专利名称：低偏振模色散(pmd)光纤链路及其制造方法
技术领域：
本发明通常涉及光纤及其制造方法领域。更具体地说，本发明涉及以低偏振模色散(简言之PMD)为特征的光纤链路及实现它的方法。
背景技术：
通过单模光纤发送的光信号包括两个正交偏振模(通常表示为横电模或TE，以及横磁模或TM)。在光纤具有均匀直径的理想圆柱芯的情况下，两模TE和TM以共同速度传播。然而，在实际光纤中，由于形状缺陷或非均匀应力，可能破坏芯的圆柱对称性。因此，当它们传播时，会在两模之间累积相差，以及光纤被认为显示出“双折射”。实际上，由形状和应力不对称引起的双折射被称为“固有线性双折射”。
产生双折射的光纤的结构和几何不规则性通常源自光纤预制件本身，并在拉丝光纤的过程期间改变。该过程通常通过被称为“拉丝塔”的装置执行，从玻璃预制件开始。实际上，在将预制件放在垂直位置中并在适合的炉子内加热到高于软化点的温度后，以受控速度向下拉丝熔化的材料，以这种方式产生形成光纤本身的丝状元件。在该过程中，通常将不对称应力施加到光纤上。
在双折射光纤中，基础光学模的两个分量TE和TM初始彼此同相，仅在某一传播长度，通称为“拍频长度”(LB)之后，再次恢复同相。换句话说，拍频长度是偏振的某一状态的重复周期(假定光纤在该长度上保持恒定双折射)。双折射光纤的另一特征参数是“相关长度”(LF)，其被定义为双折射的自相关函数是其最大值的1/e倍的距离。
在所谓的“偏振保持”光纤中，非对称性被故意引入光纤中以便产生双折射。然而，在普通(即非偏振保持)光纤中，双折射对光纤性能不利。
实际上，当脉冲信号被传送到光纤中时，双折射是脉冲展宽的原因，因为两个偏振分量TE和TM以不同群速度传播(即变为色散)。近年来，已经广泛地研究这一现象，其被称为偏振模色散(PMD，polarization mode dispersion)，由于其在周期性放大的光导系统中的重要性。
典型地，PMD现象导致信号传输频带的宽度限制，因此，导致沿其传输上述信号的光纤的性能恶化。这一现象因此在沿光纤的信号传输系统中是不期望的，特别是那些在长距离操作中需要最小化信号的任何形式的衰减或色散以保证发送和接收的高性能的系统。
U.K.专利申请GB-A-2101762考虑了拉丝后的光纤扭绞对PMD的影响，并观察到尽管这种扭绞降低了由固有线性双折射产生的PMD，但由于光弹性效应，其引起产生基本圆形双折射的扭应力。扭绞拉丝的光纤因此减小了由于一种效应的带宽限制，但用另一种替代。同一专利申请从而建议在拉丝期间旋转预制件，以便能产生扭绞同时保持光纤材料基本上无应力。以相对高速率执行自旋，以便与由于固有双折射的拍频长度相比，其空间重复频率或自旋间距较小。因此，能产生一种光纤，其中，大大地降低了由于形状和应力不对称的双折射的影响。这种光纤被称为“自旋”光纤，以便将其与(拉丝后)扭绞的光纤区分开来。方便地，以基本上恒定的速率旋转该预制件，但甚至能反向，从右手改变为左手扭绞。
在本说明书中，将在“自旋”和“扭绞”之间进行与上述相同的区别。更具体地说，术语“自旋”和“扭绞”在此用来识别光纤的两种不同类型的扭转“自旋”识别在拉丝期间不变的扭转，被施加到光纤的粘性部分，并在冷却时保持为光纤的结构改变，不同地，“扭绞”识别当将扭矩施加到限制其末端旋转的光纤部分时存在的光纤的弹性扭转。换句话说，尽管自旋和扭绞都改变光纤的形状，使得先前在同一直线中的部分处于螺线，但当其末端被解除旋转限制时，扭绞的光纤将回复到其初始形状，而自旋的光纤将保持这种改变作为固有和永久的变形。由于自旋，光纤经受其偏振轴的旋转。因此，当光脉冲被传送到光纤中时，它们在慢和快双折射轴上交替传播，从而补偿相对延迟并降低脉冲展宽。这等效于具有等于两个轴上的平均折射率的用于光脉冲的局部有效折射率，平均值是在沿光纤的脉冲长度上获得的。
理论研究已经表明，用于降低自旋光纤中的PMD的主要过程是通过沿光纤的不对称轴的快速行进，来平均局部光纤各向异性。
美国专利US4,504,300涉及用于制造具有手征结构的光纤的技术，解决了与预制件旋转有关的缺陷并建议了新的自旋技术，包括旋转光纤而不是预制件。特别地，该设备被公开包括正好位于预制件下面的装置，用于在光纤拉丝期间扭绞光纤。扭绞装置包括支撑三个滑轮的旋转环。通过涂层装置涂覆该扭绞光纤，跟随通过便于冻结扭绞的快速冷却装置进行冷却。
美国专利US5,418,881建议在涂覆站的下游安排适合于将扭矩施加到光纤的设备，以避免损坏光纤表面。特别地，通过在顺时针和逆时针方向上交替地倾斜具有垂直于光纤的拉丝轴延伸的旋转轴的光纤导向辊，来施加扭矩。用这种方式，在光纤的至少一部分中，施加到光纤上的自旋以交替顺时针和逆时针方向。同一专利表明将顺时针和逆时针扭矩施加到光纤上基本上防止了将弹性扭绞引入到光纤上。
美国专利申请No.US2001/0020374建议了一种新的设备，其克服了倾斜辊技术的一些缺陷，以及允许单向和交替自旋，而且表明交替自旋将被视为优选的，因为它防止了绕在收集轴上的光纤上存在剩余扭转(即剩余扭绞)，从而使得其展开和布线操作更容易。
在美国专利US5,943,466中，建议了根据实际上不恒定(在实际上作为沿光纤长度的距离的函数，或作为时间的函数而改变的意义上)、实际上非正弦并具有足够的可变性(例如足够的谐波含量)的自旋函数，在拉丝期间自旋光纤，以便对多个拍频长度，提供实际降低PMD。
申请人已经发现了先前未强调的交替自旋技术的一些其他缺陷。由于连续加速和减速，交替自旋可以导致例如自旋设备的相对低的机械效率。因此，相对于单向自旋，交替自旋要求相对高峰值分布振幅，以补偿那些旋转减慢来改变方向的分布位置，因此，保证足够的平均自旋速率。除此之外，自旋速率为零的位置对PMD来说是有害的，因为存在由脉冲引起的有效双折射的增加，因此对PMD影响更大。
A.Galtarossa等人的论文“PMD statistical properties ofconstantly-spun fiber”，ECOC-IOOC 2003论文集，vol.4.Th.1.7.4以及A.Galtarossa等人的论文“Polarization mode dispersion propertiesof constantly spun randomly birefringent fibers”，Optics Letters，vol28 No.18，2003年9月，pp.1639-1641报道了单向自旋光纤的PMD感应延迟(即由PMD引起的以ps为单位的模延迟，或等效地，平均光纤微分群延迟或“DGD”)。还表明，尽管在不自旋光纤或交替自旋光纤中，PMD感应延迟与光纤长度的平均根成比例增加，但在单向自旋光纤中，PMD感应延迟具有更高增加率，并且仅与长度的平均根成比例地渐近增加。特别地，单向自旋光纤中的PMD感应延迟以与具有相同拍频长度LB和相同关联长度LF的不自旋光纤的PMD感应延迟相同的速率渐近增加。有利地，引入PDM系数，在下文中用PMDC表示，被定义为平均光纤DGD除以长度的平方根。对于不自旋或交替自旋光纤，该参数与光纤长度无关。
