CN200986604Y - 高相位稳定度光纤传输线结构 - Google Patents

Abstract

高相位稳定度光纤传输线结构。该结构采用熊猫型或蝴蝶结型保偏光纤，把经过予涂敷的保偏光纤松散的放在由聚丙烯或尼龙制成的松套管之中，松套管内填充石油膏等油性材料，或直接采用紧套光纤，最后将松套管或紧套光纤放在PVC螺旋管中。该结构可以保证光纤轴向不受力，同时可以避免一般光纤传输线结构在移动中不可避免的光纤弯曲半径变化的现象。利用这种光纤延传输线结构，10GHz的微波信号经过70m的光纤传输，在光纤传输线任意移动的过程中，微波信号的相位变化不超过1度。这种光纤传输线结构采用的材料易于得到，制作成本低廉。该结构可以直接与其它光器件耦合，在ROF系统中应用十分方便。

Description

高相位稳定度光纤传输线结构

【技术领域】：本实用新型涉及光无源器件技术领域，特别是一种光纤传输线。

【背景技术】：由于光纤具有带宽宽、损耗低、抗干扰、保密性好、重量轻、性价比高等优点，随着微波系统速率不断提升，光通信系统被越来越多地应用到微波技术，同时在微波系统中，光电子技术的重要性逐步被人们认识到，相关应用发展迅速，近年来用光纤传输微波RF信号的研究在国际上十分活跃。

保偏光纤

保偏光纤是一种高双折射光纤，在制造光纤的过程中故意在纤芯引入不对称应力，通常是采用椭圆形包层或在纤芯的相对两侧安放高掺杂的应力玻璃，如蝴蝶结光纤或熊猫光纤。在这些光纤中，光纤截面的不对称而且掺杂区的膨胀系数不匹配，因而会造成应力不对称，从而通过光弹效应就产生了线性双折射。

在双折射光纤中，两个模态的相位常数相差非常大，因此，如果只向其中一个模态入射光，则光在整个光纤中的线偏振态将保持不变，大大减小了由弯曲、微弯、绞缠、扭曲等原因所引起的模式耦合。

几种现有光纤传输线的结构：

1光纤线盘：这种光纤传输线的结构是将光纤盘在鼓型的光纤线盘上。光纤线盘在不受压力时，光纤以一定的张力缠绕在轴上，线轴由于应力呈如图3所示形状，光纤长度较自由长度有所伸长。当受到挤压时，轴侧面向内凹陷光纤的张力减小，光纤长度变短。光程产生变化，因此检测出相位产生变化。我们用这样的光纤传输10GHz光脉冲，末端接示波器。当挤压光纤时可以看到光脉冲位置有明显的变化。证明相位确实改变了。另外，如果将光纤盘向外拉，此时线轴的弯曲变小，此时的光纤长度变长，从示波器上可以观测到相位的反方向变化。

2松套光纤

松套光纤是把经过予涂敷的光纤松散的放在由聚丙烯或尼龙制成的松套管之中，松套管内填充石油膏等。光纤有一定的余长，由于光纤在松套管内可以松散地活动，所以可以免受内部应力与外部侧压力的影响。

利用松套光纤作为光纤传输线时，微波信号的相位变化小于光纤线盘的结构，但是受到拉应力和弯曲时，微波信号的相位仍有明显的变化。

3松套绞合管钢绞线绞合式结构

松套绞合管钢绞线绞合式结构：这种光缆中心为松套光纤，在光纤松套管外利用钢质绞合管装入光纤，再与金属线绞合在一起。这样，受到拉应力时，应力主要作用在钢质绞合线上，可以保证光纤本身不受到拉应力。

松套绞合管钢绞线绞合式结构可以克服对微波信号相位变化最大的拉应力的影响，但是如将光缆由水平放置变为垂直放置时，由于光纤自身重力作用，会发生相位变化；并且，这种结构仍旧无法克服光缆弯曲造成的微波相位的变化；在实际测量中，30m的光缆传输10GHz的信号，在光缆移动的过程中，微波信号的相位有几十度的变化。另外，这种结构的光缆重量较大，移动困难，也给实际使用带来了不便。

在传输线可移动的情况下，保证传输的微波信号的相位稳定性是微波传输线设计中一个难题，电波导结构一般很难移动，即使可以移动，也会造成波导结构的改变，从而严重影响到传输的微波信号的相位。利用ROF技术，使用光纤传输线可以在改善这一状况。但现有的光纤传输线结构由于无法克服传输线在移动过程中受到的各种外界应力的作用，在微波信号频率高，相位稳定度要求严格时，依然不能满足要求。

