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CN1215344C - 用来把信号分配给多个用户设备的网络 - Google Patents

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CN1215344C CNB018154522A CN01815452A CN1215344C CN 1215344 C CN1215344 C CN 1215344C CN B018154522 A CNB018154522 A CN B018154522A CN 01815452 A CN01815452 A CN 01815452A CN 1215344 C CN1215344 C CN 1215344C
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Abstract

一种用来把信号分配给多个用户设备(42)的网络(100)包括一个分配单元(40)、和适于使所述分配单元(40)与所述多个用户设备(42)通信的多根光缆(1)。每根光缆(1)又包括一根具有一个芯部(14)、一个包层(12)及一个预定简单折射率分布Δn(r)的光学纤维(10)。每根光学纤维(10)适于保证在比约1260nm高的波长下的单模式传播和在约850nm下的少模式传播，并且每根光学纤维(10)具有这样的折射率分布Δn(r)，以便保证在1550nm下的宏弯曲损失小于约0.5dB和在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于约1ns/Km。

Description

用来把信号分配给多个用户设备的网络
技术领域
本发明涉及一种从一个公用分支点到多个用户设备的信号分配网络，这种网络包括一个分配单元和多根光缆。
背景技术
本发明也涉及一种光缆，并且涉及一种适于用在信号分配网络中的光学纤维。
当前，在电信领域中，光学技术主要用于使用由光学纤维提供的宽频带的已知性质的长距离传输。相反，用来把信号分配给多个用户(像例如，电视和/或模拟和/或数字电话信号)和用来在电子设备(像例如，LAN网络的个人计算机)的最常用技术利用电缆，像例如同轴电缆或包括铜线对的电缆。
不过，电缆具有较窄的频带，并且它们相对于要传输的信号的频带正在成为瓶颈。况且，它们呈现电磁干扰、阻抗匹配的问题，并且因为它们不易弯曲，所以难以引入到建筑物的专用电缆管道中。另外，由于体积庞大，它们显著减小了能插入到电缆管道中的电缆数量。况且，由于电气安全性要求，它们需要与用于配电的电缆管道分离的电缆管道布置。
因而，研究正在转向不仅在信号的长距离传输中、而且在从一个公用分支点到多个用户的信号分配网络中使用光学器件的可能性。事实上，由于光缆体积不太大、易弯曲、和不受电磁干扰，所以适于插入到建筑物的专用电缆管道中。况且，它们适于插入到用于配电的相同电缆管道中。此外，光学纤维潜在具有非常宽的频带、低衰减值，并且它们对于位速率、对于格式和对于传输代码是可透过的。
况且，在各种类型的光学纤维中，常规单模式光学纤维比那些多模式的更有希望，因为它们便宜、具有较低的吸收损失；它们适用于波分多路复用(WDM)传输，并且它们具有较宽频带。
典型地，根据ITU-T G652标准，常规单模式光学纤维具有包括在1100与1280nm之间的截止波长，并且它们与在约1300和/或1550nm下操作的激光源和探测器一起使用，以便允许在第二或第三光学纤维传输窗口中的传输和单模式传播(在比截止波长大的信号波长下)。
不过，由于光电和光学元件(像例如光源和探测器)在约1300和/或1550nm下操作的较高成本，包括在单模式传播条件下操作的常规单模式光学纤维的分配网络相对于使用电缆的常规网络不是很有竞争力。
因而，尽管常规单模式光学纤维呈现几个优点，但其在到多个用户的信号分配网络中的使用至今仍受到强烈限制。
