专利名称：用于减少光纤联接损失的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及光纤领域的改进，特别涉及用于减少光纤联接损失的系统和方法的有利方面。
背景技术：
光纤传输线通常包括一种以上类型的光纤。例如，为了得到想要的总色散特性，具有陡的负色散斜率的逆色散光纤(IDF)可以连接到另一种具有正色散斜率的光纤上。然而，IDF通常具有相对狭窄的模场直径，而其它类型的光纤，例如一种超大面积光纤(SIA)，它的模场直径比IDF的模场直径大的多。如果这两种光纤彼此直接连接，模场直径的不匹配导致大量的、令人无法接受的联接损失。
已经开发出了一种技术，用于减少具有不同模场直径的第一根光纤和第二根光纤之间的联接损失，其采用了具有中间模场直径的桥光纤。第一根光纤连接到桥光纤的第一端，第二根光纤连接到桥光纤的第二端，而不是将第一根光纤直接连接到第二根光纤。依靠第一根光纤、第二根光纤以及桥光纤的各自的特性，采用桥光纤所产生的总的联接损失可能明显地少于第一根光纤直接连接到第二根光纤产生的联接损失。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中描述了桥光纤技术。
然而，目前使用的桥光纤以及桥光纤技术中还存在一些相关问题。例如，在现行实践中，桥光纤的典型长度为2米，或更长。由于典型的光缆可以包括许多单个光纤，每一个都连接到单个桥光纤上，在将多个桥光纤包装至一个标准连接盒时，使用2米长的桥光纤就产生了问题，特别是在现场工作中。另外，尽管目前采用的桥光纤和桥光纤技术能显著地减少联接损失，然而人们仍然在寻找能够进一步降低联接损失的方法。
发明内容
本发明提供通过一根超短桥光纤将具有不同模场直径的第一根和第二根光纤连接起来而减少联接损失的技术。所述超短桥光纤具有介于第一根和第二根光纤的模场直径之间的中间模场直径。根据本发明的一种方法，超短桥光纤的第一端在第一连接点连接到第一根光纤的前置端。然后，在离第一连接点的预定距离上，将所述桥光纤切割开来。接着第二根光纤的前置端在第二连接点处连接到桥光纤的切割端。然后，安装一个单独的保护性夹板，用于覆盖桥光纤和第一、第二连接点。
通过下文的详细描述以及附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚。
附图的简要描述
图1显示了现有技术的光纤传输线图。
图2显示了图1的光纤传输线中光纤各自的模场。
图3显示了现有技术中对两根光纤之间的直接连接进行包装的方法。
图4所示的是根据本发明的一方面所提供的一种光纤传输线。
图5显示了图4的传输线中光纤各自的模场。
图6显示了本发明对连接组合进行包装的方法，其中所述的连接组合包括一根超短的桥光纤。
图7-14的一系列图描述了，根据本发明的一方面构造具有超短桥光纤的光纤传输线的方法。
图15的流程图显示了，根据本发明的另一方面构造具有超短桥光纤的光纤传输线的方法。
图16是对采用2米长桥光纤所产生的联接损失和采用超短桥光纤所产生的联接损失进行比较的曲线图。
图17中的表格为对采用超短桥光纤产生的联接损失和将超大面积光纤(SLA)直接连接到逆色散光纤(IDFx2)产生的联接损失进行比较。
具体实施例方式
本发明提供了一种用于减少具有不同模场直径的光纤之间联接损失的改进方法。根据本发明的一方面，通过采用超短桥光纤连接两根光纤来减少联接损失。本文中的术语“超短桥光纤”是指一种足够短的桥光纤，用于包装经连接的光纤，使第一根光纤和桥光纤之间的连接处以及桥光纤和第二根光纤之间的连接处被当作一个连接处。
为了便于理解本发明，首先对现有技术做一个简短的介绍。图1显示了现有技术中的一种示例性的光纤传输线10，其没有按照比例画出。传输线10包括第一根光纤12，第二根光纤14以及桥光纤16。桥光纤16的第一端在第一连接点18处连接到第一根光纤12的一个前置端。桥光纤16的第二端在第二连接点20处连接到第二根光纤14的一个前置端。桥光纤16一般为2米或更长。
在目前的一种应用中，例如，第一根光纤12是OFS Fitel Super Large AreaFiber(SLA)，第二根光纤是OFS Fitel Intel Inverse Dispersion Fiber(IDF)，桥光纤是OFS Fitel True Wave Fiber。这种连接组合在水下环境中使用。由于这种特殊环境的要求，桥光纤16的长度大约为25.0米。一旦形成了两个连接处18和20，在上述的连接区域各自进行重新涂覆以确保连接18和20足够坚固并抵抗恶劣的操作环境。由于需要产生高强度的连接，包括对连接光纤进行重新涂覆，这些连接一般必须在工厂中完成。
