专利名称：消偏差或偏差光通道的方法
技术领域：
本发明概括而言涉及光信号在多通道纤维光缆上的传输，具体涉及使光缆中的通道偏差或消偏差的方法。
背景技术：
光纤数据传输业的一个共同问题是，平行光链路或通道中的光脉冲传输时间可以有如此程度的不同，使由于脉冲到达时间失谐而使整体系统性能下降。尽管可以制造出具有低通道问偏差的带缆，不过各光通道偏差率的这种手动匹配仅能制造出在相当短(一般在1到15米范围内)的通道长度上具有一到两个皮秒/米偏差值的多通道光缆。过去通过使光脉冲之间的时间足够长来解决光学偏差的问题，使通道与通道之间的偏差不会导致同时入射到不同光通道中的光脉冲以这种临时设定的增量到达，使最快通道上的后续脉冲在最慢通道上的初始脉冲之前到达。已知通过电或者通过增加有效的消偏差装置来校正光信号中的偏差，此前已经在短长度光缆中实现，如高性能计算机系统中。
根据对高速传输不断增长的需求，工业中希望具有100米或更大的光通道长度，根据现有技术方法光学偏差小于100到200皮秒。
发明内容
概括而言，本发明提供一种使多通道光缆中的多个光通道偏差或消偏差的方法。该方法包括确定多通道光缆的至少第一通道和第二通道中的光脉冲传输时间。计算多通道光缆中至少第一与第二通道之间的相对脉冲延迟。具有适当相对脉冲延迟的延迟光学装置与至少一个通道光学串联，使第一通道相对第二通道偏差或消偏差。
在优选方法中，确定多通道光缆每个通道中的光脉冲传输时间。计算每个通道相对最慢一条通道的相对脉冲延迟，并进行映射。具有适当延迟时间的延迟光波导与除了最慢通道以外的每个相应通道光学串联，将通道彼此消偏差。
当结合附图阅读时将更好地理解本发明上面的概述以及下面对优选实施例的详细说明。为了说明本发明，附图中表示当前优选的实施方式。不过，应当理解，本发明不限于所示的具体结构。
图1为根据本发明具有多个消偏差光通道的多通道光缆去除掉一部分时的放大视图。
图2为与图1类似的局部视图，表示用于消偏差多通道光缆的延迟光学装置的第二实施例。
图3为与图1类似的局部视图，表示用于消偏差多通道光缆的延迟光学装置的第三实施例。
图4的曲线图表示八通道光纤束的光学偏差。
图5的曲线图表示根据本发明已经消偏差的八通道光纤束。
具体实施例方式
现在参照图1，表示多通道光缆10。光缆10包括由光纤构成的多个光通道12、14、16、18。虽然所示优选实施例包括四个光通道12、14、16、18，不过本领域技术人员根据本发明内容可知可以提供任意数量的光通道。从而，可以将光缆10形成带状，层状阵列或任何其他适当结构。最好，由单根光纤构成每个通道12、14、16、18。每个光纤可以为阶跃折射率光纤、渐变折射率光纤或单模光纤。
多通道光缆10用于将光信号发射器20发出的信号传输至光信号探测器30。最好，发射器20包括光脉冲信号发生器阵列或其他有序结构，光脉冲信号发生器如VCSEL阵列或LED阵列，或者任何其他适当结构，使发射器与光缆10中的相应光通道12、14、16、18对准。一个或多个延迟光学装置40，40’和40”与光通道12、14、16、18光学串联。延迟光学装置40，40’，40”优选包括具有所需选定延迟时间的延迟光波导，其中该选定延迟时间是使多个光通道12、14、16、18相对其他光通道12、14、16和/或18偏差或消偏差所需的。
根据本发明第一优选实施例的延迟光波导40，40’，40”由折射率与光通道12、14、16、18的折射率相同或更高的光波导构成。如果使用与光通道具有相同折射率的延迟光波导，则光脉冲被减慢的大小正比于延迟光学装置的长度。由于光在介质中的速度与折射率成反比，延迟光波导的折射率越高，则光脉冲的速度越慢。也可以同时使用更高折射率延迟光波导与所需长度的延迟光波导，使一个通道12、14、16、18相对另一通道12、14、16和/或18变慢。
在图1中所示的第一优选实施例中，延迟光波导40，40’，40”均具有折射率nd，其中折射率nd最好等于构成各通道的光纤的折射率n。通过提供具有不同长度L1，L2和L3的延迟光波导40，40’和40”可以获得不同延迟时间，长度差在光信号传输时提供不同的时间延迟梯度。另外，如果需要也可以改变nd。