更详细地说，参考图1，其中，示出了对于具有典型的(恒定)PMDC(例如，0.1ps/km1/2)的不自旋光纤(曲线(a))和具有典型的(恒定)PMDC(例如0.04ps/km1/2)的交替自旋光纤(曲线(b))，以及具有与不自旋光纤相同的拍频长度LB和相同的相关长度LF的单向自旋光纤(曲线(c))，平均平方DGD<Δτ2>(纵坐标，单位ps2)作为传播距离(横坐标，单位km)的函数的理论图。从该图，能意识到曲线(c)的斜率(即<Δτ2>的增加率)不是恒定的，而是随着传播距离增加达到对应于曲线(a)的斜率的恒定值。斜率改变的长度能被表示为瞬变长度。由于PMDC与除以光纤长度的平方根的<Δτ2>的平方根成比例，期望这一系数随着传播距离(即随光纤长度)而增加，不同于不自旋和交替自旋光纤的恒定PMDC。特别地，对于单向自旋光纤，在PMDC的增加率变得类似于不自旋光纤之前，PMDC的增加将在初始瞬变方面更快。短时间后，PMDC增加非常慢，渐近达到不自旋光纤的PMDC。如Galtarossa等人的文章“Optimized Spinning Design for LowPMD FibersAn Analytical Approach”，Journal of Lightwavetechnology vol.19 no.10，2001年10月，pp.1502-1512中已经预测过的，初始PMDC增加是在确定状态下预测的一个。
由所引用的Galtarossa的文章中，还描述了自旋周期的大小改变上述瞬变状态的长度，以及对单向自旋光纤(图1中的曲线(c))定义瞬变特性长度LTLT=LF(1+4LB2p2)]]>其中，p是自旋周期，LF是相关长度，以及LB是拍频长度。瞬变特性长度LT等于曲线(c)的线性渐近特性与横轴的截距。接近不自旋光纤的状态PMD特性所需的传播距离(或光纤跨距的长度)被估计为一些瞬变特性长度。
假定在上述公式中出现的参数落在典型范围内LF＝1÷20m，LB＝5÷15m，以及p＝0.1÷1m，瞬变特性长度LT可以在0.1和1,800km之间变化，覆盖四个数量级。如果瞬变特性长度LT远大于链路长度，PMDC增加保持适度。相反，当瞬变特性长度LT可与链路长度相比或小于链路长度时，链路上的PMDC增加变得相当大以及对信号传输不利。
因此，具有短的瞬变特性长度的单向自旋光纤遭受随光纤长度PMDC的生长，抵消了使用自旋光纤的优点。
在所引用的在Optics Letter中出版的A.Galtarossa的论文中所进行的另一预测是，用于足够短的单向自旋光纤的DGD统计分布将偏离由不自旋和交替自旋光纤显示出的典型麦克斯韦尔分布。
根据在上文中概述的现有技术，似乎还不存在对光纤中的PMD的问题的最佳解决方案不自旋光纤实际上具有对若干应用来说太高的PMD；另一方面，交替自旋光纤显示出上述的一系列问题。从上述理论考虑，还出现单向自旋光纤相对于仅用于相对短光纤长的不自旋光纤来说是优选的，因为当长度增加时，它们经受它们的PMDC的增长，变为渐近地等于不自旋光纤的一种。
发明内容
因此，本发明的目的是设计这些问题的解决方案。
实际上，本发明的目的是提供光纤链路及其实现方法，特征在于显著地限制PMDC随光纤长度的增加。
记住这些目的，申请人已经发现如果光纤链路由适当长度的单向自旋光纤跨距形成，通过相反螺旋性彼此接续来形成光纤，则能完全消除或基本上减小由单向自旋光纤显示出的PMDC的增加。关于“螺旋性”，在此是指光纤自旋方向，能是右手或左手(即顺时针或逆时针)。
因此，根据本发明的光纤链路至少包括在相反方向上单向自旋并相互连接的第一和第二光纤跨距。最好，光纤链路包括在第一方向上单向自旋的第一种光纤，以及在相反方向上单向自旋的第二种光纤，第一种光纤与第二种光纤交替，即，相反螺旋性的光纤跨距彼此交替。
根据本发明的方面，提供如在所附独立权利要求1中所述的光纤链路。
简单地说，光纤链路包括彼此连接的多个光纤跨距，所述多个光纤跨距包括具有相互相反自旋方向的至少一个第一单向自旋光纤跨距和至少一个第二单向自旋光纤跨距。
为本发明的目的，术语“自旋”和“自旋地”均涉及在拉丝期间施加到光纤的粘性部分并保持为冷却时光纤的结构改变的冻结的扭转。换句话说，自旋光纤将这一改变保持为固有和永久变形。
同时，为本发明的目的，关于“单向自旋”，是指除了例如由于自旋设备中或牵引设备中的光纤滑动的可能局部反转之外，在同一方向上发生的自旋。
最好，在此考虑的单向自旋是恒定的，但也可以得自恒定自旋函数和可变自旋函数的重叠，可变自旋函数最好具有小的振幅和长的周期。
最好，第一单向自旋光纤跨距和第二单向自旋光纤跨距彼此连接。
在本发明的优选实施例中，多个光纤跨距包括多个第一光纤跨距和多个第二光纤跨距，第一光纤跨距和第二光纤跨距是具有相互相反自旋方向的单向自旋光纤的跨距。第一光纤跨距和第二光纤跨距在光纤链路中彼此交替。
第一单向自旋光纤跨距和第二单向自旋光纤跨距基本上具有相同的跨距长度。
定义用于光纤的自旋周期p、相关长度LF和拍频长度LB，第一单向自旋光纤跨距和/或第二单向自旋光纤跨距的长度最好小于10倍如下定义的瞬变特性长度LTLT=LF(1+4LB2p2).]]>最好，所述跨距长度小于5倍瞬变特性长度LT。
在本发明的实施例中，所述跨距长度等于或小于约3km，最好，等于或小于约1km。
特别是，第一单向自旋光纤跨距和第二单向自旋光纤跨距基本上可以具有相同的自旋速率。
最好，第一光纤跨距和第二光纤跨距的数量为奇数。
根据本发明的第二方面，提供如在所附加权利要求10中所述的光缆线。
概括地说，该光缆线包括彼此连接在一起的多个光缆干线。所述多个光缆干线至少包括第一光缆干线和第二光缆干线，第一光缆干线包括在第一方向上单向自旋的第一光纤跨距，以及第二光缆干线包括在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的第二光纤跨距，第一和第二光纤跨距彼此光学链接。
特别地，第一和第二光纤跨距彼此连接。
第一和第二光纤跨距基本上可以具有相同的跨距长度。
最好，第一和/或第二光纤跨距的跨距长度小于10倍如上定义的瞬变特性长度LT，更好，小于5倍瞬变特性长度LT。实际上，跨距长度最好等于或小于约3km，更好地，等于或小于约1km。
特别地，第一和第二光纤跨距基本上可以具有相同的自旋速率。
根据本发明的实施例，多个光缆干线包括彼此连接以形成光纤链路的多个第一光纤跨距和多个第二光纤跨距，第一光纤跨距和第二光纤跨距为具有相互相反自旋方向的单向自旋光纤，以及其中，第一光纤跨距和第二光纤跨距在光纤链路中彼此交替。
特别地，在本发明的实施例中，所述多个光缆干线的至少一个光缆干线具有包括具有相同自旋方向的多个单向光纤跨距的光芯。
