專利名稱：用于減少光纖聯(lián)接損失的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光纖領(lǐng)域的改進(jìn)，特別涉及用于減少光纖聯(lián)接損失的系統(tǒng)和方法的有利方面。
背景技術(shù)：
光纖傳輸線通常包括一種以上類型的光纖。例如，為了得到想要的總色散特性，具有陡的負(fù)色散斜率的逆色散光纖(IDF)可以連接到另一種具有正色散斜率的光纖上。然而，IDF通常具有相對狹窄的模場直徑，而其它類型的光纖，例如一種超大面積光纖(SIA)，它的模場直徑比IDF的模場直徑大的多。如果這兩種光纖彼此直接連接，模場直徑的不匹配導(dǎo)致大量的、令人無法接受的聯(lián)接損失。
已經(jīng)開發(fā)出了一種技術(shù)，用于減少具有不同模場直徑的第一根光纖和第二根光纖之間的聯(lián)接損失，其采用了具有中間模場直徑的橋光纖。第一根光纖連接到橋光纖的第一端，第二根光纖連接到橋光纖的第二端，而不是將第一根光纖直接連接到第二根光纖。依靠第一根光纖、第二根光纖以及橋光纖的各自的特性，采用橋光纖所產(chǎn)生的總的聯(lián)接損失可能明顯地少于第一根光纖直接連接到第二根光纖產(chǎn)生的聯(lián)接損失。例如在Edvold，B.和Gruner-Nielsen，L.的“New Technique for Reducing the Splice Loss to Dispersion CompensatingFiber”，European Conference on Optical Communication，1996中描述了橋光纖技術(shù)。
然而，目前使用的橋光纖以及橋光纖技術(shù)中還存在一些相關(guān)問題。例如，在現(xiàn)行實踐中，橋光纖的典型長度為2米，或更長。由于典型的光纜可以包括許多單個光纖，每一個都連接到單個橋光纖上，在將多個橋光纖包裝至一個標(biāo)準(zhǔn)連接盒時，使用2米長的橋光纖就產(chǎn)生了問題，特別是在現(xiàn)場工作中。另外，盡管目前采用的橋光纖和橋光纖技術(shù)能顯著地減少聯(lián)接損失，然而人們?nèi)匀辉趯ふ夷軌蜻M(jìn)一步降低聯(lián)接損失的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供通過一根超短橋光纖將具有不同模場直徑的第一根和第二根光纖連接起來而減少聯(lián)接損失的技術(shù)。所述超短橋光纖具有介于第一根和第二根光纖的模場直徑之間的中間模場直徑。根據(jù)本發(fā)明的一種方法，超短橋光纖的第一端在第一連接點連接到第一根光纖的前置端。然后，在離第一連接點的預(yù)定距離上，將所述橋光纖切割開來。接著第二根光纖的前置端在第二連接點處連接到橋光纖的切割端。然后，安裝一個單獨的保護(hù)性夾板，用于覆蓋橋光纖和第一、第二連接點。
通過下文的詳細(xì)描述以及附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將更加清楚。
附圖的簡要描述

圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的光纖傳輸線圖。
圖2顯示了圖1的光纖傳輸線中光纖各自的模場。
圖3顯示了現(xiàn)有技術(shù)中對兩根光纖之間的直接連接進(jìn)行包裝的方法。
圖4所示的是根據(jù)本發(fā)明的一方面所提供的一種光纖傳輸線。
圖5顯示了圖4的傳輸線中光纖各自的模場。
圖6顯示了本發(fā)明對連接組合進(jìn)行包裝的方法，其中所述的連接組合包括一根超短的橋光纖。
圖7-14的一系列圖描述了，根據(jù)本發(fā)明的一方面構(gòu)造具有超短橋光纖的光纖傳輸線的方法。
圖15的流程圖顯示了，根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造具有超短橋光纖的光纖傳輸線的方法。
圖16是對采用2米長橋光纖所產(chǎn)生的聯(lián)接損失和采用超短橋光纖所產(chǎn)生的聯(lián)接損失進(jìn)行比較的曲線圖。
