专利名称：光纤传导过程中抑制色散的方法、专用适配器及安装方法
技术领域：
本发明涉及光学领域，特别涉及光传输过程色散的抑制方法及专用适配器和其组
装方法。
背景技术：
随着光通讯技术的发展，对传输速率要求越来越高，10G以上技术也越来越成熟和 普及，为了成本考虑，很多的基础网络依旧沿用原有的多模光纤传输网络，当然降低成本的 同时，也引来了新的问题，即由于光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的 脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造 成差错。为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。如 附图8所示，另一方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。如附图9 所示，因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要縮短。脉冲展宽是由于多模光纤的模间色 散造成的，多模光纤入射光的角度很多，即模式很多，每一种模式到达光纤终端的时间先后 不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象，引起接收端信号失真。如附图7所示，为了在 现有光纤网络的前提下达到高速和长距离传输的目的，只有减少耦合入多模光纤中的模态 一途，为此系统设备端对光模块端提出了光环行通量(Encircle Flux)的要求，，即激光器 发出光经过聚焦透镜聚焦后耦合入插芯适配器，然后再入多模光纤，要求进入多模光纤的 光通量越集中越好，指标如下在多模光纤的10um的范围内，要能接收到整个激光器入纤 光功率的30%，在多模光纤的22um的范围内，要能接收到整个激光器入纤光功率的81%。 这就要求激光器发出的光必须精准地入射进插芯适配器的插芯(Core)内，并且要求光斑 越小越好(如附图3所示)。但目前存在两个问题l.目前的工艺很难能让激光器和插芯适 配器在焦点处完美结合，特别是XY轴更加敏感，容易出现失焦2.激光器经过球透镜聚焦后 的高斯光束光斑都大于单模光纤的纤芯，这两个问题都无可避免地造成光从插芯的包层透 过，形成包层模，由于适配器的插芯长度很短，一般不会超过5mm，在短短的5mm距离内这些 包层模很难被淘汰，一旦这些包层模从插芯适配器中出来后以高次模的形式进入多模光纤 后，就会出现很严重的模间色散，导致接收端的信号失真(如附图4所示)。
目前也有一些性能优良的IOG光发射模块都是在聚焦透镜或者激光器本身上做 研究，得到发射角更小的激光光束，但都价格不菲。
发明内容
本发明提供的光纤传导过程中抑制色散的方法、专用适配器及安装方法，就是在 这些成熟技术的基础上，另辟溪径，充分利用插芯适配器在整个光纤通讯中的连接地位， 结合环行通量和抗色散的理论，低成本解决现有技术中严重色散导致的信号失真的技术问 题。 本发明为解决上述技术问题而提供的一种光纤传导过程中抑制色散的插芯适配 器，该插芯适配器包括内设台阶孔的适配器尾套，该台阶孔的第一台阶孔内嵌装有陶瓷套筒，该台阶孔位于后端的第二台阶孔内用于紧配合嵌装入射单模陶瓷插芯，插芯底座与适 配器尾套紧配合压装为一体；所述陶瓷套筒内还嵌有中间单模陶瓷插芯，该中间单模陶瓷 插芯两端头均研磨为规则的中间纤心凸起形状，该中间单模陶瓷插芯的端头形状与拟插入 的入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯插入端的端头形状相同。所述中间单模陶瓷插芯 两端的中间纤心凸起形状、拟插入的入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯端头形状均为 半球型，且三者之间的曲率相同，或者所述中间单模陶瓷插芯两端的中间纤心凸起形状、拟 插入的入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯端头形状均为中间纤芯为平头、周围包层为 球面或椎面的形状，且三者之间的曲率相同，所述中间单模陶瓷插芯、入射单模陶瓷插芯及 射出单模陶瓷插芯三者之间的中心偏移量不大于1 li m。 