延迟光波导40，40’，40”最好为光纤形式，其通过接线连接器或者熔接与通道12、14、16、18连接。
现在参照图2，表示第二实施例的延迟光波导140，140’和140”。每个延迟光波导140，140’和140”具有不同折射率nd。根据折射率差异，可使用大致相同长度的延迟光波导获得不同延迟时间。例如，延迟光波导140的折射率可以为1.5，延迟光波导140’的折射率为1.7。这些延迟光波导可以与折射率为1.5或更小的光通道配合使用，以便为通道14和16中传播的光脉冲相对光通道12提供不同时间延迟，其中光通道12没有包括延迟光波导。
参照图3，根据光通道12、14、16最好为100米或更大量级的长度，延迟光波导44的长度可以为，将延迟光波导44缠绕起来以便节省空间。不过，这应当为通道之间的时间偏差和多通道光缆10所需偏差量的函数。
另外，如果从最慢通道的端部去除预定长度的光纤，则可产生与将延迟光波导与通道12、14、16、18串联相同的效果。可以通过与上面所述计算加入延迟光学装置长度相同的方法计算该长度，不过使用通过最慢通道与最快通道传输的光信号的时间延迟确定从每个最慢光纤去除的光纤长度。
本领域技术人员根据本发明内容可以想到，对于给定应用可以利用一个或多个上述延迟光波导的组合。
根据本发明为了使用延迟光学装置如延迟光波导40，40’，40”和/或140，140’，140”使多通道光缆10偏差或消偏差，首先必须确定多通道光缆10的至少第一通道12和第二通道14中的光脉冲传输时间。这可以通过已知方法利用光检测信号产生电路和时间测量电路来进行，其中时间测量电路或者直接测量信号通过给定通道的传输时间，或者测量光信号通过通道的传输时间和反射时间。一旦得到传输时间，则计算多通道光缆10中第一通道12与第二通道14之间的相对脉冲延迟。为了将第一和第二光通道12、14消偏差，所选择的相对脉冲延迟与所计算出的第一与第二通道12与14之间的相对脉冲延迟相等的延迟光学装置40，44，140，与通道12和14其中至少之一光学串联连接，以便根据系统要求，使第一通道12相对第二通道14偏差或消偏差。这可以通过100米长或更长的光缆来进行，以便提供被动消偏差的多通道光缆10，使通过多通道光缆10同时传输的光信号在探测器30处同时接收。根据延迟时间和通道折射率，通过缩短最慢通道预定长度，也可以获得相同效果。
多通道光缆10可以具有特定应用所需的任何所需数量的光通道。计算每个通道12、14、16、18与最慢通道(此时为通道12)之间的相对脉冲延迟，并且进行映射，从而在形成多通道光缆10之前无需对通道进行偏差匹配。然后延迟光波导40，40’，40”，44，140，140’，140”与除最慢通道以外的每个相应通道光学串联，使通道彼此消偏差。还可以将延迟光学装置与所有通道相连，如果需要的话，可以包括最快通道。可利用光学粘接剂或者环氧树脂，或者通过任何已知的光学连接方法形成光学连接。
可以提供具有不同延迟时间的多个预校准延迟光波导40，40’，40”，44，140，140’，140”。然后可根据最初对多通道光缆10执行的相对脉冲延迟映射，为待调节的每个通道12、14、16、18选择延迟光波导。或者，可为每个通道计算各延迟光波导40，40’，40”，44，140，140’，140”的长度，并将其切割成适当长度。延迟光波导的映射和光学串联导致，对于长度为100米或更长的光缆10，可以通过简单有效的方式产生光学偏差小于100皮秒，且最好小于20皮秒的多通道光缆。这也可以通过将构成最慢通道的光纤长度缩短根据通道的折射率n以及相对最快通道的时间延迟计算出的量而实现。
虽然所示实施例表示出延迟光波导40，44，140与通道14，16，18的一个输出端相连，不过本领域技术人员根据本发明内容可知，延迟光波导也可以与光通道14，16，18的输入端或者任何中间接合点相连。另外，可通过将多通道光缆10接合在一起而使用延迟光波导40，44，140。
虽然在优选实施例中利用无源延迟光波导40，140作为延迟光学装置，不过本领域技术人员根据本发明内容可知，可以利用有源装置来提供所选择通道的所需光学延迟，以便将多通道光缆10消偏差。同样可知，可根据多通道光缆10的通道12、14、16、18之间的相对脉冲延迟映射，并且增加或减少光学材料以便提供附加偏差，从而使通道12、14、16、18偏差。