圖17中的表格為對采用超短橋光纖產(chǎn)生的聯(lián)接損失和將超大面積光纖(SLA)直接連接到逆色散光纖(IDFx2)產(chǎn)生的聯(lián)接損失進(jìn)行比較。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種用于減少具有不同模場直徑的光纖之間聯(lián)接損失的改進(jìn)方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過采用超短橋光纖連接兩根光纖來減少聯(lián)接損失。本文中的術(shù)語“超短橋光纖”是指一種足夠短的橋光纖，用于包裝經(jīng)連接的光纖，使第一根光纖和橋光纖之間的連接處以及橋光纖和第二根光纖之間的連接處被當(dāng)作一個連接處。
為了便于理解本發(fā)明，首先對現(xiàn)有技術(shù)做一個簡短的介紹。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的一種示例性的光纖傳輸線10，其沒有按照比例畫出。傳輸線10包括第一根光纖12，第二根光纖14以及橋光纖16。橋光纖16的第一端在第一連接點18處連接到第一根光纖12的一個前置端。橋光纖16的第二端在第二連接點20處連接到第二根光纖14的一個前置端。橋光纖16一般為2米或更長。
在目前的一種應(yīng)用中，例如，第一根光纖12是OFS Fitel Super Large AreaFiber(SLA)，第二根光纖是OFS Fitel Intel Inverse Dispersion Fiber(IDF)，橋光纖是OFS Fitel True Wave Fiber。這種連接組合在水下環(huán)境中使用。由于這種特殊環(huán)境的要求，橋光纖16的長度大約為25.0米。一旦形成了兩個連接處18和20，在上述的連接區(qū)域各自進(jìn)行重新涂覆以確保連接18和20足夠堅固并抵抗惡劣的操作環(huán)境。由于需要產(chǎn)生高強(qiáng)度的連接，包括對連接光纖進(jìn)行重新涂覆，這些連接一般必須在工廠中完成。
圖2圖示了第一根光纖12、第二根光纖14以及橋光纖16各自的模場。如圖2中顯示的，第一根光纖模場32有一個較大的直徑，第二根光纖模場34具有相對狹窄的直徑，橋光纖模場36具有中間直徑，其小于第一根光纖模場32的直徑，但是大于第二根光纖模場34的直徑。
如在圖2中進(jìn)一步圖示的，在第一根光纖模場32和橋光纖模場36之間有第一過渡區(qū)38，橋光纖模場36和第二根光纖模場34之間有一第二過渡區(qū)40。兩個過渡區(qū)38和40中的每一個均與一定量的聯(lián)接損失相關(guān)聯(lián)。然而，兩個過渡區(qū)38和40的總的聯(lián)接損失小于不使用橋光纖16而將第一根光纖12直接連接到第二根光纖14所產(chǎn)生的聯(lián)接損失。
正如上面提到的，橋光纖通常在工廠里安裝。然而，比較好的是在現(xiàn)場安裝橋光纖。目前，已經(jīng)有了在工廠之外在一對光纖之間進(jìn)行直接連接和包裝的技術(shù)。然而，在典型的使用橋光纖的連接組合中采用這些方法是不可行的。
圖3描述了一光學(xué)傳輸線50，其采用了現(xiàn)有技術(shù)中對一對光纖之間的直接連接進(jìn)行包裝的方法。光學(xué)傳輸線50包括第一根光纜52和第二根光纜54。光纜52和54各自包括很多單個光纖。為了闡明的需要，單個光纖56和58各自從第一和第二光纜52和54中被延長顯示。第一和第二光纖56和58在連接點60處連接在一起，用X作標(biāo)記，連接點60被保護(hù)性夾板62覆蓋。夾板62安裝后，暴露的光纖56和58，包括連接點60以及保護(hù)性夾板62，經(jīng)纏繞后，包裝在連接盒64中。在此過程中，應(yīng)避免任何劇烈彎曲或作用在光纖56和58上的其它壓力。
對現(xiàn)有技術(shù)中含有橋光纖的連接組合，如圖1所示的連接組合，應(yīng)用圖3所示的裝配方法是不可行的。正如上述討論的，現(xiàn)有技術(shù)中的橋光纖需要有兩個連接，橋光纖的兩端各有一個。在圖3中顯示的裝配方式中需要有兩個保護(hù)性夾板62第一個夾板用來保護(hù)第一光纖56和橋光纖之間的連接，第二個夾板用來保護(hù)橋光纖和第二光纖58之間的連接。然而，一根光纜可能包含很多單個光纖。目前可利用的連接盒沒有足夠大到容納雙倍數(shù)量的保護(hù)性夾板62。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的一方面所提供的光纖傳輸線70。傳輸線包括第一光纖72和第二光纖74，它們通過超短橋光纖76(USBF)彼此連接，超短橋光纖的長度大約為1毫米。第一光纖72的一前置端在第一連接點78處連接到USBF76的第一端，第二光纖76的一前置端在第二連接點80處連接到USBF76的第二端。由于第一、第二連接點78和80距離僅僅為1毫米，使用單個夾板82就可以可以用來覆蓋兩個連接點78和80。
