[發明專利]一種降低光纖偏振模色散的方法、控制器

有效

• 申請號: 201410430635.5
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104166180B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 曹祥東;羅文清
• 申請（專利權）人: 武漢虹拓新技術有限責任公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明屬于光纖生產制造領域，尤其涉及一種降低光纖偏振模色散的方法、控制器。

背景技術

在光纖中傳輸的光信號具有兩個偏振模式。對于在幾何形狀、內應力、外應力等諸多方面都具有極佳的圓對稱性的光纖，在被認為是“單模”的波長下或者波長范圍內的操作實際上支持兩個正交偏振模，其中兩個偏振模是簡并的，以相同的群速度傳輸，在光纖中傳輸相同的距離后無時間延遲。

然而，在實際中，光纖并不是完全的圓對稱。例如，諸如幾何形狀變形的缺陷以及應力非對稱性破壞了兩個模式的簡并度。結果，兩個偏振模式以不同的傳輸常數和傳輸，兩個偏振模式之間的微分時間延遲稱為偏振模色散或PMD。兩個偏振模式的傳播常數之間的差異被稱為雙折射。對于沒有外部微擾的均勻線性雙折射光纖，光纖的PMD隨光纖長度的增加而線性增加。但是，在更長的長度中，由于外部擾動的存在，隨機的模式耦合不可避免的被引入到光纖中，并且在統計上PMD隨光纖的增加正比于光纖長度的平方根。

理論結果表明，如果使光信號在兩個正交偏振模式之間持續的模式耦合，可以抑制兩個偏振模式之間相位延遲的積累，并最終使光纖的PMD降低。模式耦合的頻率越高，最終的光纖PMD越小。光纖中的PMD現象，引起光纖中傳輸信號失真，使帶寬受到限制，降低了光纖的傳輸速率。在光纖通信系統中，特別是長距離的傳輸系統中，這種現象是不期望出現的。

現有技術中降低PMD的一種方法是在光纖拉制過程中使預制棒旋轉，但是旋轉導致PMD的減少量正比于旋轉速度,這使得該方法僅適合于低速小棒拉制工藝，對于拉絲速率超過800m/min的工藝而言，旋轉預制棒對光纖PMD的降低已無明顯效果。

對于另一種方法，在光纖拉制過程中使光纖旋轉，形成水平方向旋轉的機械波，利用光纖作為介質把這種機械波傳遞到預制棒在在拉絲爐中的軟化區，形成塑性形變并固化到拉制的光纖中。這種方法由于難以去除在旋轉施加點下游沿光纖傳遞的彈性扭曲，該扭曲由此積累到纏繞于線軸上的光纖上。解決此問題的方法是采用雙向旋轉，通過改變旋轉方向防止光纖中殘余彈性扭曲的積累。目前的光纖生產商普遍采用此種雙向旋轉光纖的方法降低光纖的PMD，所不同的是使用不同的旋轉函數，或者在此基礎上的優化使之更適應于各自的生產。

但是，這種雙向旋轉光纖降低PMD的方式會受到多個問題的影響:1)旋轉方向的變化，對PMD具有有害的影響，在旋轉反向區轉速較低，造成局部PMD的升高；2)這種方式在旋轉過程中有加速與減速過程，降低了機械效率，對機械裝置有害，并且限制了轉速的提高，使PMD不能做到足夠小；3)采用這種方式生產的光纖，其圓對稱性降低。最主要的，目前使用雙向旋轉的方法制造光纖，其PMD系數在0.04ps/Km^1/2,無法滿足高速、長距離傳輸網絡的需求。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種降低光纖偏振模色散的方法、控制器，本發明技術方案通過控制光信號與光纖相互作用在光纖橫截面上引入非對稱性，無需轉動光纖即可在光纖內部引入雙折射，能突破現有技術中光纖旋轉速度的限制，使光纖偏振模色散能在現有技術水平上降低兩個數量級以上，滿足高速、長距離傳輸的需求。

一方面，所述降低光纖偏振模色散的方法包括下述步驟：

控制超快光信號聚焦到光纖內部，形成光斑；

控制光斑和/或光纖，使得光斑在光纖橫截面上以一定速度相對運動，同時控制光纖沿長度方向的運動。

另一方面，所述降低光纖偏振模色散的控制器包括：

聚焦控制模塊，用于控制超快光信號聚焦到光纖內部，形成光斑；

運動控制模塊，用于控制光斑和/或光纖，使得光斑在光纖橫截面上以一定速度相對運動，同時控制光纖沿長度方向的運動。

本發明的有益效果是：本發明將超快光信號聚焦到光纖內部，光信號與光纖相互作用在光纖橫截面上引入非對稱性，在兩個正交偏振方向(即n1方向與n2方向)上產生折射率差(雙折射)；通過控制聚焦光斑在光纖橫截面上的運動軌跡與速度，結合光纖自身沿長度方向的運動，這種雙折射沿著光纖長度方向按照特定的軌跡分布，使光纖中所傳輸的兩個正交偏振模式互相耦合，達到降低光纖PMD目的。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的降低光纖偏振模色散的方法的流程圖；

圖2是本發明實施例提供的光信號聚焦示意圖；

圖3是本發明實施例提供的PMD減小因子與螺旋線密度N的關系曲線圖；