光纤分布网络制造技术

一种光纤分布网络，它包括依次配置的非破坏性读分接头．此读分接头对被分接光信号产生很小的衰减，并提高被分接光纤的带宽．该网络还包括另一组次序配置的非破坏性写分接头，每个写分接头把光信号注入第二光纤内，同时对在第二光纤内预先存在光信号产生很小的衰减．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到用来从光纤中读出信息和向光纤中写入信息的新型光读和光写分接头，由此形成的方法以及利用它们产生的网络。正如在本文中一直使用的那样，“光纤”指的是一种波导，它有一个纤芯，纤芯的外边包有包层，最好再包一层缓冲层，纤芯和包层是玻璃做的，它们即可以是多模的也可以是单模的，纤芯、包层和缓冲层最好都做成圆柱状。为了形成光纤分布网络，在先有技术中已提出了许多方法，先有技术中所有这些解决办法的主要缺点是用来在这种网络中向光纤里注入光和从光纤里提取光的分接头，对光纤中的信号产生较大的衰减，因此在每个光纤中继站区间中只能向网络中接入较少的用户。例如，读分接头一般造成1分贝的衰减，而写分接头一般产生2分贝或更多的衰减。由于需要许多的中继站才能使这样的网络运行，所以网络的成本就高得惊人，这一点使得先有技术的所有设想只具有学术价值而难以实用。本专利技术的第一个基本的是依次提供一种方法和装置，用来从光纤中提取光信号31的一小部分25(见图1)，分量25足够大，以至这个信号所表示的数据可以被探测或读取，而分量25的提取使信号31在光纤中的衰减最小。本专利技术的第二个基本目的是依次提供一种方法和装置，用来使多路传输的光信号以这种方式进入光纤，即对已经存在于光纤中的任何光信号均产生最小的衰减。本专利技术的第三个基本目的是提供用来实现前面列出的第一和第二基本目的的方法和装置，以便形成一种既能读又能写的光纤分布网络，从而使诸如数据、声频和视频信息等均能被传输。本专利技术的第四个基本目的是提供一种从光纤中提取光信号31的一小部分25的方法和装置，其方式是如果信号31是在光纤的一端提取并且其功率大小等于信号分量25的值的话，则被提取的信号分量25的带宽大于信号31的带宽。上述的以及其它的目的将参照附图作进一步的叙述，这些附图是图1是本专利技术的光读分接头的示意图;图2和图3分别示出了由依次接在光纤上的一系列读分接头所产生的累积和非累积的附加损耗。图4和图5分别表示依次配置在光纤上的另外一些读分接头的累积和非累积损耗。图6示出了把图4所示的作为累积弯曲扇形角函数的累积损耗与由连续光纤弯曲所产生的累积损耗进行比较的情况。图7是光纤纤芯的剖面图，它表示出光纤内部有一个圆形区域，在该部分外面包有一个环形部分;图8是一个表明作为调制频率函数的光信号通断比曲线;图9是按本专利技术制作的光写分接头的示意图;图10和11示出了由依次配置在光纤上的一系列光写分接头施加在预先存在的光信号上的累积和非累积衰减。图12示出了由本专利技术的读和写分接头形成的适用的最佳光纤分布网络结构。参考图1，按照本专利技术，用侧读分接头23分接含有光信号31的光纤12，从而提取该光信号的一部分25供随后检测。按照本专利技术，分接头23的构造使得在图1中用参考数字31″表示的附加损耗变得最小，从而使得留在光纤12中分接头23后面的未分接的光信号31′达到最大。正如本文中一直所用的那样，术语“附加损耗”指的是从光纤12中提取而不被检测的信号31的量值，如信号31与信号31′和信号分量25之和间的差值(31-31′-25)。因此，假设光信号分量25的值已减至最小，但却又大得足以被探测，由于附加损耗31″较小，因此可以依次配置许多分接头23以便形成一个光纤读总线3或5(图12)，它的优点是使用众多分接头23的大量用户可以分担构成该读总线的所有部件的费用。被探测的光信号分量25的最佳量值是在-20毫瓦分贝到-100毫瓦分贝之间，(±X毫瓦分贝表示等于1毫瓦以上或以下±X分贝的量)，最好在-30毫瓦分贝和-80毫瓦分贝之间，在-30毫瓦分贝和-40，-50或-60毫瓦分贝之间，例如在-35毫瓦分贝附近则更好。让我们再参看图1，分接头23的构成使光纤12弯曲成具有弯曲区域扇形角α及均一或不均一弯曲半径的一段区域46。对图1所示的不均一弯曲半径情况，其最小半径用γ表示，这个字母也表示当它是均一弯曲时该弯曲区域的半径。一个光耦合器32被设置成仅与区域46中光纤外围弯曲表面的一部分接触。探测器34和透镜35可根据意愿置于耦合器32中。探测到的信号随后可以通过诸如导线44一类的任何合适的手段被转发出去。在另一个实施例中，提取的光信号分量25是用另一个光纤传输的，该光纤有一端位于透镜35的前表面30附近，这一附加的光纤可伸展到任何需要的地点，诸如远距离光学部件(例如远距离探测器)。在这个实施例中，该附加的光纤将与光纤的缓冲层接上，它与光耦合器32相当。光耦合器32最好在预期的光信号31的波长部分是透明的，它可以是液体，固体或两者的结合，可以是可变形的或者不变形的，而当它是可变形时，可以是弹性变形，也可以是非弹性变形，一个最佳实施例采用的是诸如透明聚硅氧烷这样的弹性变形材料。如果耦合器是另一光纤，则它的前端可以与总线光纤12的缓冲层接上。该附加光纤的包层直径希望在200～2000微米，最好在500～2000微米，尤以1000微米最佳，而该附加光纤可以具有由玻璃或塑料制成的纤芯和包层。最理想的情况是光耦合器与光纤缓冲层具有良好的面接触，它被放置在最佳位置，并且只在光纤缓冲层外围一小部分以及缓冲层很短的线性长度41上与光纤缓冲层接触，此外还希望光耦合器的折射率能使被探测的光信号分量25的量值最佳化，而所有其它的参数均为常数。弯曲区域部分的角度α是一个包围弯曲区域46的弧，它是由第一和第二条法向虚线47、48相交确定的，这两条线分别从点43和49法向延伸，而且光纤12的用虚线36表示的弯曲中心轴线，在点43和49分别与处在弯曲区域46两侧的光纤12的第一和第二未弯曲中心轴线28和29相汇合。在点49附近的急剧弯曲是为了清楚说明起见而被夸大了。当弯曲区域46的轮廓曲率不均一时，如果弯曲区域46的最小弯曲半径γ处在位置24上，而24位于透镜35或探测器34的前面，在另一方案中24位于附加光纤的前面，则可以获得最佳结果。所有在弯曲区域46上的弯曲半径轮廓类型，其中包括均一的和变化的轮廓，都包括在本专利技术的范围内。总之，如果光信号分量25的量值比光信号31小几个数量级，那么信号31的衰减就几乎不受被提取分量25的影响，而分接头的数量实际上由每个分接头所产生的附加损耗31″的大小所限。因此可以发现如果α、θ、γ，弯曲半径轮廓，以及尺寸，形状，结构，折射率，还有光耦合器的位置都最佳，则可以把提取信号分量25控制到需要的任意小的量值，这里还意外地发现由此产生的附加损耗31′也意想不到的小，以至于为数众多的分接头23都可以依次配置，而每个分接头均能确定由光信号31所代表的信息。实施例1用纤芯直径为100微米，包层直径为140微米，缓冲层直径为500微米的渐变折射率光纤联结成一条2.2公里的线路，光纤的一端接激光器，在光纤的另一端用光探测器测得的功率为8.42毫瓦。将219个如图1所示的各含有一个渐变折射率透镜35和一个光电探测器34的分接头从激光器开始每隔10米依次接在光纤上并对其调节使每个分接头探测1微瓦的功率。在光纤的另一端依次记下该光功率，这样由每个读分接头所产生的总的和附加的损耗就被确定下来。前几个分接头(例如前5个或10个)的附加损耗非常低，平均小于0.05分贝，而自此以后的分接头的附加损耗则更低，对219个分接头试验的总的平均损本文档来自技高网...