圖5顯示了第一光纖72、第二光纖74以及USBF76各自的模場。正如圖5中所示的，第一光纖模場92具有相對寬的直徑，第二模場94具有相對窄的直徑，USBF模場96具有中間直徑，其比第一光纖模場92的直徑小而比第二光纖模場94的直徑大。
正如在圖5中進(jìn)一步顯示的，在第一光纖模場92和USBF模場96之間有第一過渡區(qū)98，USBF模場96和第二光纖模場94之間有一第二過渡區(qū)100。每一過渡區(qū)98和100與一定數(shù)量的聯(lián)接損失相關(guān)聯(lián)。然而，兩個過渡區(qū)98和100產(chǎn)生的聯(lián)接損失的總量低于不通過USBF96而直接將第一光纖92連接到第二光纖94所產(chǎn)生的聯(lián)接損失，正如下文所述，目前已經(jīng)觀察到，使用USBF96比使用現(xiàn)有技術(shù)中的橋光纖(例如圖1中所示的橋光纖16)更加顯著地減少了聯(lián)接損失。
圖6顯示了本發(fā)明的另一方面所提供的另一種光纖傳輸線110。傳輸線110包括第一光纜112和第二光纜114。每一光纜包括很多單個光纖。為了便于說明，單個光纖116和118各自從第一光纜112和第二光纜114中延伸顯示。
第一和第二光纜116和118通過USBF120在第一和第二連接點122和124處連接，以一對X’為標(biāo)記。第一和第二連接點122和124被單個保護(hù)性夾板126覆蓋。第一和第二光纖116和118，USBF120，第一和第二連接點122和124以及保護(hù)性夾板126被包裝在連接盒128里。
正如圖6中所示的，使用USBF120和單個保護(hù)性夾板126所產(chǎn)生的橋光纖組件，該組件大小幾乎與兩個光纖之間的直接連接處的大小相同。這樣，使用USBF120允許相對較多數(shù)量的橋連接被很好地裝入到一個標(biāo)準(zhǔn)的連接盒126，因而通過使用現(xiàn)有的現(xiàn)場連接設(shè)備，可以更加容易地在現(xiàn)場安裝橋光纖。
圖7-14顯示的一系列圖闡明了根據(jù)本發(fā)明的一方面所提供的USBF技術(shù)。圖7中，制備第一光纖130和橋光纖132用于進(jìn)行連接。所述制備包括剝?nèi)ズ颓懈蠲總€光纖130和132的一端以提供適宜的連接表面。圖8中，使用熔合連接技術(shù)將第一光纖130和橋光纖132在連接點134處連接在一起。從圖7-14中可以看出，在沒有背離本發(fā)明的精神的情況下，第一光纖130或第二光纖138可以是具有較大直徑模場的光纖或者是具有較小直徑模場的光纖。
圖9中，橋光纖132在點136處被切割開，點136離連接點134有預(yù)定的距離。正如上面提到的，目前已經(jīng)確定了連接點134和切割點136之間的適宜距離為1毫米左右。圖10顯示了在橋光纖132切割后第一光纖130和USBF132的圖解。
應(yīng)當(dāng)注意，由于橋光纖132被分離至如此短的長度，橋光纖132的第二端已經(jīng)被剝開，因此，在連接過程中，使用超短橋光纖在該點上節(jié)省了時間。
在圖11中，通過剝?nèi)ズ颓懈罟饫w138的前置端來制備用于連接的第二光纖138。正如圖11中所示的，一管狀的保護(hù)性夾板140已經(jīng)套到第二光纖138上。也可以將夾板140移動到第一光纖130和橋光纖132上。在不背離本發(fā)明的精神的前提下，也可能采用另一種類型的夾板140。夾板140由熱收縮金屬構(gòu)成。在進(jìn)行熱收縮之前，夾板140具有足夠大的內(nèi)徑允許其在待連接光纖上輕易地進(jìn)行移動。
在圖12中，第二光纖138的前置端在第二連接點142處連接到橋光纖132的第二端上。在圖13中，保護(hù)性夾板已經(jīng)被移動到兩個連接點132和142以及USBF132的位置上。在圖14中，源于適宜熱源的熱，例如熱空氣噴嘴，被應(yīng)用到保護(hù)性夾板上，使所述板圍繞著兩個連接點132和142以及USBF132進(jìn)行收縮。