在本发明的另一实施例中，所述多个光缆干线的至少一个光缆干线具有包括具有相反自旋方向的至少两个单向自旋光纤跨距的光芯。
最好，光缆干线的总数为奇数。
根据本发明的又一方面，提供如所附加权利要求21所述的实现光纤链路的方法。
该方法包括至少提供在第一方向上单向自旋的第一光纤跨距；至少提供在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的第二光纤跨距；以及在其各自的末端将第一和第二跨距连接在一起。
根据本发明的又一方面，提供如所附加权利要求22所述的生产光缆的方法。
该方法包括向电缆生产线提供多个光纤，其中，所述多个光纤包括在第一方向上单向自旋的至少第一光纤，以及在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的至少第二光纤。
根据本发明的又一方面，提供如所附加权利要求23所述的实现光缆线的方法。
该方法包括形成多个光缆干线，每个包括至少一个光纤跨距，以及使光缆干线彼此连接。
形成多个光缆干线的步骤包括形成至少一个第一干线，其包括在第一方向上单向自旋的第一光纤跨距，以及形成至少一个第二干线，其包括在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的第二光纤，以及使所述光缆干线彼此连接包括使第一光纤跨距与所述第二光纤跨距光学链接。
通过仅通过非限制例子提供的实施例的下述的详细描述，本发明的这些和其他特征和优点将变得显而易见，参考附图进行说明，其中图1是表示用于不自旋光纤(曲线(a))、具有与不自旋光纤相同拍频长度LB和相同相关长度LF的交替自旋光纤(曲线(b))以及单向自旋光纤(曲线(c))的平方微分群延迟(DGD)(纵坐标)的平均值随传播距离(横坐标)的预测变化的图；图2示意性地表示根据本发明实施例的光纤链路的一部分，包括具有相互相反螺旋性的交替、单向自旋光纤跨距；图3A和3B表示对于交替光纤跨距的各种长度，以及对于光纤瞬变特性长度的两个不同值，图2的光纤的PMDC(纵坐标，单位ps/km1/2)随传播距离(横坐标，单位km)的预测变化的图；图4A表示根据本发明的实施例，包含光纤的光缆的横截面；图4B示意性地表示根据本发明的光缆线的一部分的侧视图；图5是表示对于具有与图3A的相同参数、具有交替跨距长度5km的光纤，平方DGD值的平均值与平均DGD值的平方之比(纵坐标)随传播长度(横坐标，单位km)的预测变化的图；图6A至6F是分别通过字母a)至f)，表示在图5所示的传播距离处，对于图5的同一光纤的DGD值的统计分布的图；图7表示适合于拉丝单向自旋光纤的拉丝塔；图8示例说明适合于用在图7的拉丝塔中的自旋设备；图9表示适合于用在图7的拉丝塔中的扭绞装置；图10示例说明重卷(respooling)装置；图11表示图9的装置的替代方案，将用在图7的拉丝塔中的扭绞装置；以及图12和13A至13D是表示由申请人实施的实验结果的图。
具体实施例方式
参考附图，在图2中，完全示意性地示出了根据本发明实施例的一部分光纤链路，通过光纤链路，打算由彼此连接的两个或多个光纤跨距制成的光纤。
光纤链路，整体用300表示，是例如用在用于光通信系统的光纤电缆中的类型。
光纤链路300(图2中所示的部分是例如光纤链路的整个长度的中间部分)包括较短长度的多个光纤段或跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，在各自的自由端彼此连接以便形成光纤链路300，在术语中，将两个光纤段连接在一起的操作被称为“接续”，在该图中，将两个类属光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，接续在一起的点由310示意性地表示。
根据本发明的实施例，光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，是单向自旋光纤的段或跨距。特别地，开发出具有相互相反自旋螺旋性的单向自旋光纤的跨距(右手或σ+螺旋性和左手或σ-螺旋性)以便形成光纤链路300，以及具有右手或σ+自旋螺旋性的单向自旋光纤跨距与具有左手或σ-自旋螺旋性的单向自旋光纤跨距交替，如该图中示意性所述。最好，不同光纤跨距的单向自旋在模块中是恒定的。
由于将具有相反螺旋性的光纤接续在一起中断了单向自旋光纤的PMDC朝向不自旋光纤值的瞬变的事实，通过在光纤链路300中提供两种光纤跨距，基本上可以降低在本说明书的概述部分中所述的光纤链路300的PMDC随光纤链路长度的增长。
原则上，各个光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，的长度可以是任意值，但如在下文所示，仔细选择这些长度允许基本上降低或甚至消除PMDC随光纤长度的增长影响(由此，在某一长度后，实现几乎恒定的PMDC，低于单螺旋性、单向自旋光纤的PMDC)。
尤其是，如果具有σ+螺旋性的单向自旋光纤的自旋率与具有σ-螺旋性的单向自旋光纤的自旋率具有基本上相同的大小(模数)，则通过沿光纤链路300交替基本上相同长度的σ+和σ-光纤跨距，实现抑制PMDC随光纤链路长度增长这方面的最佳结果。然而，如果具有σ+螺旋性的单向自旋光纤的自旋率具有不同于具有σ-螺旋性的单向自旋光纤的自旋率的大小(模数)，则不同σ+和σ-光纤跨距的长度应当取决于各个自旋率的绝对值。
现在参考图3A和3B，其是对于组成光纤链路300的交替光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，的各种长度，以及对于光纤瞬变特性长度LT的两个不同值，PMDC(纵坐标，单位ps/km1/2)随用于光纤链路300的传播距离(横坐标，单位km)的预测变化的图。相对于具有单自旋方向的光纤，根据Galtarossa等人的“Polarization mode dispersionproperties of constantly spun randomly birefringent fibers”，OpticsLetters，vol28 No.18，2003年9月，pp.1639-1641的教导，导出了所述曲线。
特别地，图3A的图与具有自旋周期p＝0.25m、拍频长度LB＝7m，相关长度LF＝10m，并因此瞬变特性长度LT＝32km的由相反螺旋性的交替单向自旋光纤跨距组成的光纤链路300有关。图3B的图与类似的光纤链路300有关，但具有自旋周期p＝0.5m，由此特征在于瞬变特性长度LT＝8km。在两种情况下，示出了对于长度LC等于5km，10km，20km，40km的交替光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，以及对于无限跨距长度(即用于单螺旋性光纤)，PMDC随传播距离的演变。