而这种抑制色散的插芯适配器的组装方法包括以下步骤 a.将两端头为中间纤心凸起状的中间单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在陶瓷套 筒的中间部位； b.将插入端为中间纤心凸起状的射出单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在陶瓷套 筒内，使射出单模陶瓷插芯插入端的中间凸起的纤芯与中间单模陶瓷插芯一端中间凸起的 纤芯抵触； c.将插入端为中间纤心凸起状的入射单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在适配器
尾套内孔内，并将该入射单模陶瓷插芯插入端以紧配合方式嵌装在陶瓷套筒内，使射出单
模陶瓷插芯插入端的中间凸起的纤芯与中间单模陶瓷插芯一端中间凸起的纤芯抵触； d.将陶瓷套筒连同嵌装固定的射出单模陶瓷插芯、入射单模陶瓷插芯以及中间单
模陶瓷插芯一起以紧配合方式嵌入适配器尾套内，套筒底座以紧配合方式嵌装在适配器尾
套的尾端。 上述前三个步骤的顺序可以相互对调，在步骤a至步骤d中，安装过程中要求保持 射出单模陶瓷插芯、入射单模陶瓷插芯以及中间单模陶瓷插芯的中心偏移量不大于li;m。 这种光纤传导过程中抑制色散的方法包括以下步骤首先在对接光纤中的入射单
模陶瓷插芯和射出单模陶瓷插芯的头部均研磨成规则的中间纤心凸起形状，并且取至少一
小段中间单模光纤，也可以是两段或两段以上中间单模光纤对接，各段将中间单模光纤两
端头均研磨成规则的中间纤心凸起形状；将入射单模陶瓷插芯、中间单模光纤以及射出单
模陶瓷插芯依次紧配合装入同一陶瓷套筒中，使上述三个光纤之间保持纤心接触，周边包
层空气隔离的状态；并且保证入射单模陶瓷插芯和射出单模陶瓷插芯至少部分柱体嵌入陶
瓷套筒中，以空气隔离消耗包层膜。 本发明与现有技术相比具有以下优点 这些"单纯光"从适配器第二段插芯中会接近9um光斑的平行光斑耦合进多模光
纤，很好地保证了光通量在多模光纤中的集中度，能满足10um的纤芯范围内能接受到30%
以上的光通量，22um的纤芯范围内能接受到81 %以上的光通量的环行通量指标。 耦合进入多模光纤的光入射角度单一，基本都是低次模和基模，基本将模间色散
的危害降到最低。 成本比较低，而且可以在现有插芯适配器上实现，便于改造，避免浪费。
附图1是常规插芯适配器结构的示意图。 附图2是本发明抗色散插芯适配器结构的示意图。 附图3是常规插芯适配器和激光器在理想耦合情况下，观察光进入多模插芯内模 态的示意图。 附图4是常规插芯适配器和激光器在失焦耦合的情况下，观察光进入多模光纤插 芯内模态的示意图。 附图5是本发明插芯适配器和激光器在失焦耦合的情况下观察多模插芯内模态 的示意图。 附图6插芯适配器和多模传输光纤插芯的示意图。
附图7多模光纤的模间色散的形成示意图。 附图8多模光纤的模间色散与光纤信号的传输速率的关系示意图。
附图9多模光纤的模间色散与光纤信号的传输距离的关系示意图。
具体实施例方式
结合上述
本发明的具体实施例。 由图2中可知，这种光纤传导过程中抑制色散的插芯适配器包括内设台阶孔20的 适配器尾套10，该台阶孔20的第一台阶孔21内嵌装有陶瓷套筒40，该台阶孔20位于后端 的第二台阶孔22内用于紧配合嵌装入射单模陶瓷插芯61，插芯底座50与适配器尾套10紧 配合压装为一体；所述陶瓷套筒40内还嵌有中间单模陶瓷插芯60，该中间单模陶瓷插芯60 两端头均研磨为规则的中间纤心凸起形状，该中间单模陶瓷插芯的端头形状与拟插入的入 射单模陶瓷插芯61及射出单模陶瓷插芯62插入端的端头形状相同。所述中间单模陶瓷插 芯60两端的中间纤心凸起形状、拟插入的入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯端头形 状均为半球型，且三者之间的曲率相同。或者所述中间单模陶瓷插芯60两端的中间纤心凸 起形状、拟插入的入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯端头形状均为中间平头周围包层 球面或椎面的形状，且三者之间的曲率相同。 本发明中抑制色散的插芯适配器的组装方法是将两端头为中间纤心凸起状的中