为了克服上述缺点，已经提出，借助于在1300下的常规单模式光学纤维和在约800nm下操作的激光源和探测器，即借助于在多模式传播条件下操作的光学纤维，实施信号传输线[G.A.Bogert(“Signaltransmission with optical carriers in multimode range of single-modefibers(借助于在单模式纤维的多模式范围中的光学载波的信号传输)”，Electronics Letters，January 1987，Vol.23，No.2，71-73页)；F.J.Gillham等(“Single mode fiber optic transceiver using shortwavelength active devices in long wavelength fiber(在长波长纤维中使用短波长有源器件的单模式纤维光学收发机)”SPIE FiberNetworking and telecommunications，1989，Vol.1179，26-33页)；V.C.Y.So等(“Multiple wavelength bidirectional transmission forsubscriber loop applications(用于客户环路用途的多波长双向传输)”，January 1989，Vol.25，No.1，16-19页)；及Ko-ichi Suto等(“0.78-μmdigital transmission characteristics using 1.3-μm optimizedsingle-mode fiber for subscriber loop(对于客户环路使用1.3-μm优化单模式纤维的0.78-μm数字传输特性)”，Electronics andCommunications in Japan，Part 1，1992，Vol.75，No.2，38-47页)]。
事实上，所述线允许利用单模式光学纤维的以上优点，并且同时降低成本，因为在约800nm下操作的激光源和探测器比在约1300或1550nm下操作的那些便宜得多。
不过，当用在多模式传播条件下时，光学纤维呈现根据其两个不同传播模式(例如，基本模式LP01和第一高阶模式LP11)在不同组速度下传播的已知模间散射现象，因而使在纤维中传播的光学脉冲临时加宽。
在多模式传播条件下的光学纤维中，因而，模间散射限制最大数据传输速度(即位速率)或线的最大长度。
为了减小模间散射现象已经提出了一些方法。
M.Romeiser等(“Sources and systems：800nm transmission on1300nm SM fiber(光源和系统：在1300nm SM纤维上的800nm传输)”，FOC/LAN’87 & MFOC-WEST，Pagg.388-3891)；M.Stern等(“Three-channel，high-speed transmission over 8 Km installed，1300nm optimised single-mode fibre using 800nm CD laser and 1300/1500nm LED transmitters(在安装的8Km上的三通道、高速传输，使用800nm CD激光器和1300/1500nm LED发射机的优化单模式纤维)”，Electronics Letters，February 1988，Vol.24，No.3，176-177页)；J.L.McNaughton等(“A comact-disc laser system for video single-modefiber distribution in the subscriber loop(用于在客户环路中的视频单模式纤维分布的紧致盘激光系统)”，FOC/LAN’88，231-233页)；M.Stern等(“Short-wavelength transmission on 1300nm optimizedsingle-mode fiber(在1300nm优化单模式纤维上的短波长传输)”，Optical Engineering，October 1988，Vol.27，No.10，901-908页)及H.Jorring(“Design of optical fibre for single-mode transmission at 800nm(用于在800nm下的单模式传输的光学纤维的设计)”，E-FOC/LAN’91，105-108页)公开了一种局部传输系统，该系统包括一个在1300nm下的常规光学纤维单模式、一个具有在800/850nm下的发射的激光源(例如，用于紧致盘或CD的激光器)及一个用来消除高阶模式的模式滤波器。
K.A.H.van Leeuwen等(“Measurement of higher-order modeattenuation in single-mode fibers：effective cutoff wavelength(在单模式纤维中高阶模式衰减的测量：有效截止波长)”，Optics letters，June1984，Vol.9，No.6，252-254页)说道，如果在LP11模式中传输的光的衰减足够高以减小模式噪声和模间散射的影响，则单模式光学纤维通信系统能在LP11模式的理论截止波长下面操作。为此目的，本作者引入一种根据在单模式光学纤维中的LP11模式的波长来确定一个衰减系数的方法。