能意识到在这两种情况下，当交替光纤跨距通过相反螺旋性单向自旋时，瞬变后的PMDC达到小于单螺旋性单向自旋光纤，因此，小于具有相同拍频长度LB和相关长度LF的不自旋光纤的PMDC的基本上恒定的值。因此，以与交替自旋光纤类似的行为，基本上变换单螺旋性、单向自旋光纤的典型行为。
比较两个图，还能意识到瞬变特性长度LT越小，实现相同值的PMDC所需的跨距长度LC越小。本领域的技术人员能意识到从链路长度、最大容许跨距数以及瞬变特性长度，总是能估计最佳LC值。
从图3A和3B两个图还能注意到，对于拍频长度LB的值＝7m和光纤相关长度LF的值＝10m，实际上等于瞬变特性长度LT的跨距长度LC给出约0.04ps/km1/2的PMDC，即可与商业上可获得的交替自旋光纤的一种相比的值。
光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，被典型地成缆，以及先前所述的光纤链路300由此通常是光缆线的一部分。如图4B示意性所示(未比例化该图)，光缆线80通常包括多个光缆干线...805(k-1)，805(k)，805(k+1)，805(k+2)，805(k+3)，805(k+4)，...，彼此串联连接(即级联)。每个电缆干线...805(k-1)，805(k)，805(k+1)，805(k+2)，805(k+3)，805(k+4)，...，包括各自的光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...。
每个光缆干线...805(k-1)，805(k)，805(k+1)，805(k+2)，805(k+3)，805(k+4)，...具有在从约2km至约10km范围内的典型长度。
参考图4A，示出了沿光缆线80光缆的横截面。光缆通常包括包含多个光纤800的光芯81。
光芯81可以是“紧密”型(如该图中所示)，其中，光纤800嵌入位于强度构件83周围的聚合基体(polymeric matrix)中，或是“松散”型，其中，光纤800松散地容纳在中心地位于所述电缆内的单个缓冲管内，或绕中央强度构件绞合的多个缓冲管内。围绕光芯81，光缆80具有加强元件84和保护鞘85，86。
在“紧密”型成缆中，光纤和聚合基体之间的接触防止赋予光纤的扭绞被松开。在“松散”型成缆中，对于典型电缆长度，由于光纤和缓冲管之间的摩擦，赋予光纤的扭绞不松开，可能通过胶状填料的存在而被加强。
从制造观点看，通过生产两组具有相对自旋螺旋性的单向自旋光纤开始，能获得光纤链路300。适当地标记这两组光纤，例如σ+和σ-，以便能将一组光纤与另一组区分开来。因此，第一组将被视为具有σ+螺旋性，以及第二组具有σ-螺旋性。
最好，为使交替具有相互相反自旋螺旋性的光纤跨距的任务容易，具有σ+螺旋性的单向自旋光纤与具有σ-螺旋性的单向自旋光纤基本上具有相同的自旋率。
在本说明书中稍后，将详细地描述适合于生成单向自旋光纤的装置，打算能通过其获得单向自旋光纤的方法以及装置不限于本发明。
只要已经生成具有相反螺旋性的两组光纤(σ+和σ-)，这些光纤的预定长度的跨距用在已知类型的成缆过程中以便生产光缆，诸如在图4A中所示。
由此形成多个光缆干线。这些光缆干线然后通过已知技术彼此连接，以便形成光缆传输线，诸如图4B所示。
根据第一实施例，每个光缆干线可以在其光芯中包括具有顺时针螺旋性的一定量光纤(例如总数的一半)以及具有逆时针螺旋性的一定量光纤(例如总数的一半)。在这种情况下，光缆干线可以彼此相同。
根据第二实施例，每个光缆干线可以包括单一类型的光纤，诸如顺时针螺旋性或逆时针螺旋性的任何一种。在这种情况下，产生仅包括σ+光纤的电缆干线和仅包括σ-光纤的电缆干线。
然后，使光缆干线彼此连接以便形成光缆线80。为将两个光缆干线连接在一起，能使用已知类型的连接设备，诸如在美国专利US5,778,131中所述的，或由Pirelli实现的紧密接头Oasys的光纤连接组件。实际上，在连接设备中容纳和路由从两个电缆干线末端引出的光纤，然后，通过已知类型的熔接器，诸如Fujikura的型号FSM-40S/40S-B，来端对端接续它们。
如此接续光纤跨距...305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6)，...，以便形成光纤链路300。实际上，通过交替地接续来自右手(左手)自旋光纤组σ+(σ-)的光纤跨距...，305(k-1)，305(k+1)，305(k+3)，305(k+5)，305(k+6)，...，305(k)，以及来自左手(右手)自旋光纤组σ-(σ+)的...，305(k+2)，305(k+4)，...，来形成光纤链路300。
通过适当地选择σ+和σ-光纤跨距的自旋率，特别是通过使瞬变特性长度LT适当地长于典型电缆干线长度，通过连接包括相反(σ+和σ-)螺旋性的光纤跨距的光缆干线而获得的光缆线具有低和基本上恒定的PMDC。
如果光缆干线包括相同螺旋性(右手，即σ+或左手，即σ-)的光纤跨距，最好通过交替包括σ+光纤跨距的电缆干线和包括σ-光纤跨距的光缆干线，来制成光缆80。
另外，如果光缆干线包括σ+和σ-光纤跨距，则最好通过以使σ+光纤跨距与σ-光纤跨距接续的方式来连接不同电缆干线，制成光缆。
申请人已经研究光纤链路，诸如链路300的PMD统计属性。
现有技术已知，不自旋和交替自旋光纤呈现出DGD值的麦克斯韦尔统计分布。麦克斯韦尔统计分布的特征在于平方DGD的平均值<Δτ2>和平均DGD的平方<Δτ>2之间的比率等于r=⟨Δτ2⟩⟨Δτ⟩2=3π8≈1.18]]>在图5中，数字计算(预测)的比率r被绘制成传播长度的函数。光纤链路参数与图3A的图的光纤相同，跨距长度LC＝5km。比率r显示出重叠到趋向渐近值，等于1.18的单调上升的强振荡。大于1.18的r值表示DGD值分布的统计色散大于典型的麦克斯韦尔分布的统计色散。另一方面，小于1.18的值r表示DGD值与在麦克斯韦尔情况下相比较少色散。
图6A至6F是表示分别在图5的点(a)至(f)的DGD值的统计分布的图。
根据这些结果，连接在一起的奇数光纤跨距保证了高斯状DGD统计分布窄于麦克斯韦尔分布，如图6A-6D所示，相应地，在图5中标记为(a)-(d)的点。在此以及在下述图中，虚线表示麦克斯韦尔拟合，以及实线表示高斯拟合。然而，当跨距数增加时，在麦克斯韦尔极限下的分布的变窄减小。另一方面，偶跨距数提供了比麦克斯韦分布大，以及渐近等于麦克斯韦分布的DGD色散，如图6E和6F所示，相应地，在图5中标记为(e)和(f)的点。