现在参照图4，该曲线图表示在消偏差之前，通过长度近似为500米的八通道光缆的光脉冲P1-P8的相对到达时间。试验光缆包括折射率n＝1.483的八个光纤。曲线图底部的时间刻度仅用于确定相对到达时间，不表示每个脉冲的总传输时间。最快的脉冲P1处于第一通道中，并且到达时间比最慢脉冲P5快446.96ps。因此，第一通道中需要td＝446.96ps的延迟。从而根据Ld＝td*C/nd计算具有脉冲P1的第一通道所需延迟光波导的长度。在本发明的情形中，产生增加到第一通道(具有脉冲P1)的长度为90.35mm的延迟光波导。根据相对最慢脉冲P5的脉冲P2-P4和P6-P8，对于每个其他通道执行相同计算获得延迟光波导。在优选实施例中，光纤形式的延迟光波导使用光连接器与每个通道连接。实际情况是，不可能使用长度为90mm或更短的延迟光纤。因此，将基本长度为200mm的延迟光纤加到八个通道的每一个中，从而对于每个通道获得Ltotal。本领域技术人员可知，可根据特定要求改变该基本长度。在本例中，下面表示出对于每个通道测得的所需延迟时间，芯折射率和计算出的长度，以及延迟光纤的总长度
现在参照图5，表示出在通过增加延迟光学装置而消偏差之后光脉冲P1-P8的相对到达时间。如从图5可以看出，对于所有八个通道经过消偏差的脉冲P1-P8的到达时间彼此在大约20ps之内。
如果通过从每个光通道去除材料而实现消偏差，每个通道需要相同计算来确定从最慢通道去除的长度。在此情形中，测得较慢通道与最快通道之差作为延迟时间td。被去除的长度为Lr＝td*C/n，其中n为通道的折射率。
虽然详细描述了本发明的优选实施例，不过本发明不限于上述特定实施例，而应当认为仅是示例性的。根据以上所述可以得出本发明的进一步变型和扩展，并且认为所有这些变型都处于所附权利要求限定的本发明范围之内。
权利要求
1.一种使多通道光缆中的多个光通道偏差或消偏差的方法，包括确定多通道光缆的至少第一通道和第二通道中的光脉冲传输时间；计算多通道光缆的第一通道与第二通道之间的相对脉冲延迟；通过将一个具有适当相对脉冲延迟的延迟光学装置与至少一个通道光学串联，或者从一个通道中去除计算出的材料长度，调节光脉冲传输时间，从而使第一通道相对第二通道偏差或消偏差。
2.如权利要求1所述的方法，其中该延迟光学装置包括具有选定延迟时间的延迟光波导。
3.如权利要求2所述的方法，其中该多通道光缆具有至少三个通道，确定多通道光缆的每个通道中的光脉冲传输时间，计算每个通道与最慢通道之间的相对脉冲延迟，并且进行映射，并将具有选定延迟时间的延迟光波导与每个相应通道光学串联，使通道彼此之间偏差或消偏差。
4.如权利要求3所述的方法，其中通过增大芯材料折射率和确定长度的延迟光波导其中至少之一，为每个通道提供延迟光波导的延迟时间，其中根据公式Lr＝td*C/nd对于每个被调节通道分别调节延迟光波导。
5.如权利要求4所述的方法，还包括提供多个具有不同延迟时间的预校正延迟光波导，并根据相对脉冲延迟映射为每个待调节通道选择延迟光波导。
6.如权利要求3所述的方法，其中消偏差多通道光缆的长度为大约100米或更长，并且光学偏差小于100皮秒。
7.如权利要求2所述的方法，其中该延迟光波导连接至少一个通道的输入端或输出端。
8.如权利要求1所述的方法，其中根据公式Lr＝td*C/n确定材料的计算去除长度。
全文摘要
一种使多通道光缆中的多个光通道偏差或消偏差的方法，包括确定多通道光缆的至少第一通道和第二通道中的光脉冲传输时间。计算多通道光缆的第一通道与第二通道之间的相对脉冲延迟。具有适当相对脉冲延迟的延迟光学装置与至少一个通道光学串联，以便使第一通道相对第二通道偏差或消偏差。
文档编号H04B10/12GK1695325SQ02824672
公开日2005年11月9日 申请日期2002年12月12日 优先权日2001年12月14日
发明者卡里姆·塔他, 杰弗瑞·A·邦加, 马太·斯科特·罗宾逊, 理查德·斯特拉克 申请人:莫列斯公司