K.Kitayama等(“Experimental verification of modal dispersionfree characteristics in a two-mode optical fiber(在两-模式光学纤维中无模式散射的试验验证)”，IEEE Journal of Quantum Electronics，January 1979，Vol.QE-15，No.1，6-8页)公开了适用于在沿一个其中光学纤维仅引导两个模式的波长区域中确定在台阶指数(step-index)光学纤维中的LP01和LP11模式的组延迟的理论计算和试验测量。
美国专利4 955 014提出了一种在客户领域中的光学波导管通信系统，其中对于在从1300至1600nm范围内的传播优化的常规单模式光学波导管与其操作波长在波导管截止波长下面的光学发射机和接收机一起使用。波导管以这样一种方式耦合到激光器上以便激励单传播模式，因而允许高位速率数字信号传输。
美国专利4 204 745公开了一种分级指数光学纤维，具有作为离芯轴的径向距离r的函数、由下式给出的折射率分布
n＝no[1-Δ(r/a)α]1/2    0≤r≤a
n＝no[1-Δ]＝ne     r≥a
其中no是在芯轴处的折射率，a是芯部半径，α是指数，Δ＝(n-no)/ne，及ne是包层折射率。在所述纤维中，选择指数α和归一化频率v[v＝(2πano/λ)*(2Δ)1/2]，从而基本模式的组延迟等于第一高阶模式的。
本申请人注意到，所述专利涉及在多模式中，并且希望在两模式中、在传播条件下、特别是在1.25μm的波长下，的辐射传输，但它既没有公开也没有建议在单模式传播条件下纤维的使用。
美国专利4 877 304公开了一种光学纤维，其中选择在芯轴处的折射率no、包层的折射率n1、芯部半径a及芯部折射率分布，从而：(a)在第j模式(j＝1或2)的归一化延迟时间与基本模式的归一化延迟时间之间的差在归一化标准频率V[V＝(n1 2-no 2)1/2*(2πa)/λ]的值的宽范围上小于约5*10-2；和(b)归一化波导管散射在靠近第一高阶模式的归一化截止频率的V值处小于或等于0.2。在专利描述中说，由于在台阶-指数折射分布的、或在α型的设计中变量的有限数量，具有所述折射率分布的纤维不期望满足两个条件(a)和(b)。能够满足所述条件的纤维的例子是例如具有分段芯部指数分布的那些，并且是W型的。具有以上特征(a)和(b)的光学纤维，能传播一个在具有包括在2与4 GHz*Km之间的带宽在800与900nm之间的波长范围上有两个或三个模式的信号、和一个在大于1250nm的波长下的低散射单模式信号(总散射小于5ps/Km*nm)。
在以上专利中说，所述纤维能用在一定数量的系统用途中。例如，首先，当带宽要求包括在2与4 GHz*Km之间时，使用所述光学的系统能在包括在800与900nm之间的波长下操作，其中光学纤维引导少数几个模式，以便利用使用低价光源和连接器的优点。另一方面，当在以后时间带宽需要增大时，通过使用在更高位速率下操作的终端设备、及在光学纤维的低散射单模式区域中操作的光源和探测器能更新系统。
不过，本申请者注意到，在实际中，由美国专利4 877 304公开的光学纤维制造非常困难和昂贵。因而，它不适于用在其中价格因素非常重要的光学纤维分配网络中，。
Jun-ichi Sakai等(“Large-core，broadband optical fiber(大芯部、宽带光学纤维)”，OPTICS LETTERS，Vol.1，No.5，1977，169-171页)公开了一种比常规单模式光学纤维的芯部直径大的双模式宽带光学纤维。他们指出，通过选择等于4.6的归一化频率和等于4.5的折射分布参数α，在1.25μm波长下具有等于0.3％的相对折射率差大到16.3μm的芯部直径是可得到的。
发明内容
本申请者面对以简单和有效方式提供一种信号分配网络的技术问题，这种网络在第一时刻，当频带要求有限时，适于在其中它在价格方面相对于使用电缆的常规分配网络是有竞争力的少模式传播条件下用在约850nm下的宽带宽下，而在以后时刻，当带宽要求增大时，适于更新成在约1300和1550nm下非常宽频带的单模式传播条件下操作。
因而，在其第一方面，本发明涉及一种用来把信号分配给多个用户设备的网络，该网络包括