在本发明的概述中所提及的DGD统计分布偏差的预测基于下述考虑。根据公式(在Galtarossa等人的论文中报道过，OpticsLetters，Vol.28，No.18，2003年9月)DGD=Ω12+Ω22+Ω32]]>由偏振色散矢量Ωi，其中i＝1，2，3的三个随机高斯分布分量来确定DGD的统计属性。PMDC是DGD统计分布的期望值除以光纤长度L的平方根。
在单向自旋光纤中，Ω32明显表现不同于Ω12和Ω32。对于小z，DGD主要由分量Ω32决定，因此，其倾向于服从高斯状分布。当z增加时，Ω12和Ω22追上，三个分量倾向于获得相同的统计权重，以及DGD变为麦克斯韦尔分布。
在单向光纤中，PMDC随z的增加是从随z的平均值<Ωi2(z)>，i＝1，2，3的(渐近线性)增加得出的。申请人已经发现，通过交替相互螺旋性的跨距，相对于单螺旋性情形，基本上降低这些平均值，以及跨距长度越短，降低越剧烈。
在下文中，将详细地描述生成单向自旋光纤的装置和方法。应理解到这些装置和方法不限于本发明，适合于生成单向自旋光纤的任何其它方法和装置均适合。
参考图7，拉丝塔1包括多个设备，基本上沿垂直拉丝轴2对齐(由此称为术语“塔”)。选择垂直方向以便执行拉丝过程的主步骤，这来自于利用重力以便从玻璃预制件3获得能拉丝光纤4的熔化材料的需要。
详细地，塔1包括用于执行预制件3的下面部分的受控熔化的熔炉6(也称为预制件颈状收缩)、用于支持预制件3以及将其从上面输送到熔炉中的进给设备7、用于从预制件3拉出光纤4的牵引设备8(在塔的下端)以及用于将光纤4存放在卷轴10上的卷绕设备9。
熔炉6可以是被设计成生成预制件的受控熔化的任何类型。能用在塔1中的熔炉的例子在US4,969,941和US5,114,338中描述过。
最好，冷却设备12位于熔炉6下以便冷却离开它的光纤4，该冷却设备例如具有被设计成通过冷却气流的冷却腔的类型。冷却设备12与轴2同轴排列，以便离开熔炉的光纤4能通过它。
塔1也可以具有张力监控设备13(例如在美国专利US5,316,562中描述过的类型)，以及已知类型的直径传感器14，最好位于熔炉6和冷却设备12之间，分别用于测量光纤4的张力和直径。
最好，塔1进一步包括已知类型的第一和第二涂覆设备15，16，在垂直拉丝方向上位于冷却设备12下，并被设计成当光纤4通过时分别将第一保护涂层和第二保护涂层淀积在光纤4上。每个涂覆设备15，16特别地包括各自的施加单元15a，16a，被设计成将预定量的树脂施加到光纤4上，以及各自的固化单元15b，16b，例如UV灯炉，用于固化树脂，从而提供稳定的涂层。
牵引设备8可以是单滑轮或双滑轮类型。在所示的实施例中，牵引设备8包括单马达驱动滑轮(或“主动轮”)18，其被设计成在垂直拉丝方向上拉丝已被涂覆的光纤4。牵引设备8可以具有角速度传感器19，其被设计成生成表示滑轮18在其操作期间的角速度的信号。滑轮18的旋转速度，以及因此光纤4的拉丝速度可以在该过程期间改变，例如作为对检测器14检测的直径变化的响应。
塔1进一步包括自旋设备20，位于涂覆设备15，16和牵引设备8之间，用于在拉丝期间，绕其轴将自旋赋予光纤4。为本说明书目的，术语“自旋”表示光纤的旋转角速度dp/dt(其中，q是相对于固定参考点测量的光纤的旋转角度)和拉丝速度之间的比率(忽略恒定倍增因数)。用这种方式定义的自旋通常以圈/m测量。
在一个可能实施例中，如图8所示，自旋设备20包括固定支撑架21、由架21保持的DC马达22以及由架21保持并通过皮带传动24连接到马达22的旋转构件23。皮带传动包括刚性连接到马达22的第一驱动滑轮24a、刚性连接到旋转构件23的第二驱动滑轮24b以及连接第一驱动滑轮24a和第二驱动滑轮24b的皮带24e。
旋转构件23具有对应于轴2，即当进入和离开设备20时光纤4的运动轴的旋转轴。旋转构件23包括第一和第二套管状末端部分23a、23b(分别为上和下)，通过各自的轴承26可旋转地连接到支撑架21并允许光纤从其中通过。第二末端部分23b与第二驱动滑轮24b连接。
旋转构件23包括两个臂27a，27b，从第一末端部分23a延伸到第二末端部分23b。臂27a、27b基本上为C形，具有与轴2平行以及相对于轴2彼此对称排列的主直中心区。两个臂之一(在该图中用27b表示的那个)具有第一、第二和第三空转安装的旋转滑轮28a、28b、28c(在该图中从上到下)，基本与平行于轴2的方向对齐。三个滑轮28a、28b和28c具有垂直于轴2的相应轴并被尺寸化成使得相应的导向槽基本上与轴2正切。
再参考图7，塔1还可以包括张力控制设备30，通称为“浮动辊”，用于调整牵引设备8下游光纤4的张力。张力控制设备30被设计成均衡滑轮18和卷绕设备9之间光纤4的张力的任何变化。张力控制设备30可以包括例如空转安装和处于固定位置的第一和第二滑轮30a，30b，以及在基自身重量和光纤4张力的作用下，自由垂直移动的第三滑轮30c。实际上，如果存在光纤4的张力的不期望增加，则滑轮30c上升，以及如果存在光纤4的张力的不期望减小，则降低，以便保持所述张力基本上恒定。滑轮30c可以具有垂直位置传感器(未示出)，其被设计成生成表示滑轮30c的垂直位置，并因此表示光纤4的张力的信号。
有利地提供一个或多个滑轮31(或其他类型的导向构件)，用于将光纤4从张力控制设备30引向卷绕设备9。
卷绕设备9在所示的实施例中，包括由支撑构件37保持的第一、第二、第三和第四导向滑轮36a、36b、36c、36d，用于将光纤4引导到卷轴10上。卷绕设备9进一步包括机动设备33，用于使卷轴10绕其轴34旋转。机动设备33还可以适合于使卷轴10沿轴34往复运动，以便允许在拉丝期间在其上螺旋缠绕光纤4。另外，卷轴10可以轴向固定以及支撑构件37(连同滑轮36a、36b、36c、36d)可以安装在机动滑轨(在该图中未示出)上，机动滑轨被设计成沿平行于卷轴的轴34的轴往复运动。
扭绞装置40有利地用于解绞光纤，即用于去除当自旋时在光纤4中储存的不期望的弹性扭绞。由于在自旋点下游存在光纤旋转限制，在自旋光纤期间，产生倾向于在光纤中产生圆形双折射的该不期望扭绞。
扭绞装置40可以用在拉丝级，特别是在卷绕期间退绞光纤4，或可以用在后续级，例如在展开光纤4以便将其重卷到适合于运送的线轴上期间，如在下文所述。
实际上，扭绞装置40在与由自旋导致的不期望弹性扭绞相反的方向上将扭绞(将称为“退绞”)专门施加到光纤上。在下文中，关于“与自旋方向相反的方向”，被称为解绞方向，将意指与由自旋产生的扭绞方向相反的方向。扭绞装置40可以有利地集成在拉丝塔1的卷绕设备9中。实际上，支撑构件37和滑轮36a、36b、36c、36d可以是扭绞装置40的一部分。参考图9，示例说明扭绞装置40的一个可能实施例，支撑构件37是具有双叉的叉子形状并包括空心主轴41和从空心主轴41的一端41a延伸的第一和第二臂45，46的旋转构件。主轴41通过固定架43与轴34同轴保持，并通过轴承44可旋转地安装在其上。主轴41通过皮带传输(在该图中未示出)由DC马达(在该图中未示出)驱动。在使用中，主轴41被设计成沿轴34被光纤4穿过。
