使用多芯光纤作为光传输线路来执行双向光学通信的情况下，能够减少芯部之间的串扰。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的双向光学通信系统的示意性构造实例的视图；

图2是用作根据第一实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10A的横截面图；

图3是示出根据第一实施例的双向光学通信系统的另一示意性构造实例的视图；

图4是用于描述插在光收发器与多芯光纤之间的光学连接部件30的视图；

图5是用作根据第二实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10B的横截面图；

图6是用作根据第三实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10C的横截面图；

图7是用作根据第四实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10D的横截面图；

图8是用作根据第五实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10E的横截面图；以及

图9是用作根据第六实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10F的横截面图。

<附图标记列表>

1：双向光学通信系统；10A至10F：多芯光纤；11、12：芯部；13：包层；14：标记；21、22：光收发器；30：光学连接部件。

具体实施方式

下面参考附图详细描述用于实施本发明的构造。应该注意的是，在描述附图时，相同的附图标记表示相同的部件，并省略重复的描述。

(第一实施例)

图1是示出根据第一实施例的双向光学通信系统的示意性构造实例的视图。图1示意性地示出的双向光学通信系统1包括多芯光纤10A和双向光收发器21、22，并使用多芯光纤10A作为光通信线路来执行光收发器21与光收发器22之间的双向光学通信。应该注意的是，多芯光纤10A在具有沿着中心轴线AX延伸的形状的同时，还具有第一端面10a以及与第一端面10a相反的第二端面10b。包括在多芯光纤10A中的各个芯部11、12的输入端或输出端设置在第一端面10a和第二端面10b中的一者上。

图2是用作根据第一实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10A的横截面图(与垂直于中心轴线AX的平面相对应)。应该注意的是，图2和后面的横截面图均示出与光纤轴线垂直的横截面。另外，在图2和后面的横截面图中，为了便于描述，用于描述芯部的排布方式的辅助线以虚线表示。

多芯光纤10A具有位于共同的包层13中的四个芯部11、12。这四个芯部11、12各自的折射率都比包层13的折射率高。图2中的虚线所示的正方形的中心位置与包层13的中心位置一致，正方形的边长为50μm，芯部11、12设置在正方形的四个顶点处。换句话说，图2中的虚线所示的圆的中心位置与包层13的中心位置一致，圆的半径为35.4μm，芯部11、12以相等的间距设置在圆的圆周上。各个芯部11、12的直径均为8μm，各个芯部11、12与包层13之间的相对折射率差为0.4％，包层13的直径为125μm。

在多芯光纤10A中，两个芯部11都沿一个方向将信号光从光收发器21传输到光收发器22。两个芯部12都沿一个方向将信号光从光收发器22传输到光收发器21。在四个芯部11、12中，位于彼此最紧邻的位置的芯部11、12使得信号光沿彼此相反的方向传输。优选的是，位于彼此最紧邻的位置的芯部11、12具有大致相同的结构，这样在易于制造或者减少连接损耗方面存在优势。应该注意的是，在图2和后面的横截面图(图5至图9)中，用白色圆形区域表示芯部11，而用黑色圆形区域表示芯部12；芯部11沿一个方向将信号光从光收发器21传输到光收发器22，而芯部12沿另一个方向将信号光从光收发器22传输到光收发器21。

在本实施例中，关于位于彼此最紧邻的位置的芯部11、12，这样的芯部11、12的中心间距为50μm，但如此最紧邻的芯部11、12沿彼此相反的方向传输信号光。因此，与位于彼此最紧邻的位置的芯部沿相同方向传输信号光的情况相比，减少了芯部间串扰。另外，关于沿相同方向传输信号光的两个芯部11或者沿相同方向传输信号光的两个芯部12，这样的两个芯部的中心间距为70.7μm，这比最紧邻的芯部间距(50μm)大得多。结果，在多芯光纤10A中，芯部间串扰也得到减少。

此外，通过在芯部11、12附近的包层13中设置抑制光泄漏到相邻芯部中的诸如沟槽等部分，能够进一步减少芯部间串扰，或者能够在保持串扰较低的情况下进一步缩小芯部间距。

