способ увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи

Формула изобретения

Способ увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи, заключающийся в том, что у градиентного многомодового оптического волокна материал сердцевины легируют нелинейной присадкой, отличающийся тем, что материал сердцевины легируют только в пределах пятна основной моды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи.

Известен способ [1-6] увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи, заключающийся в том, что к многомодовому оптическому волокну через согласующее устройство подключают одномодовый источник излучения (лазер). При изготовлении многомодового оптического волокна, за счет особенностей технологии изготовления заготовок, имеет место провал профиля показателя преломления оптического волокна по оси (фиг.1 [3]). При вводе оптического излучения одномодового источника в многомодовое волокно с таким профилем в волокне распространяются две группы мод: моды низшего порядка и моды высшего порядка, в которых скорости распространения мод существенно различаются. Это приводит к дифференциальной модовой задержке, ограничивающей полосу пропускания. Согласующее устройство обеспечивает преимущественное возбуждение мод одной группы, что в значительной мере подавляет эффект дифференциальной модовой задержки в начале линии. Однако при использовании пассивных устройств подавление мод высшего порядка согласующим устройством приводит к значительным потерям мощности оптического излучения на вводе. Кроме того, вследствие связи мод, возрастающей из-за нерегулярности волокна, при распространении оптического излучения в волокне доля мощности мод высшего порядка возрастает, что ведет к дополнительному увеличению дифференциальной модовой дисперсии с увеличением длины линии и, соответственно, к ограничению полосы пропускания.

Известен способ [7] увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи, заключающийся в том, что в процессе изготовления многомодового оптического волокна измеряют параметры волокна и по результатам измерений этих параметров изменяют профиль показателя преломления многомодового оптического волокна так, чтобы дифференциальная модовая задержка была минимальна. Стоимость многомодовых оптических волокон, изготовленных с применением данного способа, существенно возрастает. При этом полоса пропускания ограничена значением полосы пропускания многомодового волокна с идеальным параболическим профилем без провала по оси, которое ниже значения полосы пропускания в одномодовом режиме.

Известен способ [8] увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи, заключающийся в том, что сердцевину градиентного многомодового оптического волокна легируют нелинейной присадкой, формируя заданный профиль показателя преломления и заданный профиль коэффициента рамановского усиления, совместно с оптическим излучением на рабочей длине волны передают по нему оптическое излучение накачки, обеспечивающее рамановское усиление мощности оптического сигнала на рабочей длине волны. Вследствие керровской нелинейности показатель преломления в сердцевине возрастает пропорционально распределению оптической мощности и профиль показателя преломления оптического волокна изменяется (Фиг.2 [8]). За счет явления самофокусировки мощность оптического излучения перераспределяется между модами высшего и низшего порядков. Отношение мощности основной моды к мощности мод высшего порядка возрастает, что и обеспечивает увеличение полосы пропускания. Однако поскольку нелинейная присадка распределена по всей сердцевине, то увеличение показателя преломления будет иметь место и за пределами пятна основной моды, что ограничивает рост этого отношения и, соответственно, полосу пропускания. Кроме того, это требует для формирования в волокне нелинейного режима значительных уровней суммарной оптической мощности в сердцевине.

Сущностью предлагаемого изобретения является увеличение полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи и расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи у градиентного многомодового оптического волокна материал сердцевины легируют нелинейной присадкой, при этом материал сердцевины легируют только в пределах пятна основной моды.

На фиг.1 изображен профиль показателя преломления многомодового оптического волокна; на фиг.2 изображен профиль показателя преломления многомодового оптического волокна, легированного нелинейной присадкой, при передаче оптического излучения на рабочей длине волны и оптического излучения накачки; на фиг.3 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа; на фиг.4 изображено изменение профиля показателя преломления многомодового оптического волокна, легированного в пределах пятна основной моды нелинейной присадкой, при возбуждении одномодовым источником оптического излучения.

Устройство содержит градиентное многомодовое оптическое волокно с оболочкой 1 и сердцевиной 2, легированной нелинейной присадкой в пределах пятна основной моды 3.

Устройство работает следующим образом. При подключении лазера преимущественно возбуждается основная мода. Показатель преломления материала сердцевины, легированного нелинейной присадкой, возрастает пропорционально распределению мощности оптического излучения. Поскольку материал сердцевины легирован в пределах пятна основной моды, то показатель преломления увеличивается только в этой области (фиг.4). В результате этого за счет явления самофокусировки формируется практически одномодовый режим, что обеспечивает увеличение полосы пропускания.

За счет «квазиодномодового» режима передачи предлагаемый способ обеспечивает увеличение отношения мощности основной моды к мощности мод высшего порядка и, соответственно, полосы пропускания по сравнению с известным. Кроме того, преимущественное распространение основной моды снижает порог оптической мощности, необходимой для формирования в волокне нелинейного режима. Также за счет легирования материала сердцевины вблизи оси и формирования нелинейного режима снижается дифференциальная модовая задержка многомодового оптического волокна с провалом по оси. Все это расширяет область применения способа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Duser M., Bayvel P. 2.5 Gbit/s transmission over 4.5 km of 62.5 m multimode fiber using centre launch technique.- Electronics letters, Vol.36, No 1, 2000.

2. Hackert M. J. Characterizing multimode fiber bandwidth for Gigabit Ethernet applications. - Corning, WP4062, august, 2001.

3. US 4723828.

4. US 6580543.

5. US 6556329 В1.

6. СА 2388997.

7. WO 2007/043060 A1.

8. WO 2005/086300 A2.