圖15顯示了本發(fā)明的一方面的方法150的流程圖。步驟152中，制備第一光纖的前置端和橋光纖的第一端以進(jìn)行連接。正如上面討論的，這一制備步驟包括剝開和切割光纖末端。如上面進(jìn)一步討論的，第一光纖可以具有較大模場直徑，也可以具有較小模場直徑。
步驟154中，采用適宜的連接技術(shù)，例如熔合連接技術(shù)，在第一連接點處連接第一光纖的前置端和橋光纖的第一端。步驟156中，橋光纖在離第一連接點預(yù)定距離的點上被切割。正如上面所討論的，適宜的預(yù)定距離大約為1毫米。步驟158中，制備連接到橋光纖切割端的第二光纖的前置端。正如上面所討論的，第二光纖的前置端的制備包括剝?nèi)ズ颓懈畹诙饫w。另外，熱收縮的保護(hù)性夾板可以在第二光纖端上、或者切割開的橋光纖和第一光纖上移動。
步驟160中，第二光纖的前置端在第二連接點處連接到橋光纖的切割端。步驟162中，保護(hù)性夾板安裝在第一和第二連接點上。正如上面討論的，如果使用熱收縮的夾板，將其移動到覆蓋第一和第二連接點的位置上，接著加熱所述薄片使其收縮，從而使其緊密地配合在第一和第二連接點上從而完成安裝。
正如上面提到的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了能夠更有效地包裝連接光纖之外，與使用2米長的橋光纖相比，使用USBF顯著地降低了聯(lián)接損失。
圖16顯示的曲線圖170比較了第一和第二樣品光纖傳輸線所測得的聯(lián)接損失。兩個樣品傳輸線均由OFS Fitel Super Large Area(SLA)光纖，用作橋光纖的OFS Fitel True Wave光纖以及用于第二光纖的OFS Fitel InverseDiserpersion(IDF)構(gòu)成。具有很多不同斜度的IDF在商業(yè)上可以購得。在本實施例中使用的IDF具有負(fù)的斜度，為SLA光纖的斜度的兩倍，因此被稱為IDFx2。使用Alcoa-Fujikura GSM-40S現(xiàn)場連接器來完成連接。同時還使用PS-02現(xiàn)場剝離器和CT-03現(xiàn)場切割器。
SLA光纖的模場直徑大約為12微米。IDFx2光纖的模場直徑大約為6微米。True Wave光纖的模場直徑大約為9微米。
每一個樣品傳輸線先由2米長的橋光纖構(gòu)成。接著用GN Model 8000進(jìn)行光時域反射儀測量(OTDR)和用PK Model 220進(jìn)行光譜衰減測量，從而測量聯(lián)接損失。在1550nm和1625nm處進(jìn)行OTDR測量。在波長1500nm至1650nm之間，以5nm的步長進(jìn)行光譜衰減測量。
測試之后，在連接點附近，切開每一樣品傳輸線的橋光纖產(chǎn)生超短橋光纖。將橋光纖的剩余部分切除，然后光纖被重新連接到一起。對每一樣品傳輸線進(jìn)行第二次聯(lián)接損失檢測，在1550nm和1625nm處進(jìn)行OTDR測量，以及在波長1500nm到1650nm之間，以5nm的間隔進(jìn)行光譜衰減測量。
在圖16中，空心棱形框172代表在1550nm和1625nm處對樣品No.1進(jìn)行OTDR測量，所述樣品具有2米長的橋光纖。空心三角形174代表對具有USBF的樣品No.1進(jìn)行相應(yīng)的OTDR測量。實心棱形框176代表對樣品No.1進(jìn)行從波長1500nm至1650nm的光譜衰減測量，所述樣品具有2米長的橋光纖。實心三角形178代表對具有USBF的樣品No.1進(jìn)行相應(yīng)的光譜衰減測量。
此外，圖16中，空心正方形180代表對具有2米長橋光纖的樣品No.2在1550nm和1625nm進(jìn)行OTDR測量?？招膱A圈182代表對具有USBF的樣品No.2進(jìn)行相應(yīng)的OTDR測量。實心正方形184代表對具有2米長橋光纖的樣品No.2進(jìn)行從1500nm到1650nm的光譜衰減測量。實心圈186代表對具有USBF的樣品No.2進(jìn)行相應(yīng)的光譜衰減測量。正如圖16中所示的，與使用2米長的橋光纖相比，使用USBF，導(dǎo)致聯(lián)接損失減少。