应该注意的是，在图1中，多芯光纤10A与光收发器21之间以及多芯光纤10A与光收发器22之间均存在空间，并且描述了光在该空间中传播的构造。然而，多芯光纤10A和光收发器21、22可以光学地耦合。多芯光纤10A的芯部11、12和光收发器21、22的发光元件或光接收元件可以具有彼此直接接触的构造，或者可以具有利用光波导来彼此耦合的构造。另外，多芯光纤10A的芯部11与一个发光元件之间以及多芯光纤10A的芯部12与另一个发光元件之间可以分别插有诸如隔离器(isolator)等元件，从而仅使朝任意一个发光元件传播的光衰减。插入这种用于衰减的元件对防止从相邻芯部到达发光元件的串扰光所导致的该发光元件的操作不稳定性是有效的。

在图1所示的光学通信系统的构造中，根据多芯光纤10A的芯部排布方式，各个光收发器21、22的入射部/出射部设置在正方形的四个顶点上。然而，本发明不限于此。如图3所示，光收发器21的入射部和出射部设置在一条直线上，而多芯光纤10A的芯部设置在正方形的四个顶点上，并且也对这两种排布方式彼此不同的情况进行了考虑。

在这种情况下，可以将如图4所示的用于排布方式转换的光学连接部件30插入光收发器21与多芯光纤10A之间。光学连接部件30具有在端面30a与端面30b之间延伸的四个芯部31。在面向多芯光纤10A的端面30a中，芯部31与多芯光纤10A中的芯部11、12的排布方式一致地设置在正方形的四个顶点上。在面向光收发器21的端面30b中，芯部31与光收发器21的入射部及出射部的排布方式一致地设置在一条直线上。如图4所示，优选的是，在光收发器21中，两个光出射部相邻，同时两个光入射部相邻。在这种情况下，光收发器21的结构变得简单，从而可以有效地减小光收发器21的尺寸。光学连接部件30可以不具有如图4所示的光纤构造。

(第二实施例)

图5是用作根据第二实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10B的横截面图。应该注意的是，与根据第一实施例的多芯光纤10A的横截面(图2)的情况相同，图5所示的横截面对应于与多芯光纤10B的中心轴线垂直的平面。

多芯光纤10B具有位于共同的包层13中的八个芯部11、12。这八个芯部11、12设置在图5中的虚线所示的3×3正方形格子的9个格点中的除了位于角部的一个特定格点之外的其它格点上。该3×3正方形格子的中心位置与包层13的中心位置一致，各个正方形的边长均为40μm。各个芯部11、12的直径均为8μm，各个芯部11、12与包层13之间的相对折射率差为0.4％，包层13的直径为150μm。

在本实施例中，关于位于彼此最紧邻的位置的芯部11、12，这样的芯部的中心间距为40μm，但如此最紧邻的芯部11、12沿彼此相反的方向传输信号光。因此，与位于彼此最紧邻的位置的芯部沿相同方向传输信号光的情况相比，减少了芯部间串扰。另外，关于沿相同方向传输信号光的两个芯部11或者沿相同方向传输信号光的两个芯部12，这样的两个芯部的中心间距为56.6μm，这比最紧邻的芯部间距(40μm)大得多。结果，在多芯光纤10B中，芯部间串扰也得到减少。

(第三实施例)

图6是用作根据第三实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10C的横截面图。应该注意的是，与根据第一实施例的多芯光纤10A的横截面(图2)的情况相同，图6所示的横截面对应于与多芯光纤10C的中心轴线垂直的平面。

多芯光纤10C具有位于共同的包层13中的八个芯部11、12，还具有标记14。多芯光纤10C具有如下构造：标记14被添加到多芯光纤10B的构造中。

标记14设置在图6中的虚线所示的3×3正方形格子的9个格点中不存在芯部的特定格点附近。标记14设置在例如从该特定格点向位于最靠近该特定格点的位置的某个芯部11侧偏移约15μm的位置。通过以这种方式设置标记14，能够确定八个芯部11、12的排布方式。同时，优选的是，标记14由折射率比包层13的折射率低的材料构成，从而不起虚芯部(pseudo-core)的作用。