第一和第二臂45，46相对于轴34相互对称，并具有刚性连接到主轴41并远离轴34彼此相反延伸的各自的第一部分45a，46a，以及与轴34平行的各自的第二部分45b，46b。第一部分45a，46a具有大于卷轴10的半径的径向扩展，以及第二部分45b，46b具有基本上对应于卷轴10的长度的长度。卷轴10位于臂45，46的第二部分45b，46b之间。
第一滑轮36a面对卷轴10位于主轴41的末端，并被设计成使光纤4偏向第一臂45。沿第一臂45的第二部分45b放置第二、第三和第四滑轮36b、36c、36d，其限定在光纤4被输送到卷轴10之前用于光纤4的波状路径。第三滑轮36c(位于第二滑轮36b和第四滑轮36d间)的功能是避免光纤4从滑轮36b和36d滑落，以及它可以被省略。第二臂46仅具有平衡功能，以及可以包含与滑轮36b、36c、36d相同的三个滑轮，以便具有与第一臂45相同的重量分布。
尽管第一、第二和第三滑轮36a、36b、36c最好具有彼此平行并垂直于轴34的各自的轴，但第四滑轮36d最好绕平行于轴34的轴倾斜当半填充卷轴10时使其位于与光纤线轴正切的平面上的角度。
扭绞装置40最好包括光纤位置传感器48(例如型号KeyenceFS-V11P FU-35FA的设备)，放置在第四滑轮36d和卷轴10之间，以便提供用于卷轴10(图9例如表示卷轴10的两个不同位置)或支撑构件37的交替轴的运动的控制信号。事实上，如前所述，在卷轴10和支撑构件37之间应当提供相地交替运动，以便允许光纤4的螺旋卷绕。
拉丝塔1可以进一步包括控制单元(在该图中未示出)，电连接到将从外面控制的该塔1的所述设备，以及电连接到沿塔1存在的所有传感器和检测器。
拉丝塔1操作如下。
支撑设备7将预制件3输送到熔炉，在其中熔化其下面部分(下颈)。从牵引设备8向下拉出从颈状收缩拉出的光纤4，以及通过卷绕设备9绕在卷轴10上。在主动轮18和卷轴10之间，张力控制设备30调节光纤4的张力。
当拉丝光纤4时，传感器13和14监控其张力和直径。这种监控能用来例如，通过作用于牵引速度来控制拉丝过程。当退出熔炉6时，通过冷却设备12冷却光纤4，以及通过涂覆设备15，16涂覆两个保护层。
被涂覆光纤4然后通过自旋设备20经受单向和基本上恒定的自旋。这通过使旋转构件23绕轴2以恒定速度旋转来获得。旋转构件的每一圈对应于光纤4绕其轴的一圈。
以使光纤4的不完整性和不规则性的影响在至少等于最短典型拍频长度LB的光纤4的长度中基本上均匀的方式，来选择自旋速率。因此，当将信号传送到光纤时，存在基本传播模式之间的功率交换，因此，降低PMD。因此，可以显著地降低由不对称应力条件和光纤4中固有存在的形状的不完整性引起的负面影响。
申请人已经观察到自旋速率越高，在PMD方面，光纤的性能越好。然而，自旋速率越高，将消除的弹性扭绞越高。申请人已经证实，在1和8圈/m之间的自旋速率允许以可接受的值降低PMD以及同时引入能通过所述的技术有效去除的弹性扭绞量。
当自旋时，光纤4向上游和下游传送相应的扭矩。在上游，扭矩被传送到预制件下颈状收缩，其中，熔化玻璃的塑性变形“吸收”该扭矩，并将其“变换”成光纤4的双折射轴的固有方向。当光纤冷却时，该固有扭矩被冻结在光纤4中。在下游，在缺少任何对策的情况下，扭矩将传送到卷轴10为止，其中，光纤4一旦被卷绕，将保持剩余弹性扭绞。如果不控制的话，该弹性扭绞将在光纤4中引入不期望的圆形双折射。
为了控制卷绕光纤4中的剩余扭绞，通过扭绞装置40解绞该光纤4。实际上，在与自旋意义相反的意义上(更具体地说，如前所述，在与由自旋生成的弹性扭绞相反的意义上)，使旋转支撑构件37绕轴34旋转。支撑构件37绕轴34的每一圈对应于光纤4绕其轴的一圈。然后，在光纤绕在卷轴10上之前，通过扭绞装置40至少减少在自旋设备20下游沿光纤4传送的扭矩。
详细地，光纤4在通过主轴41之后，由第一滑轮36a偏向第一臂45，通过第二和第三滑轮36b，36c，沿第二部分45b传送所需张力并最终通过第四滑轮36d，在此在基本上垂直于轴34的方向上输送到卷轴10。尽管绕轴34旋转，但卷轴10也沿轴34往复运动，以便允许螺旋卷绕光纤4。
传感器48的信号被用来控制卷轴10的交替运动的速度，以便使光纤4总是在传感器48的预定位置中通过。
申请人已经发现，通过在自旋后，赋予光纤不仅去除由自旋动作生成的弹性扭绞，而且引入正剩余扭绞的扭绞，即在相反意义上的扭绞，能将光纤4的PMD降低到最小值。申请人已经证实，0和1.5圈/m之间，最好在0.3和1圈/m之间的正剩余扭绞允许在宽范围的自旋速率，至少达到8圈/m中，降低自旋光纤的PMD。
如前所述，可以在拉丝后的级代替在拉丝过程期间执行光纤解绞，以及可以与从卷轴10展开光纤4的操作有关。例如，在将光纤4重卷到待运送给消费者的运送线轴上期间，或在筛选操作期间，执行解绞。筛选是一种测试操作，在光纤上执行以便校验其强度，包括光纤在通常由滑轮定义的预定路径中运行的同时，将预定纵向张力施加到光纤4上。
如图10所示，扭绞装置40可以例如与在相反方向上运动的光纤4一起使用，以便执行光纤解绞，同时展开光纤4。实际上，图10示例说明重卷组件70，其包括展开设备9’，用于从卷轴10展开光纤4，以及另一卷绕设备71，其包括导向滑轮73，用于将光纤4重绕到不同卷轴74上。展开设备9’实际上对应于卷绕设备9，但在相反方向上操作以便展开光纤4。在这种情况下，将扭绞装置40集成在展开设备9’中，用于当其从卷轴10展开时解绞该光纤4。重卷组件70也可以包括筛选设备72，例如在US5,076,104中所述的类型。
图11表示扭绞装置的不同实施例，用参考数字50表示。扭绞装置50包括固定架51，沿轴34支撑卷轴10，以及用于当其卷绕在卷轴10上或从其展开时扭绞该光纤4的旋转构件52。
旋转构件52包括由与轴34同轴的架51支撑的第一和第二主轴53，54，以及卷轴10上的连接两个主轴53，54的柔性拱形构件55，用于通过光纤4。
固定架51包括基本上沿轴34彼此对齐的两个外部支撑构件56，57和两个内部支撑构件58，59。外部支撑构件56，57是圆柱形的以及构件57具有沿轴34用于光纤4的内部通道。卷轴10位于内部支撑构件58，59之间，以及由此支撑。卷轴10通过皮带传输60连接到马达(在该图中未示出)。
主轴53，54相对于卷轴10彼此相对，以及通过各自的皮带传输62(仅示出了一个)连接到相同的马达(不同于卷轴10的马达，以及在该图中未示出)，以便它们以相同的速度旋转。每个主轴53，54位于相应的外部支撑构件56，57和相应的内部支撑构件58，59之间。第一主轴53内部具有与轴34正切的滑轮67，允许在拱形构件55和由内部支撑构件58支承的与轴34正切的另一滑轮69之间通过光纤4。第二主轴54内部具有与轴34正切的另一滑轮68，允许在外部支撑构件57和拱形构件55之间通过光纤4。提供一个或多个另外的滑轮，用于将光纤引向或引出卷轴10。