—一个分配单元，和
—多根光缆，适于使所述分配单元与所述多个用户设备通信，每根光缆包括一根具有一个芯部、一个包层及一个预定简单折射率分布Δn(r)的光学纤维，其中Δn(r)是作为径向距离r的函数的在芯部与包层之间的折射率差，每根光学纤维适于保证在比约1260nm高的波长下的单模式传播和在约850nm下的少模式传播，
其特征在于，每根光学纤维具有这样的折射率分布Δn(r)，以便保证
—在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于约0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于约1ns/Km。
在本描述和如下权利要求书中，表示
*“少模式传播”用来指示基本模式LP01和第一高阶模式LP11及可选择的第二高阶模式LP02的光学纤维传播。不过后者在存在时的重大缺点在于，它在典型使用条件下经受的较高衰减。最好，表示“少模式传播”用来指示用于防止由第二模式LP02的衰减引起的功率损失的两模式光学纤维传播(基本模式LP01的和第一高阶模式LP11的)；
*“简单折射率分布”用来指示由离开归因于生产过程、较小下降或扩散尾的可能波动的纤维的单个径向段定义的折射率分布。
根据本申请者的体会，通过优化在850nm下、在少模式传播条件下、和在1550nm下、在单模式传播条件下的传输容量，有可能得到具有非常宽带宽的可更新多波长光学分配网络。
本发明的分配网络的光学纤维适于以小于约1ns/Km的模间延迟Δτ在850nm下在少模式传播条件下操作，因而以有效方式允许具有高带宽在850nm下操作的低价光学和/或光电元件的使用。
况且，本发明分配网络的光学纤维对于基本传播模式LP01，便利地具有在1550nm下在绕60-mm直径的芯轴缠绕100圈之后小于约0.5dB(对应于约26dB/Km)的宏观损失。
况且，由于已经证明与传播模式有关的宏弯曲损失随波长增大而增大，所以本发明网络的光学纤维对于基本传播模式具有在1300nm下和在850nm下也小于0.5dB的宏弯曲损失。
本申请者已经发现，具有在1550nm下小于0.5dB的弯曲损失的本发明的光学纤维，允许在其下在分配网络中的纤维既经受少模式传播条件又经受单模式传播条件的苛刻条件的有害影响的显著减少。事实上，在安装在建筑物中的分配网络中，由于其中插入光学纤维的电缆管道的曲折路径、进入电缆管道中的其它电缆或光缆的存在、及由电缆管道内壁施加的压力，光学纤维经受较强应力、弯曲、扭曲、在粗糙表面上的侧压力，这些是对于传播到纤维中的信号的强烈衰减的原因。
具体地说，本申请者已经发现，具有以上特征的纤维提供在大量使用条件下，如在安装到建筑物中的典型条件下，至少高达1625nm波长的较低弯曲损失，以便允许高达在1550nm下的传输频带上限的传输。
因而，本发明的分配网络便利地适于在少模式传播条件下以低成本(在约850nm下)和以有效方式(在850nm下Δτ小于1ns/Km而弯曲损失低于0.5dB)操作，并且在单模式传播条件下可更新成有效地操作(在1300nm和1550nm下的弯曲损失低于0.5dB)。
最初，当带宽需求有限时，本发明的分配网络因而适于用在宽带宽少模式传播条件下以低成本使用，并且在成本方面相对于使用电缆的常规分配网络有竞争力。况且，在以后时间，当频带需求增大时，适于更新成在非常宽的带宽单模式传播条件下操作。
具体地说，本发明的分配网络允许直接对于最终用户、在850nm、1300nm、1550nm下三个频带一个或多个的任何波长下、由一个或多个提供器传输的信号的光学传输。
况且，由于本发明的光学纤维具有简单折射率分布，所以它们与根据ITU-T G 652标准的、也具有简单折射率分布的单模式光学纤维高度相容。
况且，具有简单折射率分布的本发明的光学纤维易于制造，并且它们保证较低的生产成本和没有什么报废。
希望，在850nm下的模间延迟Δτ小于约0.5ns/Km。更希望，在850nm下的模间延迟Δτ小于约0.05ns/Km。
希望，在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后在1550nm下的宏弯曲损失小于约0.2dB。
希望，本发明分配网络的光学纤维是这样的，以具有在1550nm下小于约15[(dB/Km)/(g/mm)]的微弯曲损失。更希望，小于约circa10[(dB/Km)/(g/mm)]。