间单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在陶瓷套筒的中间部位；将插入端为中间纤心凸起状的 射出单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在陶瓷套筒内，使射出单模陶瓷插芯插入端的中间凸
起的纤芯与中间单模陶瓷插芯一端的中间凸起的纤芯抵触；将插入端为中间纤心凸起状的 入射单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在适配器尾套内孔内，并将该入射单模陶瓷插芯插入
端以紧配合方式嵌装在陶瓷套筒内，使射出单模陶瓷插芯插入端的中间凸起的纤芯与中间 单模陶瓷插芯一端的中间凸起的纤芯抵触；将陶瓷套筒连同嵌装固定的射出单模陶瓷插 芯、入射单模陶瓷插芯以及中间单模陶瓷插芯一起以紧配合方式嵌入适配器尾套内，套筒
底座以紧配合方式嵌装在适配器尾套的尾端，在安装过程中要求保持射出单模陶瓷插芯、 入射单模陶瓷插芯以及中间单模陶瓷插芯的中心偏移量不大于1 ii m。将高精度的入射单模
陶瓷插芯压入适配器尾套内，二者之间采用紧配合，将陶瓷套筒套在入射单模陶瓷插芯上， 再将射出单模陶瓷插芯插进陶瓷套筒，接着将插芯底座与适配器尾套压配成一体。陶瓷套 筒可以保证两段陶瓷插芯之间的紧密同轴配合。当光耦合入插芯适配器的入射单模陶瓷插芯的包层后，会在入射单模陶瓷插芯和射出单模陶瓷插芯的接合处被损耗掉，这样从射出 单模陶瓷插芯出来的光几乎就是单一模态的光，当单一模态的光入射进多模光纤后，在多 模光纤内就会有小的模间色散。从而保证传输信号能在多模光纤内高速长传输距离传输。
这种光纤传导过程中抑制色散插芯适配器的抑制原理是将入射单模陶瓷插芯、 中间单模光纤以及射出单模陶瓷插芯依次紧配合装入同一陶瓷套筒中，使上述三个光纤之
间保持纤心接触，周边包层空气隔离的状态；并且保证入射单模陶瓷插芯和射出单模陶瓷 插芯至少部分柱体嵌入陶瓷套筒中，以空气隔离消耗包层膜。 将陶瓷插芯分成两段，且接触的地方都研磨成球面，然后再将这两段插芯用精度 很高的陶瓷套筒对接起来。当激光器发出光后通过球透镜聚焦后耦合进入第一段单模插芯 (入射单模陶瓷插芯)，但由于聚焦后的高斯光束大于光纤纤芯(Core)甚至模场直径(Mode FieldDiameter)，因此不可避免地会有一部分光从光纤包层(Cladding)透过，这部分光叫 包层模(参考附图6的插芯结构)，当这些包层模传输到第一段插芯和第二包层模态段插芯 之间的结合处时，由于两段插芯除了纤芯(core)之间连接外，包层之间基本就是断开的空 气介质，因此这部分包层模基本会在连接处被空气介质损耗掉，只剩在纤芯中传输的光才 能耦合进第二条光纤插芯，因此在第二条光纤插芯中传输的激光几乎是没有任何高次模的 低次和基模光(参考附图5)， 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种光纤传导过程中抑制色散的方法，其特征在于本方法包括以下步骤A.首先在对接光纤中的入射单模陶瓷插芯和射出单模陶瓷插芯的头部均研磨成规则的中间纤心凸起形状，并且取至少一小段中间单模光纤，将两端头均研磨成规则的中间纤心凸起形状；B.将入射单模陶瓷插芯、中间单模光纤以及射出单模陶瓷插芯依次紧配合装入同一陶瓷套筒中，使上述三个光纤之间保持纤心接触，周边包层空气隔离的状态；并且保证入射单模陶瓷插芯和射出单模陶瓷插芯至少部分柱体嵌入陶瓷套筒中，以空气隔离消耗包层膜。
2. 根据权利要求1所述光纤传导过程中抑制色散的方法，其特征在于步骤A中所述 的中间纤心凸起形状为球面，并且入射单模陶瓷插芯、中间单模光纤以及射出单模陶瓷插 芯端头的球面曲率一致。