图2图示了第一根光纤12、第二根光纤14以及桥光纤16各自的模场。如图2中显示的，第一根光纤模场32有一个较大的直径，第二根光纤模场34具有相对狭窄的直径，桥光纤模场36具有中间直径，其小于第一根光纤模场32的直径，但是大于第二根光纤模场34的直径。
如在图2中进一步图示的，在第一根光纤模场32和桥光纤模场36之间有第一过渡区38，桥光纤模场36和第二根光纤模场34之间有一第二过渡区40。两个过渡区38和40中的每一个均与一定量的联接损失相关联。然而，两个过渡区38和40的总的联接损失小于不使用桥光纤16而将第一根光纤12直接连接到第二根光纤14所产生的联接损失。
正如上面提到的，桥光纤通常在工厂里安装。然而，比较好的是在现场安装桥光纤。目前，已经有了在工厂之外在一对光纤之间进行直接连接和包装的技术。然而，在典型的使用桥光纤的连接组合中采用这些方法是不可行的。
图3描述了一光学传输线50，其采用了现有技术中对一对光纤之间的直接连接进行包装的方法。光学传输线50包括第一根光缆52和第二根光缆54。光缆52和54各自包括很多单个光纤。为了阐明的需要，单个光纤56和58各自从第一和第二光缆52和54中被延长显示。第一和第二光纤56和58在连接点60处连接在一起，用X作标记，连接点60被保护性夹板62覆盖。夹板62安装后，暴露的光纤56和58，包括连接点60以及保护性夹板62，经缠绕后，包装在连接盒64中。在此过程中，应避免任何剧烈弯曲或作用在光纤56和58上的其它压力。
对现有技术中含有桥光纤的连接组合，如图1所示的连接组合，应用图3所示的装配方法是不可行的。正如上述讨论的，现有技术中的桥光纤需要有两个连接，桥光纤的两端各有一个。在图3中显示的装配方式中需要有两个保护性夹板62第一个夹板用来保护第一光纤56和桥光纤之间的连接，第二个夹板用来保护桥光纤和第二光纤58之间的连接。然而，一根光缆可能包含很多单个光纤。目前可利用的连接盒没有足够大到容纳双倍数量的保护性夹板62。
图4显示了根据本发明的一方面所提供的光纤传输线70。传输线包括第一光纤72和第二光纤74，它们通过超短桥光纤76(USBF)彼此连接，超短桥光纤的长度大约为1毫米。第一光纤72的一前置端在第一连接点78处连接到USBF76的第一端，第二光纤76的一前置端在第二连接点80处连接到USBF76的第二端。由于第一、第二连接点78和80距离仅仅为1毫米，使用单个夹板82就可以可以用来覆盖两个连接点78和80。
图5显示了第一光纤72、第二光纤74以及USBF76各自的模场。正如图5中所示的，第一光纤模场92具有相对宽的直径，第二模场94具有相对窄的直径，USBF模场96具有中间直径，其比第一光纤模场92的直径小而比第二光纤模场94的直径大。
正如在图5中进一步显示的，在第一光纤模场92和USBF模场96之间有第一过渡区98，USBF模场96和第二光纤模场94之间有一第二过渡区100。每一过渡区98和100与一定数量的联接损失相关联。然而，两个过渡区98和100产生的联接损失的总量低于不通过USBF96而直接将第一光纤92连接到第二光纤94所产生的联接损失，正如下文所述，目前已经观察到，使用USBF96比使用现有技术中的桥光纤(例如图1中所示的桥光纤16)更加显著地减少了联接损失。
图6显示了本发明的另一方面所提供的另一种光纤传输线110。传输线110包括第一光缆112和第二光缆114。每一光缆包括很多单个光纤。为了便于说明，单个光纤116和118各自从第一光缆112和第二光缆114中延伸显示。
第一和第二光缆116和118通过USBF120在第一和第二连接点122和124处连接，以一对X’为标记。第一和第二连接点122和124被单个保护性夹板126覆盖。第一和第二光纤116和118，USBF120，第一和第二连接点122和124以及保护性夹板126被包装在连接盒128里。
正如图6中所示的，使用USBF120和单个保护性夹板126所产生的桥光纤组件，该组件大小几乎与两个光纤之间的直接连接处的大小相同。这样，使用USBF120允许相对较多数量的桥连接被很好地装入到一个标准的连接盒126，因而通过使用现有的现场连接设备，可以更加容易地在现场安装桥光纤。