【发明内容】：本实用新型的目的是解决在光纤传输线移动时微波信号的相位稳定性差，从而严重影响传输的微波信号相位的问题，提供一种高相位稳定度光纤传输线结构。

本实用新型提供的高相位稳定度光纤传输线结构，是采用熊猫型或蝴蝶结型保偏光纤，把经过予涂敷的保偏光纤松散的放在由聚丙烯或尼龙制成的松套管之中，松套管内填充石油膏等油性材料，以减小光纤受到的应力；或直接采用紧套光纤，最后将松套管或紧套光纤放在PVC螺旋管中。

螺旋管外径为5-12cm，内径3-8cm，螺环直径2-7cm，螺旋管之间利用尼龙线等各种绳索或连接，以保证螺旋管的螺距不至于过大。

优点和积极效果：

1、本光纤传输线采用保偏光纤，再将保偏光纤放在松套管之中，最后将松套管放在螺旋管中。利用螺旋管结构可以将光纤传输线移动中的拉伸力、重力等外力转化为对光纤的径向作用力。由于螺线管和光纤之间是松套连接的，再加上松套管的保护，可以保证光纤轴向不受力。

2、此外，由于PVC螺旋管的记忆效应，只要螺旋管的拉伸长度不太长，螺线管的螺环直径能够保证基本不变，从而光纤的弯曲半径也随之相对固定。避免了一般的光纤传输线结构在移动中不可避免的光纤弯曲半径变化的现象。

3、光纤采用高双折射的保偏光纤，光纤中两个模态的相位常数相差非常大，因此，如果只向其中一个模态入射光，则光在整个光纤中的线偏振态将保持不变，大大减小了由弯曲、微弯、绞缠、扭曲等原因所引起的模式耦合。从而克服光纤中偏振模色散对微波信号相位稳定性的影响。

4、利用这种光纤延传输线结构，10GHz的微波信号经过70m的光纤传输，在光纤传输线任意移动的过程中，微波信号的相位变化不超过1度。

5、这种光纤传输线结构采用的材料易于得到，制作成本低廉，能够保证在传输线移动的情况下传输的微波信号的相位稳定性。

6、本光纤传输线采用光纤结构，可以直接与其它光器件如激光器、电光调制器、光电探测器等耦合，在ROF系统中应用十分方便。

7、本光纤传输线结构所需的材料都在实际工程中均有应用，器件成本低廉，制作方便。

【附图说明】：

图1是高相位稳定度光纤传输线结构横截面示意图；

图2是光线传输线结构应用实例示意图；

图3是光纤线盘线轴受应力时的形状示意图。

【具体实施方式】：

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供的高相位稳定度光纤传输线结构，是采用熊猫型或蝴蝶结型保偏光纤1，把经过予涂敷的保偏光纤松散的放在由聚丙烯或尼龙制成的松套管3之中，松套管内填充石油膏等油性材料2，以减小光纤受到的应力，或直接采用紧套光纤，最后将松套管或紧套光纤放在PVC螺旋管4中。

螺旋管外径为5-12cm，内径3-8cm，螺环直径2-7cm，螺旋管之间利用尼龙线等各种绳索连接，以保证螺旋管的螺距不至于过大。

本实用新型提供的光纤传输线结构能够克服多种在光纤传输线中对微波相位稳定性因素的影响。实际上，利用这种光纤延传输线结构，10GHz的微波信号经过70m的光纤传输，在光纤传输线任意移动的过程中，微波信号的相位变化不超过1度。

实施例2：

如图2所示，本实用新型光线结构在实际中的应用，在微波信号的相位的精密测量系统中，经常需要将微波信号传输一定时延后再与被测的微波信号干涉来得到微波信号的相位信息。在这样的系统中，要求作为参照的微波信号在传输过程中具有很高的相位稳定度。

我们设计的高相位稳定度光纤传输线能够满足上面的应用场合的要求，如图2所示，微波信号被调制在光上，利用高相位稳定度光纤传输线5进行传输，最后再转换成微波信号，在这个过程中，可以任意移动、拉伸、弯曲光纤传输线，而输出的微波信号与输入微波信号之间能够保持固定的相位差。

Claims (2)

1、一种高相位稳定度光纤传输线结构，其特征是该高相位稳定度光纤传输线采用熊猫型或蝴蝶结型保偏光纤，把经过予涂敷的保偏光纤松散的放在由聚丙烯或尼龙制成的松套管之中，松套管内填充油性材料；或直接采用紧套光纤，最后将松套管或紧套光纤放在PVC螺旋管中。

2、根据权利要求1所述的高相位稳定度光纤传输线结构，其特征是：螺旋管外径为5-12cm，内径3-8cm，螺环直径2-7cm，螺旋管之间利用尼龙线连接，以保证螺旋管的螺距不至于过大。

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