3. 根据权利要求1所述光纤传导过程中抑制色散的方法，其特征在于步骤A中所述 中间纤心凸起形状为中间纤芯为平头、周围包层为球面或椎面的形状，并且入射单模陶瓷 插芯、中间单模光纤以及射出单模陶瓷插芯端头的球面曲率一致。
4. 一种光纤传导过程中抑制色散的插芯适配器，包括内设台阶孔(20)的适配器尾套 (IO)，该台阶孔(20)的第一台阶孔(21)内嵌装有陶瓷套筒(40)，其特征在于该台阶孔 (20)位于后端的第二台阶孔(22)内用于紧配合嵌装入射单模陶瓷插芯(61)，插芯底座 (50)与适配器尾套(10)紧配合压装为一体；所述陶瓷套筒(40)内还嵌有中间单模陶瓷插 芯(60)，该中间单模陶瓷插芯(60)两端头均研磨为规则的中间纤心凸起形状，该中间单模 陶瓷插芯的端头形状与拟插入的入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯插入端的端头形 状相同。
5. 根据权利要求4所述光纤传导过程中抑制色散的插芯适配器，其特征在于所述中 间单模陶瓷插芯(60)两端的中间纤心凸起形状、拟插入的入射单模陶瓷插芯及射出单模 陶瓷插芯端头形状均为半球型，且三者之间的曲率相同。
6. 根据权利要求4所述光纤传导过程中抑制色散的插芯适配器，其特征在于所述中 间单模陶瓷插芯(60)两端的中间纤心凸起形状、拟插入的入射单模陶瓷插芯及射出单模 陶瓷插芯端头形状均为中间纤芯为平头、周围包层球面或椎面的形状，且三者之间的曲率 相同。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述光纤传导过程中抑制色散的插芯适配器，其特征 在于所述中间单模陶瓷插芯(60)、入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯三者之间的中 心偏移量不大于1 y m。
8. —种抑制色散的插芯适配器的组装方法，其特征在于该方法包括以下步骤a. 将两端头为中间纤心凸起状的中间单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在陶瓷套筒的 中间部位；b. 将插入端为中间纤心凸起状的射出单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在陶瓷套筒内， 使射出单模陶瓷插芯插入端的中间凸起的纤芯与中间单模陶瓷插芯一端的中间凸起的纤 芯抵触；c. 将插入端为中间纤心凸起状的入射单模陶瓷插芯以紧配合方式嵌装在适配器尾套 内孔内，并将该入射单模陶瓷插芯插入端以紧配合方式嵌装在陶瓷套筒内，使射出单模陶 瓷插芯插入端的中间凸起的纤芯与中间单模陶瓷插芯一端的中间凸起的纤芯抵触；d.将陶瓷套筒连同嵌装固定的射出单模陶瓷插芯、入射单模陶瓷插芯以及中间单模陶 瓷插芯一起以紧配合方式嵌入适配器尾套内，套筒底座以紧配合方式嵌装在适配器尾套的 尾端。
9. 根据权利要求8所述抑制色散的插芯适配器的组装方法，其特征在于步骤a与步 骤b以及步骤a与步骤c的顺序相互对调。
10. 根据权利要求8或9所述抑制色散的插芯适配器的组装方法，其特征在于在步骤 a至步骤d中，保持射出单模陶瓷插芯、入射单模陶瓷插芯以及中间单模陶瓷插芯的中心偏 移量不大于liim。
全文摘要
一种光纤传导过程中抑制色散的插芯适配器包括适配器尾套(10)、陶瓷套筒(40)、入射单模陶瓷插芯(61)，陶瓷套筒(40)内嵌有中间单模陶瓷插芯(60)，该中间单模陶瓷插芯(60)两端头、入射单模陶瓷插芯及射出单模陶瓷插芯插入端均研磨为规则的中间纤心凸起的球面形状，上述三个光纤之间保持纤心接触，周边包层空气隔离的状态；以空气隔离消耗包层膜。本发明很好地保证了光通量在多模光纤中的集中度，耦合进入多模光纤的光入射角度单一，基本都是低次模和基模，基本将模间色散的危害降到最低，并且成本比较低，而且可以在现有插芯适配器上实现，便于改造，避免浪费。
文档编号G02B6/38GK101713849SQ200910310789
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者成焕成, 高兴有 申请人:深圳市惠富康光通信有限公司