圖17顯示了一對表200和220，比較了在產(chǎn)品參數(shù)變化的很多試驗中測量的聯(lián)接損失。上面的表200顯示了在具有USBF的樣品傳輸線中所測量的聯(lián)接損失，下面的表220顯示了在樣品傳輸線中測量的聯(lián)接損失，其中具有較大模場直徑的光纖直接連接到具有較小模場直徑光纖中。較大模場直徑光纖是DP超大面積光纖(SLA)類型，USBF是DL橋光纖類型。較小模場光纖在某些情況下為DV逆色散光纖類型(IDFx2)。在其它情況下，使用DW IDFx2類型。
正如在表200和220中給出的，參數(shù)包括連接器生產(chǎn)商，連接器的型號，連接器的使用以及光纖類型。兩表中給出了在1550nm處最佳的所測到的聯(lián)接損失。在“備注欄”中給出了其他產(chǎn)品參數(shù)和方法的變化。
從圖17的表200和220中可以看到，在很多情況下，與將第一光纖直接連接到第二光纖相比，使用USBF能使聯(lián)接損失明顯減少。此外，還發(fā)現(xiàn)大約7分針就可以制備出USBF，包括完成兩個連接。
前面描述中包括的細(xì)節(jié)能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員完成本發(fā)明。同時應(yīng)該認(rèn)識到，這些描述用于說明本發(fā)明，在這些描述的教導(dǎo)下，對本發(fā)明的許多修飾和變化對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明的范圍僅僅由下文所附的權(quán)利要求進(jìn)行限定，在現(xiàn)有技術(shù)允許的情況下，下文的權(quán)利要求包括盡可能寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的用于制造光纖傳輸線的方法，所述光纖傳輸線包括具有不同模場直徑的第一和第二光纖，其中橋光纖在第一和第二光纖之間連接，橋光纖具有位于第一和第二光纖的模場直徑之間的中間模場直徑，所述改進(jìn)包括(a)將第一光纖的前置端連接到橋光纖的第一端；(b)在第一光纖和橋光纖之間連接處附近，切割橋光纖；(c)將第二光纖的前置端連接到橋光纖的切割端；以及(d)在兩個連接上安裝單個保護(hù)性夾板。
2.如權(quán)利要求1的方法，在兩個連接上安裝保護(hù)性夾板后，還包括進(jìn)行下面步驟(e)將包括兩個連接點以及保護(hù)性夾板的橋光纖包裝入連接盒中。
3.如權(quán)利要求1的方法，在將第一光纖的前置端連接到橋光纖的第一端之前，還包括完成下列步驟制備用于連接的第一光纖的前置端。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中制備用于連接的第一光纖的前置端的步驟包括剝?nèi)ズ颓懈畹谝还饫w的前置端。
5.如權(quán)利要求1的方法，在將第二光纖的前置端連接到橋光纖的第二端之前，進(jìn)一步包括下列步驟制備用于連接的第二光纖的前置端。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中制備用于連接的第二光纖的第二端的前置端的步驟包括剝?nèi)ズ颓懈畹诙饫w的前置端。
7.如權(quán)利要求1的方法，還包括將單個熱收縮保護(hù)性夾板滑動到橋光纖和第一、第二連接上，接著在夾板上施加熱，使其圍繞著橋光纖和第一、第二連接處收縮。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中第一光纖是一種超大面積光纖，第二光纖是一種逆色散光纖。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中橋光纖是一種真波光纖。
全文摘要
本發(fā)明描述了通過超短橋光纖將具有不同模場直徑的第一光纖和第二光纖連接在一起，從而減少聯(lián)接損失的方法。超短橋光纖具有介于第一和第二光纖的模場直徑之間的中間模場直徑。在所描述的一種方法中，超短橋光纖的第一端在第一連接點被連接到第一光纖的前置端。接著橋光纖在離第一連接點預(yù)定距離的位置被切割。第二光纖的前置端接著在第二連接點被連接到橋光纖的切割端。接著安裝單個保護(hù)性夾板，用于覆蓋橋光纖和第一、第二連接點。此外，本發(fā)明還進(jìn)一步描述了包括超短橋光纖的光纖傳輸線。
文檔編號G02B6/255GK1540380SQ20031011778
公開日2004年10月27日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者哈里什·C·錢丹, 正一中野, 哈里什 C 錢丹, 野 申請人:菲特爾美國公司