(第四实施例)

图7是用作根据第四实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10D的横截面图。应该注意的是，与根据第一实施例的多芯光纤10A的横截面(图2)的情况相同，图7所示的横截面对应于与多芯光纤10D的中心轴线垂直的平面。

多芯光纤10D具有位于共同的包层13中的十六个芯部11、12。这十六个芯部11、12设置在图7中的虚线所示的4×4正方形格子的格点上。该4×4正方形格子的中心位置与包层13的中心位置一致，各个正方形的边长均为25μm。各个芯部11、12的直径均为6μm，各个芯部11、12与包层13之间的相对折射率差为0.6％，包层13的直径为150μm。

在本实施例中，关于位于彼此最紧邻的位置的芯部11、12，这样的芯部的中心间距为25μm，但如此最紧邻的芯部11、12沿彼此相反的方向传输信号光。因此，与位于彼此最紧邻的位置的芯部沿相同方向传输信号光的情况相比，减少了芯部间串扰。另外，关于沿相同方向传输信号光的两个芯部11或者沿相同方向传输信号光的两个芯部12，这样的两个芯部的中心间距为35.3μm，这比最紧邻的芯部间距(25μm)大得多。结果，在多芯光纤10D中，芯部间串扰也得到减少。

(第五实施例)

图8是用作根据第五实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10E的横截面图。与根据第一实施例的多芯光纤10A的横截面(图2)的情况相同，图8所示的横截面对应于与多芯光纤10E的中心轴线垂直的平面。

多芯光纤10E具有位于共同的包层13中的八个芯部11、12。这八个芯部11、12以相等的间距设置在图8中的虚线所示的圆的圆周上。该圆的中心位置与包层13的中心位置一致，圆的半径为52.3μm。各个芯部11、12的直径均为8μm，各个芯部11、12与包层13之间的相对折射率差为0.4％，包层13的直径为150μm。

在本实施例中，关于位于彼此最紧邻的位置的芯部11、12，这样的芯部的中心间距为40μm，但如此最紧邻的芯部11、12沿彼此相反的方向传输信号光。因此，与位于彼此最紧邻的位置的芯部沿相同方向传输信号光的情况相比，减少了芯部间串扰。另外，关于沿相同方向传输信号光的两个芯部11或者沿相同方向传输信号光的两个芯部12，这样的两个芯部的中心间距为73.9μm，这比最紧邻的芯部间距(40μm)大得多。结果，芯部间串扰也得到减少。

(第六实施例)

图9是用作根据第六实施例的双向光学通信方法中的光传输线路的多芯光纤10F的横截面图。与根据第一实施例的多芯光纤10A的横截面(图2)的情况相同，图9所示的横截面对应于与多芯光纤10F的中心轴线垂直的平面。

多芯光纤10F具有位于共同的包层13中的十六个芯部11、12。各个芯部11、12分别设置在图9中的虚线所示的两个圆之一的圆周上。内圆和外圆各自的中心位置均与包层13的中心位置一致。内圆的半径为19.1μm，四个芯部11、12以相等的间距设置在内圆的圆周上。外圆的半径为52.2μm，十二个芯部11、12以相等的间距设置在外圆的圆周上。各个芯部11、12的直径均为6μm，各个芯部11、12与包层13之间的相对折射率差为0.6％，包层13的直径为150μm。另外，当内圆的圆周上的芯部排布间距为第一值，外圆的圆周上的芯部排布间距为第二值并且内圆与外圆之间的半径差为第三值时，第一值至第三值中的最大值不大于第一值至第三值中的最小值的二倍。