柔性拱形构件55最好由阳碳制成并在卷轴10上形成桥，用于在主轴53，54之间通过光纤4。拱形构件55可以具有等距导向U螺栓61，最好由陶瓷制成并适合于沿拱形构件55引导光纤4。另外，拱形构件55可以具有导向管(在该图中未示出)，提供在过程开始前更容易安装的优点，允许从拱形构件55的一端向另一端传送光纤4。
当操作以将光纤卷绕在卷轴10上时，在下文描述装置50。与装置40类似，装置50在相反方向上操作以便从卷轴10展开光纤4，例如在图10的重卷组件70中。
通过构件57和第二主轴54的第一部分容纳光纤4，其中，通过滑轮68使其偏向拱形构件55，然后，光纤4沿整个拱形构件55前进，并进入第一主轴53，其中，由滑轮67使其沿轴34偏向内部支撑构件58，然后，由滑轮69进一步偏转光纤并最终输送到卷轴10。
可以根据下述技术来确定为了获得所需的剩余扭绞量而施加到光纤4的扭绞量。在第一步骤中，拉丝仅经受自旋的测试光纤段。例如通过在预定时间内关闭扭绞装置40而操作图7的拉丝塔1(即通过处于停止条件下的旋转构件37)，能获得该测试光纤段。然后，用下述方式测量将累积在卷绕在卷轴10上的测试光纤段中的剩余扭绞。
使卷轴10悬挂在位于预定高度，例如在离地2m处的支架上。从卷轴10展开光纤的相应长度，在适度张力下保持它。展开光纤段的上端固定到卷轴面上，而例如通过小段胶带(具有可忽略重量)标记自由端，以及使其自由旋转。测量分辨率取决于展开光纤段的长度。对于2m的光纤长度，通过2m上约1/4圈的分辨率来测量圈数，以便能获得约0.125圈/m的分辨率。如果需要更高分辨率，能可以使用更长光纤。
申请人已经观察到，为了精确测量由于自旋的剩余扭绞，应当考虑光纤涂层的存在，因为在剩余扭绞也累积在涂层下的光纤中。因此，在以先前所述的方式测量了被涂覆光纤的剩余扭绞后，阻止被涂覆光纤的自由端以及完全去除涂层(使用传统的Miller剥皮器)。然后，再次使该光纤自由旋转，以及通过如上相同的分辨率来测量光纤的另外的旋转。
在预定长度，例如每2m的连续光纤段上重复该操作，以便达到预定总测量长度，例如在20和60m之间。使用平均值来标记光纤的张力值。
在测量由于自旋的剩余扭绞之后，通过开启扭绞装置40，可以继续光纤拉丝，适当地设置以便获得所需剩余扭绞。
由此可能获得具有单向固有自旋和模数方面等于零或与所述自旋相反，以及模数方面大于零的弹性扭绞的光纤。
单向固有自旋可以基本上是恒定的或可变的。在第二种情况下，最好通过叠加基本上恒定的函数和周期性函数来获得自旋函数，以及施加扭绞以便将剩余扭绞的平均值改变成所需值。施加到光纤上的弹性扭绞最好在模数方面包括在0和约1.5圈/m之间，更好在约0.3和1圈/m之间。
通过先前所述的过程，通过改变自旋设备和扭绞设备的旋转方向，可生产具有双螺旋性，顺时针和逆时针的光纤。一旦已经产生具有相反螺旋性的两组光纤(σ+和σ-)，这些光纤的预定长度的跨距用在已知类型的成缆过程中，以便产生如前所述的光缆。
尽管通过一些实施例公开和描述了本发明的，对本领域的技术人员来说，在不背离如在附加权利要求书中定义的范围外，对所述实施例的几种改进，以及本发明的其他实施例也是可能的是显而易见的。
例如，尽管在图2所示的本发明实施例中，提供具有相互相反自旋螺旋性的单向自旋光纤跨距的严格的替代方案，但这不构成本发明的限制，因为通过接续相反自旋螺旋性的单向自旋光纤跨距，也能产生光纤链路，而不一定考虑这种严格的替代方案。
此外，光纤链路可以包括不自旋光纤或另外的自旋光纤的一个或多个跨距，接续成单向自旋光纤或排列在单向自旋光纤的两个跨距之间。
实验结果申请人已经实验证实了单向自旋光纤中预测的PMDC增加。
为执行此操作，以+3圈/m和-3圈/m的单向自旋速率来拉丝两个G.652光纤，以及在拉丝过程之后完全解绞，以便消除任何剩余弹性扭绞。然后，使光纤松散地卷绕在大直径绕轴上，以确保研究DGD值的所有可能范围，每次稍微摄动光纤配置时，执行重复的DGD测量。特别地，根据Jones Matrix Eigenanalysis技术，使用PAT9200偏振计和Tunics-Plus可调激光器，已实现了该测量。使用10mn步距来扫描从1530nm至1620nm的波长范围。由此获得在一小时中达1200个DGD值。图12中的圆和正方形分别表示对于+3圈/m和-3圈/m，作为z的函数测量的PMDC能意识到PMDC随传播距离增加并会聚到渐近值，与在由A.Galtarossa等人的论文“Polarization mode dispersionproperties of constantly spun randomly birefringent fibers”，OpticsLetters，vol28 No.18，2003年9月的上述论文中报道的预测相符。
申请人还实验地证实在与影响单向自旋光纤的短跨距的相同论文中所建议的，DGD统计分布偏离典型的麦克斯韦尔分布。参考图13A至13D，分别表示对于z＝1，2，3和4，图12的+3圈/m的测量DGD分布(在图中，实线和虚线分别表示麦克斯韦尔和高斯拟合，x和y轴表示DGD(用ps)和计数)，能意识到，单向自旋的确严重影响DGD分布。实际上，对短值z，DGD分布由非常窄的高斯曲线良好拟合，具有远高于为麦克斯韦尔分布的R值的2.4的比率R(期望值和标准偏差之间的比率)。当z增加时，期望值周围的数据的色散增加(比率R增加)，同时，该分布变得越来越象麦克斯韦尔状。
申请人已经实验证实，通过连接相反螺旋性的光纤跨距，可实现PMD增长降低。图12中的三角形报告在通过交替接续相反螺旋性的单向自旋光纤的1km长跨距而制成的光纤中，实验测量的PMDC。特别地，上述G.652的1km的样本已经被接续在一起，仔细地交替螺旋性。还意识到PMDC稳定到约0.03ps/km1/2的值。
在接续点测量的PMDC显示出分别具有对应于偶和奇数跨距的最小值和最大值的随z的振荡行为。如由比率R的值所示(在三角形旁边报告)，奇数跨距的连接总是产生大于偶数跨距的连接的DGD色散。当z增加以及PMDC倾向稳定时，DGD分布变得更大以及变为麦克斯韦尔形状，以及R值下降到2.4。
将2km的交替光纤跨距接续在一起，PMDC倾向于约0.04ps/km1/2的值，而交替3km的跨距相对于单向自旋光纤，不提供显著的PMDC降低。因此，等于或低于1km的光纤跨距长度似乎提供良好结果，至少在所考虑的光纤中。
