RU2264638C1

RU2264638C1 - Method for increasing bandwidth of multi-mode fiber-optic communication line

Info

Publication number: RU2264638C1
Application number: RU2004114364/09A
Authority: RU
Inventors: В.А. Андреев (RU); В.А. Андреев; В.А. Бурдин (RU); В.А. Бурдин; А.В. Бурдин (RU); А.В. Бурдин
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-11-20

Abstract

FIELD: fiber-optic communication lines.

SUBSTANCE: in the method, next to main multi-mode optic fiber to communication line a compensating multi-mode optic fiber is placed, profile of which is selected dependently on profile of main multi-mode optic fiber, while depth, width and shape of axial space of profile of diffraction coefficient of compensating multi-mode optic fiber is selected so, that differential mode delay between groups of lower order modes and higher order modes in main and compensating multi-mode optic fibers had opposite signs.

EFFECT: broader functional capabilities.

3 dwg

Description

Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи.The invention relates to a fiber optic communication technique and can be used to increase the bandwidth of a multimode fiber optic transmission line.

Известен способ [1-6] увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи, заключающийся в том, что к многомодовому оптическому волокну через специальное согласующее устройство подключают одномодовый источник излучения (лазер). При изготовлении многомодового оптического волокна методом MCVD, за счет особенностей технологии 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 таком 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. Специальное согласующее устройство обеспечивает преимущественное возбуждение мод одной группы, что в значительной мере подавляет эффект дифференциальной модовой задержки в начале линии. Однако из-за связи мод на нерегулярностях при распространении оптического излучения в многомодовом волокне происходит перераспределение мощности между модами. Как следствие, при удалении от ввода дифференциальная модовая задержка снова становится существенной, что ограничивает длину многомодовой оптической линии передачи, на которой возможно увеличение полосы пропускания данным способом.The known method [1-6] increasing the bandwidth of a multimode fiber optic transmission line, which consists in the fact that a multimode optical fiber through a special matching device connects a single-mode radiation source (laser). In the manufacture of multimode optical fiber by the MCVD method, due to the characteristics of the technology, there is a failure of the profile of the refractive index of the optical fiber along the axis (Fig. 1 [3]). When optical radiation from a single-mode source is introduced into a multimode fiber with such a profile, two groups of modes propagate in such a fiber: lower-order modes and higher-order modes, in which the propagation velocities of the modes differ significantly. This results in differential mode delay limiting the bandwidth. A special matching device provides predominant mode excitation of one group, which significantly suppresses the effect of differential mode delay at the beginning of the line. However, due to the coupling of modes on irregularities during the propagation of optical radiation in a multimode fiber, power is redistributed between the modes. As a result, when moving away from the input, the differential mode delay again becomes significant, which limits the length of the multimode optical transmission line, which can increase the bandwidth in this way.

Известен способ [7] увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи, заключающийся в том, что последовательно основному многомодовому оптическому волокну в линии передачи включают компенсирующее многомодовое оптическое волокно, профиль которого, а именно параметр альфа степенного профиля, выбирается так, чтобы модовая дисперсия компенсирующего многомодового оптического волокна на заданной длине волны имела знак, противоположный дисперсии основного многомодового оптического волокна, что обеспечивает компенсацию дисперсии многомодовой волоконно-оптической линии передачи и тем самым увеличение ее полосы пропускания. Данный способ касается волокон с идеальным монотонным профилем без провала по оси, который хорошо описывается степенной функцией. Оптимальный профиль многомодового оптического волокна - параболический. Соответственно, выбор профиля компенсирующего волокна сводится к выбору параметра альфа (степени) степенного профиля. Примеры профилей компенсирующего волокна приведены на фиг.2 [7]. Поскольку данный способ не учитывает осевого провала профиля показателя преломления многомодового оптического волокна, то он не применим для компенсации дифференциальной модовой задержки, имеющей место при вводе оптического излучения от одномодового источника. А поскольку в многомодовых оптических волокнах с осевым провалом профиля показателя преломления при одномодовом возбуждении полоса пропускания ограничивается в первую очередь дифференциальной модовой задержкой, то он не применим для многомодовых линий передачи с такими волокнами.A known method [7] of increasing the bandwidth of a multimode fiber optic transmission line, which consists in the fact that sequentially the main multimode optical fiber in the transmission line includes a compensating multimode optical fiber, the profile of which, namely the alpha power profile parameter, is selected so that the mode dispersion compensating multimode optical fiber at a given wavelength had a sign opposite to the dispersion of the main multimode optical fiber, which provides compensation for the dispersion of a multimode fiber optic transmission line and thereby increasing its bandwidth. This method concerns fibers with an ideal monotonic profile without a dip along the axis, which is well described by a power function. The optimal profile of a multimode optical fiber is parabolic. Accordingly, the choice of the profile of the compensating fiber is reduced to the choice of the parameter alpha (degree) of the power profile. Examples of profiles of the compensating fiber are shown in figure 2 [7]. Since this method does not take into account the axial dip of the refractive index profile of a multimode optical fiber, it is not applicable to compensate for the differential mode delay that occurs when optical radiation is input from a single-mode source. And since in multimode optical fibers with an axial dip in the refractive index profile during single-mode excitation, the bandwidth is limited primarily by differential mode delay, it is not applicable for multimode transmission lines with such fibers.

Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.The essence of the invention is the expansion of the scope.