微弯曲损失能用例如由G.Grasso和F.Meli在“Microbendinglosses of cabled single-mode fibers(捆绑单模式纤维的微弯曲损失)，”ECOC’88，page 526-on中、或由G.Grasso等在“Microbending effectsin single-mode fibers(在单模式纤维中的微弯曲影响)，”InternationalWire and Cable Symposium，1988，pages 722-on中公开的可膨胀线圈的方法。
每根光学纤维的包层相对于芯部具有较低的折射率，以便把传输信号限定在后者中。
典型地，芯部和包层是硅基玻璃材料(n等于约1.46)，并且在芯部与包层之间的折射率差值通过把适当的添加剂(掺杂物)并入芯部和/或包层的玻璃母材中得到，以便得到预定折射率分布Δn(r)。
所述掺杂物的典型例子是氟、磷和锗。
由根据已知方法进行的真实纤维，特别是用“外汽相沉积”(OVD)或“汽相轴向沉积”(VAD)生产方法制造的纤维，的折射率分布的测量，有可能根据下面在本描述中公开的方法确定归一化频率值V和Δn0值(在下面定义)。
希望，每根光学纤维具有包括在约3.0与3.6之间的在850nm下(下面定义)的归一化频率值V。更希望，它包括在3.2与3.6之间。
典型地，每根光学纤维具有包括在5*10-3与7*10-3之间的Δn0值。
便利的是，由折射率分布对着的半区域(即，通过借助于r变量从零到与包层部分相对应的径向值积分在芯部与包层之间的折射率差值确定的面积)大于约0.017μm。希望，它大于约0.018μm。
便利的是，根据ITU-T G650标准定义的每根光学纤维的芯部半径包括在3μm与6μm之间。这使得本发明的光学纤维便利地与根据ITU-T G652标准具有典型包括在4μm与6μm之间的半径的单模式光学纤维、和与在常规光学纤维电信系统中使用的设备、测量仪器及光学和光电元件(像例如，带有优化成连接常规单模式光学纤维的常规光学纤维抽头和光学连接器)高度兼容。
便利的是，每根光学纤维在包层外部装有一个由聚合物材料制成的、典型包括两层的外部保护涂层。
典型地，外部保护涂层的直径是约250μm。况且，包层的外径典型地是约125μm。
希望，所述外部涂层或与包层接触的层至少部分所述外部涂的材料具有比包层高的折射率。这便利地允许剥离包层模式(“模式剥离”)，包层模式在例如焊接、连接或弯曲存在时在光学纤维中典型地激励，并且当它们留下传播到接收器时使系统性能变坏。
更希望，所述外部涂层包括的材料的折射率，当温度典型地在包括在10℃与60℃之间的温度范围内变化时比包层的高。这也允许保证在变化温度条件下包层模式的抑制。这是便利的，因为在安装在建筑物中的信号分配网络中，光学纤维由于例如其靠近电缆、用于家庭加热目的的热源、热水干线、或电气设备的布置，一般经受温度变化。
根据一个选择例，外部保护涂层包括能够强烈吸收在有关波长下的电磁辐射的材料，因而抑制可能的包层模式。
便利的是，本发明网络的光学纤维允许在少模式传播条件下以2.5 Gbit/s或更大的位速率在约300-m长的链路上传输光学信号。
便利的是，每根光缆也包括一根第二光学纤维。
关于所述光学纤维的结构和功能特征，参考借助于参考第一光学纤维在以上公开的资料。
典型地，在用户侧，本发明的网络也包括与多根光缆联通的多个光电转换器件。
每个光电转换器件适于把来自与其相联的光缆的光学信号转换成发送到对应用户设备的一个对应电信号。
典型地，每个光电转换器件包括一个光电探测器。
在一个双向实施例中，每个光电转换器件也适于把来自与其相联的用户设备的电信号转换成发送到对应光缆的一个对应光学信号。在这种情况下，每个光电转换器件也包括一个光源。
典型地，为了在光学纤维的少模式传播条件下操作的目的，所述光源适于在包括在约820与870nm之间的波长下操作。希望，它适于在一个包括在约830与860nm之间的波长下操作。更希望，它适于在约850nm的波长下操作。
根据一个变例，为在光学纤维的单模式传播条件下操作的目的，所述光源适于在包括在约1300nm与1625nm之间的波长下操作。
典型地，在分配单元侧，本发明的网络也包括与多根光缆联通的多个光电转换器。
每个光电转换器适于把来自分配单元的电信号转换成经对应光缆发送到有关用户设备的对应光学信号。
典型地，每个光电转换器件包括一个常规光源。
典型地，为了在光学纤维的少模式传播条件下操作的目的，所述光源适于在包括在约820与870nm之间的波长下操作。希望，它适于在一个包括在约830与约860nm之间的波长下操作。更希望，它适于在约850nm的波长下操作。