数字结果申请人基于光纤双折射的随机模数模型，通过编码已经数字地证实所有这些实验结果并在P.K.A Wai和C.R.Menyuk的“PolarizationMode Dispersion，Decorrelation，and Diffusion in Optical Fibers withRandomly Varying Birefringence”，Journal of Lightwave Technology，Vol 14，No.2，1996年2月中解释过。模拟证实，PMDC补偿适用任何多个交替跨距，以致能制造具有受控PMDC值的任何长度的光纤。跨距长度越短，渐近PMDC值越小。
在图12中，虚线、点线和实线分别表示单向+3圈/m光纤、单向-3圈/m光纤和级联交替螺旋性(±3圈/m)链路的RMM数字模拟结果。与实验数据的拟合非常好。用于该模拟的光纤参数如下
-对于+3圈/m光纤和对于交替螺旋性链路中的+3圈/m跨距LB＝4m，LF＝2.34m；-对于-3圈/m光纤和对于交替螺旋性链路中的-3圈/m跨距LB＝5.6m，LF＝3.45m。
权利要求
1.一种光纤链路(300)，包括彼此连接的多个光纤跨距(305(k-1)，305(k)，305(k+1)，305(k+2)，305(k+3)，305(k+4)，305(k+5)，305(k+6))，其特征在于，所述多个光纤跨距包括具有相互相反自旋方向的至少一个第一单向自旋光纤跨距(305(k-1)，305(k+1)，305(k+3)，305(k+5))和至少一个第二单向自旋光纤跨距(305(k)，305(k+2)，305(k+4)，305(k+6))。
2.如权利要求1所述的光纤链路，其中，第一单向自旋光纤跨距和第二单向自旋光纤跨距彼此连接。
3.如权利要求1所述的光纤链路，其中，所述多个光纤跨距包括多个第一光纤跨距和多个第二光纤跨距，第一光纤跨距和第二光纤跨距是具有相互相反自旋方向的单向自旋光纤的跨距，以及其中，第一光纤跨距和第二光纤跨距在光纤链路中彼此交替。
4.如权利要求1所述的光纤链路，其中，第一单向自旋光纤跨距和第二单向自旋光纤跨距基本上具有相同的跨距长度。
5.如权利要求1所述的光纤链路，其中，所述第一和第二单向自旋光纤跨距的每一个具有跨距长度、自旋周期p、相关长度LF和拍频长度LB，以及所述跨距长度小于10倍如下定义的瞬变特性长度LTLT=LF(1+4LB2p2).]]>
6.如权利要求4或5所述的光纤链路，其中，所述跨距长度等于或小于约3km。
7.如权利要求6所述的光纤链路，其中，所述跨距长度等于或小于约1km。
8.如权利要求1所述的光纤链路，其中，第一单向自旋光纤跨距和第二单向自旋光纤跨距基本上具有相同的自旋速率。
9.如权利要求3所述的光纤链路，其中，第一光纤跨距和第二光纤跨距的数量为奇数。
10.一种光缆线(80)，包括连接在一起的多个光缆干线(805(k-1)，805(k)，805(k+1)，805(k+2)，805(k+3)，805(k+4))，其特征在于，所述多个光缆干线至少包括第一光缆干线和第二光缆干线，第一光缆干线包括在第一方向上单向自旋的第一光纤跨距(305(k-1)，305(k+1)，305(k+3)，305(k+5))，以及第二光缆干线包括在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的第二光纤跨距(305(k)，305(k+2)，305(k+4)，305(k+6))，第一和第二光纤跨距彼此光学链接。
11.如权利要求10所述的光缆线，其中，第一和第二光纤跨距彼此连接。
12.如权利要求10所述的光缆线，其中，第一和第二光纤跨距基本上具有相同的跨距长度。
13.如权利要求10所述的光缆线，其中，所述第一和第二光纤跨距的每一个具有跨距长度、自旋周期p、相关长度LF和拍频长度LB，以及所述跨距长度小于大约10倍如下定义的瞬变特性长度LTLT=LF(1+4LB2p2).]]>
14.如权利要求12或13所述的光缆线，其中，所述跨距长度等于或小于约3km。
15.如权利要求14所述的光缆线，其中，所述跨距长度等于或小于约1km。
16.如权利要求10所述的光缆线，其中，第一和第二光纤跨距基本上具有相同的自旋速率。
17.如权利要求10所述的光缆线，其中，多个光缆干线包括彼此连接以形成光纤链路(800)的多个第一光纤跨距(305(k-1)，305(k+1)，305(k+3)，305(k+5))和多个第二光纤跨距(305(k)，305(k+2)，305(k+4)，305(k+6))，第一光纤跨距和第二光纤跨距是具有相互相反自旋方向的单向自旋光纤，以及其中，第一光纤跨距和第二光纤跨距在光纤链路中彼此交替。
18.如权利要求10所述的光缆线，其中，所述多个光缆干线的至少一个光缆干线具有包括具有相同自旋方向的多个单向自旋光纤跨距的光芯。
19.如权利要求10所述的光缆线，其中，所述多个光缆干线的至少一个光缆干线具有包括具有相反自旋方向的至少两个单向自旋光纤跨距的光芯。
20.如权利要求10所述的光缆线，其中，光缆干线的总数为奇数。
21.一种实现光纤链路(300)的方法，包括至少提供在第一方向上单向自旋的第一光纤跨距(305(k-1)，305(k+1)，305(k+3)，305(k+5))；至少提供在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的第二光纤跨距(305(k)，305(k+2)，305(k+4)，305(k+6))；以及在其各自的末端将第一和第二跨距连接在一起。
22.一种生产光缆的方法，包括向电缆生产线提供多个光纤，其中，所述多个光纤包括在第一方向上单向自旋的至少第一光纤(305(k-1)，305(k+1)，305(k+3)，305(k+5))，以及在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的至少第二光纤(305(k)，305(k+2)，305(k+4)，305(k+6))。
23.一种实现光缆线的方法，包括形成多个光缆干线(805k，…，805(k+4))，每个包括至少一个光纤跨距(305(k-1)，…，305(k+6))，以及彼此连接光缆干线；其特征在于，形成多个光缆干线的步骤包括形成至少一个第一干线，其包括在第一方向上单向自旋的第一光纤跨距(305(k-1)，305(k+1)，305(k+3)，305(k+5))，以及形成至少一个第二干线，其包括在与第一方向相反的第二方向上单向自旋的第二光纤跨距(305(k)，305(k+2)，305(k+4)，305(k+6))，以及彼此连接光缆干线包括光学链接所述第一光纤跨距和第二光纤跨距。
全文摘要
一种光纤链路(300)，包括彼此连接的多个光纤跨距(30文档编号H04B10/2569GK1902516SQ200480039493
公开日2007年1月24日 申请日期2004年12月16日 优先权日2003年12月30日
发明者艾莱克斯·迪布特, 弗朗西斯科·萨特里, 马尔蒂诺·特拉维格宁 申请人:普雷斯曼电缆及系统能源有限公司