在本实施例中，在内圆和外圆各自的圆周上，关于位于彼此最紧邻的位置的芯部11、12，这样的芯部的中心间距为27μm，但如此最紧邻的芯部11、12沿彼此相反的方向传输信号光。因此，与位于彼此最紧邻的位置的芯部沿相同方向传输信号光的情况相比，减少了芯部间串扰。在内圆的圆周上，关于沿相同方向传输信号光的两个芯部11或者沿相同方向传输信号光的两个芯部12，这样的两个芯部的中心间距为38.2μm，这比最紧邻的芯部间距(27μm)大得多。结果，芯部间串扰也得到减少。类似地，在外圆的圆周上，关于沿相同方向传输信号光的两个芯部11或者沿相同方向传输信号光的两个芯部12，这样的两个芯部的中心间距为52.2μm，这比最紧邻的芯部间距(27μm)大得多。结果，这种构造也使得芯部间串扰减少。

另外，由于位于同一条半径线上的外圆的圆周上的芯部与内圆的圆周上的芯部之间的中心间距为33.1μm(即，外圆与内圆之间的半径差)，所以通过在这些芯部中沿相反的方向传输信号光，使得芯部间串扰减少。应该注意的是，外圆的圆周和内圆的圆周上沿相同方向传输光的芯部之间的中心间距为36.9μm，这比位于同一条半径线上的芯部的中心间距大。

Claims (11)

1.一种使用多芯光纤作为光传输线路来执行双向光学通信的双向光学通信方法，所述多芯光纤具有位于共同的包层中的四个以上芯部，所述方法包括如下步骤：

在所述多芯光纤的各个芯部中执行单向光学通信，

其中，经由所述多芯光纤的芯部中的任意芯部沿第一方向传输信号光，而经由所有与所述任意芯部最紧邻的芯部沿第二方向传输所述信号光，所述第二方向与所述第一方向相反。

2.根据权利要求1所述的双向光学通信方法，其中，

所述多芯光纤的包层中具有偶数个芯部。

3.根据权利要求2所述的双向光学通信方法，其中，

在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，所述芯部设置在正方形格子的格点上。

4.根据权利要求2所述的双向光学通信方法，其中，

在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，所述芯部以相等的间距设置在共同的圆周上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的双向光学通信方法，其中，

所述芯部中彼此最紧邻的两个芯部具有相同的结构。

6.一种具有位于共同的包层中的四个以上芯部的多芯光纤，所述多芯光纤具有：

第一端面；以及

第二端面，其与所述第一端面相反，

其中，各个芯部均具有：输入端，信号光从所述输入端输入；以及输出端，所述信号光从所述输出端输出，并且

各个芯部的输入端均设置在所述第一端面或所述第二端面上，各个芯部的输出端均设置在所述第一端面或所述第二端面上，从而经由所述芯部中的任意单个芯部沿第一方向传输所述信号光，而经由所有与所述任意单个芯部最紧邻的芯部沿第二方向传输所述信号光，所述第二方向与所述第一方向相反。

7.根据权利要求6所述的多芯光纤，其中，

在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，所述芯部设置在正方形格子的格点中的除了一个特定格点之外的其它格点上，所述正方形格子具有奇数个格点。

8.根据权利要求7所述的多芯光纤，其中，

所述特定格点附近设置有标记，所述标记用于指定所述芯部的排布方式。

9.根据权利要求6所述的多芯光纤，其中，

在与所述多芯光纤的中心轴线垂直的横截面中，各个芯部分别设置在具有共同的中心的第一圆和第二圆中的一者的圆周上，同时所述芯部中位于各个圆周上的芯部均以相等的间距排布，并且

当第一圆的圆周上的芯部排布间距为第一值，所述第二圆的圆周上的芯部排布间距为第二值并且所述第一圆与所述第二圆之间的半径差为第三值时，所述第一值至所述第三值中的最大值不大于所述第一值至所述第三值中的最小值的二倍。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的多芯光纤，其中，

所述芯部中彼此最紧邻的两个芯部具有相同的结构。

11.一种使用根据权利要求6至10中任一项所述的多芯光纤作为光传输线路来执行双向光学通信的方法，所述方法包括如下步骤：

在所述多芯光纤的各个芯部中执行单向光学通信，

其中，经由所述多芯光纤的芯部中的任意单个芯部沿第一方向传输信号光，而经由所有与所述任意单个芯部最紧邻的芯部沿第二方向传输所述信号光，所述第二方向与所述第一方向相反。