【技术保护点】
在包含纤芯，包层和缓冲层的光纤弯曲部分读取由光信号表示的信息的方法，其特征在于它由以下的步骤组成：通过光纤侧面和通过位于光纤弯曲处的缓冲层提取第一光信号分量，以便产生一个小于０．３分贝的光信号附加损耗；及检测该第一分量光信号。

【技术特征摘要】
US 1985-7-11 754,035所限制。权利要求1.在包含纤芯，包层和缓冲层的光纤弯曲部分读取由光信号表示的信息的方法，其特征在于它由以下的步骤组成通过光纤侧面和通过位于光纤弯曲处的缓冲层提取第一光信号分量，以便产生一个小于0.3分贝的光信号附加损耗；及检测该第一分量光信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，附加损耗小于0.2分贝，希望小于0.1分贝，更希望小于0.06分贝，最好小于0.02分贝。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，它还包括通过光纤侧面和在N个附加光纤弯曲处的缓冲层提取N个附加分量光信号的步骤，以便产生平均光信号附加损耗小于0.3分贝，希望小于0.2分贝，更希望小于0.1分贝，最好小0.06分贝，N是大于1的整数，最好大于10，光信号的第一和N个附加分量依次从光纤里提取;和检测该N个附加分量光信号。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征还在于，包括改善在提取第一光信号分量的第一位置前面的光纤内光信号能量分布，从而减少第一位置上纤芯的最外和最内部分之间的积分解量比率的步骤，通过弯曲和提取N个附加分量光信号以及检测N个附加提取的光纤分量改善了能量分布，其中N是大于1的整数，最好大于10。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于N大于10，希望大于20，最好大于30、40、50、100或200。6.构成实现权利要求1至5中任何一条的方法的装置。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在不需要光纤断开和不损坏光纤或其缓冲层的情况下，通过光纤缓冲层提取所有信号分量。8.一种为了减少光纤内已预先存在光信号的衰减，而把光信号以多路传输方式送到光纤内的方法，其特征在于包括下列步骤在预先存在光信号注入光纤的那一点后面的N个光纤段上依次配置N个光写分接头，这N个写分接头向光纤内注入N个光信号，N是一个整数，第N个分接头置于N个分接头中其余多个的前面，第一个分接头置于N个分接头中其它分接头的后面，由第一个分接头产生的第一注入光信号的注入效率百分数与由第一分接头产生的预先存在光信号的衰减百分数的比值要大于1，最好大于1.5。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于上述比值大于2，希望大于2.5、3、4、5或6，更希望大于10，最好大于15、20或30。10.一种利用第一个光写分接头，在第一位置上把第一光信号多路传输到光纤内，以便减少由第一光写分接头造成的对光纤内预先存在光信号的衰减的方法，其特征在于包括以下步骤改善在位于第一位置前面的光纤内的预先存在光信号的能量分布，从而减少在第一位置附近的纤芯的最外和最内部分之间的积分能量比率;在第一位置上，通过其侧面把第一光信号注入第一光纤段，由第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯D坎贝尔，约瑟夫朱克，
申请(专利权)人：雷伊化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]