图7-14显示的一系列图阐明了根据本发明的一方面所提供的USBF技术。图7中，制备第一光纤130和桥光纤132用于进行连接。所述制备包括剥去和切割每个光纤130和132的一端以提供适宜的连接表面。图8中，使用熔合连接技术将第一光纤130和桥光纤132在连接点134处连接在一起。从图7-14中可以看出，在没有背离本发明的精神的情况下，第一光纤130或第二光纤138可以是具有较大直径模场的光纤或者是具有较小直径模场的光纤。
图9中，桥光纤132在点136处被切割开，点136离连接点134有预定的距离。正如上面提到的，目前已经确定了连接点134和切割点136之间的适宜距离为1毫米左右。图10显示了在桥光纤132切割后第一光纤130和USBF132的图解。
应当注意，由于桥光纤132被分离至如此短的长度，桥光纤132的第二端已经被剥开，因此，在连接过程中，使用超短桥光纤在该点上节省了时间。
在图11中，通过剥去和切割光纤138的前置端来制备用于连接的第二光纤138。正如图11中所示的，一管状的保护性夹板140已经套到第二光纤138上。也可以将夹板140移动到第一光纤130和桥光纤132上。在不背离本发明的精神的前提下，也可能采用另一种类型的夹板140。夹板140由热收缩金属构成。在进行热收缩之前，夹板140具有足够大的内径允许其在待连接光纤上轻易地进行移动。
在图12中，第二光纤138的前置端在第二连接点142处连接到桥光纤132的第二端上。在图13中，保护性夹板已经被移动到两个连接点132和142以及USBF132的位置上。在图14中，源于适宜热源的热，例如热空气喷嘴，被应用到保护性夹板上，使所述板围绕着两个连接点132和142以及USBF132进行收缩。
图15显示了本发明的一方面的方法150的流程图。步骤152中，制备第一光纤的前置端和桥光纤的第一端以进行连接。正如上面讨论的，这一制备步骤包括剥开和切割光纤末端。如上面进一步讨论的，第一光纤可以具有较大模场直径，也可以具有较小模场直径。
步骤154中，采用适宜的连接技术，例如熔合连接技术，在第一连接点处连接第一光纤的前置端和桥光纤的第一端。步骤156中，桥光纤在离第一连接点预定距离的点上被切割。正如上面所讨论的，适宜的预定距离大约为1毫米。步骤158中，制备连接到桥光纤切割端的第二光纤的前置端。正如上面所讨论的，第二光纤的前置端的制备包括剥去和切割第二光纤。另外，热收缩的保护性夹板可以在第二光纤端上、或者切割开的桥光纤和第一光纤上移动。
步骤160中，第二光纤的前置端在第二连接点处连接到桥光纤的切割端。步骤162中，保护性夹板安装在第一和第二连接点上。正如上面讨论的，如果使用热收缩的夹板，将其移动到覆盖第一和第二连接点的位置上，接着加热所述薄片使其收缩，从而使其紧密地配合在第一和第二连接点上从而完成安装。
正如上面提到的，已经发现，除了能够更有效地包装连接光纤之外，与使用2米长的桥光纤相比，使用USBF显著地降低了联接损失。
图16显示的曲线图170比较了第一和第二样品光纤传输线所测得的联接损失。两个样品传输线均由OFS Fitel Super Large Area(SLA)光纤，用作桥光纤的OFS Fitel True Wave光纤以及用于第二光纤的OFS Fitel InverseDiserpersion(IDF)构成。具有很多不同斜度的IDF在商业上可以购得。在本实施例中使用的IDF具有负的斜度，为SLA光纤的斜度的两倍，因此被称为IDFx2。使用Alcoa-Fujikura GSM-40S现场连接器来完成连接。同时还使用PS-02现场剥离器和CT-03现场切割器。
SLA光纤的模场直径大约为12微米。IDFx2光纤的模场直径大约为6微米。True Wave光纤的模场直径大约为9微米。
每一个样品传输线先由2米长的桥光纤构成。接着用GN Model 8000进行光时域反射仪测量(OTDR)和用PK Model 220进行光谱衰减测量，从而测量联接损失。在1550nm和1625nm处进行OTDR测量。在波长1500nm至1650nm之间，以5nm的步长进行光谱衰减测量。
测试之后，在连接点附近，切开每一样品传输线的桥光纤产生超短桥光纤。将桥光纤的剩余部分切除，然后光纤被重新连接到一起。对每一样品传输线进行第二次联接损失检测，在1550nm和1625nm处进行OTDR测量，以及在波长1500nm到1650nm之间，以5nm的间隔进行光谱衰减测量。