Эта сущность достигается тем, что, согласно способа увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи, заключающегося в том, что последовательно основному многомодовому оптическому волокну в линии передачи включают компенсирующее многомодовое оптическое волокно, профиль которого выбирается в зависимости от профиля основного многомодового оптического волокна, при этом глубина, ширина и форма осевого провала профиля показателя преломления компенсирующего многомодового оптического волокна выбирается так, чтобы дифференциальная модовая задержка между группами мод низшего порядка и группами мод высшего порядка в основном многомодовом оптическом волокне и компенсирующем многомодовом оптическом волокне имела противоположные знаки.This essence is achieved by the fact that, according to the method of increasing the bandwidth of a multimode fiber optic transmission line, which consists in the fact that in series with the main multimode optical fiber in the transmission line include a compensating multimode optical fiber, the profile of which is selected depending on the profile of the main multimode optical fiber, the depth, width and shape of the axial dip of the profile of the refractive index of the compensating multimode optical fiber is chosen k so that the differential mode delay between the lower order mode groups and the higher order mode groups in the main multimode optical fiber and the compensating multimode optical fiber has opposite signs.

На фиг.1 показан профиль показателя преломления многомодового оптического волокна изготовленного по технологии MCVD; на фиг.2 - примеры степенных профилей показателя преломления многомодового оптического волокна; на фиг.3 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.Figure 1 shows the profile of the refractive index of a multimode optical fiber manufactured by MCVD technology; figure 2 - examples of power-law profiles of the refractive index of a multimode optical fiber; figure 3 presents the structural diagram of a device for implementing the proposed method.

Устройство содержит основное многомодовое оптическое волокно 1 линии передачи 2, которое последовательно соединено с компенсирующим многомодовым оптическим волокном 3.The device comprises a main multimode optical fiber 1 of a transmission line 2, which is connected in series with a compensating multimode optical fiber 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Соотношение между скоростями распространения группы мод низшего порядка и скоростями распространения группы мод высшего порядка в многомодовом оптическом волокне с провалом профиля показателя преломления по оси зависит от параметров провала профиля, его глубины, ширины и формы. Для одних значений параметров быстрее распространяются низшие моды, для других - высшие. Соответственно, выбирая параметры провала профиля показателя многомодового оптического волокна можно добиться заданного соотношения между скоростями распространения группы мод низшего порядка и группы мод высшего порядка. Параметры профиля показателя преломления компенсирующего волокна, а именно глубину, ширину и форму осевого провала выбирают так, чтобы дифференциальная модовая задержка компенсирующего волокна была противоположна по знаку дифференциальной модовой задержке основного волокна, что обеспечивает уменьшение (компенсацию) дифференциальной модовой задержки в последовательном соединении таких волокон. Таким образом, в многомодовой волоконно-оптической линии передачи 2, в которой последовательно соединены основное и компенсирующее волокна и профиль компенсирующего волокна выбран согласно данному способу, за счет компенсации дифференциальной модовой задержки увеличивается полоса пропускания линии передачи.The relationship between the propagation velocities of a lower order mode group and the propagation velocities of a higher order mode group in a multimode optical fiber with a dip in the profile of the refractive index along the axis depends on the parameters of the dip in the profile, its depth, width, and shape. For some parameter values, lower modes propagate faster, for others, higher ones. Accordingly, choosing the parameters of the profile dip of the index of a multimode optical fiber, it is possible to achieve a predetermined ratio between the propagation velocities of a group of lower order modes and a group of higher order modes. The profile parameters of the refractive index of the compensating fiber, namely, the depth, width, and shape of the axial dip, are chosen so that the differential mode delay of the compensating fiber is opposite in sign of the differential mode delay of the main fiber, which ensures reduction (compensation) of the differential mode delay in the series connection of such fibers. Thus, in a multimode fiber optic transmission line 2 in which the main and compensating fibers are connected in series and the profile of the compensating fiber is selected according to this method, the transmission line bandwidth is increased by compensating for the differential mode delay.

Поскольку данный способ предусматривает компенсацию дифференциальной модовой задержки, он может быть использован для увеличения полосы пропускания многомодовой волоконно-оптической линии передачи с многомодовыми оптическими волокнами, профиль которых имеет провал по оси, что расширяет его область применения.Since this method provides compensation for differential mode delay, it can be used to increase the bandwidth of a multimode fiber optic transmission line with multimode optical fibers, the profile of which has a dip along the axis, which expands its scope.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Duser M., Bayvel P. 2.5 Gbit/s transmission over 4.5 km of 62.5 am multimode fiber using centre launch technique. - Electronics letters, Vol.36, No1, 2000.1. Duser M., Bayvel P. 2.5 Gbit / s transmission over 4.5 km of 62.5 am multimode fiber using center launch technique. - Electronics letters, Vol. 36, No. 1, 2000.

2. Hackert M.J. Characterizing multimode fiber bandwidth for Gigabit Ethernet applications. - Coming, WP 4062, august, 2001.2. Hackert M.J. Characterizing multimode fiber bandwidth for Gigabit Ethernet applications. - Coming, WP 4062, August, 2001.

3. US 4723828.3. US 4723828.

4. US 6580543.4. US 6,580,543.

5. US 6556329 В1.5. US 6,556,329 B1.

6. СА 2388997.6. CA 2388997.

7. WO 9922471.7. WO 9922471.

Claims

A method of increasing the bandwidth of a multimode fiber optic transmission line, which consists in the fact that in series with the main multimode optical fiber in the transmission line include a compensating multimode optical fiber, the profile of which is selected depending on the profile of the main multimode optical fiber, characterized in that the depth, width and the shape of the axial dip of the profile of the refractive index of the compensating multimode optical fiber is chosen so that the differential mode rear The holder between the lower order mode groups and the higher order mode groups in the main multimode optical and compensating multimode optical fibers had opposite signs.