在图16中，空心棱形框172代表在1550nm和1625nm处对样品No.1进行OTDR测量，所述样品具有2米长的桥光纤。空心三角形174代表对具有USBF的样品No.1进行相应的OTDR测量。实心棱形框176代表对样品No.1进行从波长1500nm至1650nm的光谱衰减测量，所述样品具有2米长的桥光纤。实心三角形178代表对具有USBF的样品No.1进行相应的光谱衰减测量。
此外，图16中，空心正方形180代表对具有2米长桥光纤的样品No.2在1550nm和1625nm进行OTDR测量。空心圆圈182代表对具有USBF的样品No.2进行相应的OTDR测量。实心正方形184代表对具有2米长桥光纤的样品No.2进行从1500nm到1650nm的光谱衰减测量。实心圈186代表对具有USBF的样品No.2进行相应的光谱衰减测量。正如图16中所示的，与使用2米长的桥光纤相比，使用USBF，导致联接损失减少。
图17显示了一对表200和220，比较了在产品参数变化的很多试验中测量的联接损失。上面的表200显示了在具有USBF的样品传输线中所测量的联接损失，下面的表220显示了在样品传输线中测量的联接损失，其中具有较大模场直径的光纤直接连接到具有较小模场直径光纤中。较大模场直径光纤是DP超大面积光纤(SLA)类型，USBF是DL桥光纤类型。较小模场光纤在某些情况下为DV逆色散光纤类型(IDFx2)。在其它情况下，使用DW IDFx2类型。
正如在表200和220中给出的，参数包括连接器生产商，连接器的型号，连接器的使用以及光纤类型。两表中给出了在1550nm处最佳的所测到的联接损失。在“备注栏”中给出了其他产品参数和方法的变化。
从图17的表200和220中可以看到，在很多情况下，与将第一光纤直接连接到第二光纤相比，使用USBF能使联接损失明显减少。此外，还发现大约7分针就可以制备出USBF，包括完成两个连接。
前面描述中包括的细节能够使本领域技术人员完成本发明。同时应该认识到，这些描述用于说明本发明，在这些描述的教导下，对本发明的许多修饰和变化对本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，本发明的范围仅仅由下文所附的权利要求进行限定，在现有技术允许的情况下，下文的权利要求包括尽可能宽的范围。
权利要求
1.一种改进的用于制造光纤传输线的方法，所述光纤传输线包括具有不同模场直径的第一和第二光纤，其中桥光纤在第一和第二光纤之间连接，桥光纤具有位于第一和第二光纤的模场直径之间的中间模场直径，所述改进包括(a)将第一光纤的前置端连接到桥光纤的第一端；(b)在第一光纤和桥光纤之间连接处附近，切割桥光纤；(c)将第二光纤的前置端连接到桥光纤的切割端；以及(d)在两个连接上安装单个保护性夹板。
2.如权利要求1的方法，在两个连接上安装保护性夹板后，还包括进行下面步骤(e)将包括两个连接点以及保护性夹板的桥光纤包装入连接盒中。
3.如权利要求1的方法，在将第一光纤的前置端连接到桥光纤的第一端之前，还包括完成下列步骤制备用于连接的第一光纤的前置端。
4.如权利要求3的方法，其中制备用于连接的第一光纤的前置端的步骤包括剥去和切割第一光纤的前置端。
5.如权利要求1的方法，在将第二光纤的前置端连接到桥光纤的第二端之前，进一步包括下列步骤制备用于连接的第二光纤的前置端。
6.如权利要求5的方法，其中制备用于连接的第二光纤的第二端的前置端的步骤包括剥去和切割第二光纤的前置端。
7.如权利要求1的方法，还包括将单个热收缩保护性夹板滑动到桥光纤和第一、第二连接上，接着在夹板上施加热，使其围绕着桥光纤和第一、第二连接处收缩。
8.如权利要求1的方法，其中第一光纤是一种超大面积光纤，第二光纤是一种逆色散光纤。
9.如权利要求8的方法，其中桥光纤是一种真波光纤。
全文摘要
本发明描述了通过超短桥光纤将具有不同模场直径的第一光纤和第二光纤连接在一起，从而减少联接损失的方法。超短桥光纤具有介于第一和第二光纤的模场直径之间的中间模场直径。在所描述的一种方法中，超短桥光纤的第一端在第一连接点被连接到第一光纤的前置端。接着桥光纤在离第一连接点预定距离的位置被切割。第二光纤的前置端接着在第二连接点被连接到桥光纤的切割端。接着安装单个保护性夹板，用于覆盖桥光纤和第一、第二连接点。此外，本发明还进一步描述了包括超短桥光纤的光纤传输线。
文档编号G02B6/255GK1540380SQ20031011778
公开日2004年10月27日 申请日期2003年12月11日 优先权日2002年12月12日
发明者哈里什·C·钱丹, 正一中野, 哈里什 C 钱丹, 野 申请人:菲特尔美国公司