根据一个变例，为在光学纤维的单模式传播条件下操作的目的，所述光源适于在包括在约1300nm与约1625nm之间的波长下操作。
在一个双向实施例中，每个光电转换器件也适于把经相关光缆来自用户电气设备的光学信号转换成对应电信号。
在这种情况下，每个光电转换器件典型地包括一个光电探测器。
常规光源的典型例子是具有在约850nm或约1310nm下的发射的VCSEL激光源(垂直凹腔表面发射激光器)。况且，具有在1300-1350nm或1480-1625nm范围内的发射的常规光源的典型例子是Fabry-Perot激光器和DFB或DBR半导体激光器。
常规光电探测器的典型例子是光电二极管，特别是PIN型的。
典型地，分配的信号是数字的。
典型地，鉴于为从公用分支点到最终用户的信号分配提供的使用，光缆长度小于2Km。希望，其长度小于1Km。更希望，小于300m。
根据一个实施例，在用户侧，本发明的分配网络包括连接到一根对应光缆上的至少一个家庭网络。典型地，家庭网络是星型的或总线型的。
家庭网络适于把对其连接它的光缆的信号发送到多个用户设备。例如，发送到位于用户房间中的多个用户设备。
在这种情况下，本发明网络的分配单元便利地适于多路复用在单波分多路复用(或WDM)光学信号中在不同波长下的多个信号，并且把它沿光缆发送。
典型地，家庭网络包括一个适于把进入WDM光学信号在其输入处波长多路分解成在不同波长下的多个信号、和把它们路由到与不同用户设备相联的光电转换器件的波长选择性光学耦合器(常规类型的)。
根据一个变例，家庭网络包括一个适于把进入WDM光学信号在其输入处的功率分裂、和把得到的WDM光学信号的功率部分发送到与不同用户设备相联的光电转换器件的光学耦合器(常规类型的)。在这种情况下，光电转换器件便利地也包括一个用来从WDM光学信号抽取携带供与它相联的用户设备之用的信息的波长的滤波器。
在其第二方面，本发明也涉及一种适于用在信号分配网络中的光缆，该光缆包括具有一个芯部、一个包层及一个预定简单折射率分布Δn(r)的至少一根光学纤维，其中Δn(r)是作为径向距离r的函数的在芯部与包层之间的折射率差，所述至少一根光学纤维适于保证在比约1260nm高的波长下的单模式传播和在约850nm下的少模式传播，
其特征在于，所述至少一根光学纤维具有这样的折射率分布Δn(r)，以便保证
一在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于约0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于约1ns/Km。
希望，所述光缆也包括一根第二光学纤维。
关于光缆的光学纤维的结构和功能特征，参考借助于参考本发明的分配网络在以上公开的资料。
在其第三方面，本发明也涉及一种具有一个芯部、一个包层及一个预定简单折射率分布Δn(r)的光学纤维，其中Δn(r)是指作为径向距离r的函数的在芯部与包层之间的折射率差，光学纤维适于保证在比约1260nm高的波长下的单模式传播和在约850nm下的少模式传播，
其特征在于，光学纤维具有这样的折射率分布Δn(r)，以便保证
—在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于约0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于约1ns/Km。
关于光学纤维的结构和功能特征，参考借助于参考本发明的分配网络在以上公开的资料。
由参照附图进行的最佳实施例的如下详细描述将更清楚地明白本发明的另外特征和优点。在这些图中，
附图说明
—图1表示根据本发明的一种光学纤维的折射率分布Δn(r)的一个第一例子；
—图2表示根据本发明的一种光学纤维的折射率分布Δn(r)的一个第二例子；
—图3表示根据本发明的一种信号分配网络的示意图；
—图4表示根据本发明的一种信号分配网络的第一实施例的示意图；
—图5表示根据本发明的一种信号分配网络的第二实施例的示意图；
—图6表示根据本发明的一种信号分配网络的第三实施例的示意图；
—图7表示图6第三实施例的一个变例的示意图；
—图8表示安装在具有用于光缆通过的电缆管道的建筑物中的本发明的一种分配网络；
—图9表示根据本发明的一种光学纤维的一个实施例；
—图10表示根据本发明由本申请者制成的光学纤维的折射率分布Δn(r)；
—图11(a)-(c)表示β型的折射率分布Δn(r)的三个例子；
—图12表示本发明的一种信号分配网络的第四实施例的示意图；
—图13表示借助于β型的折射率分布和对于小于或等于1ns/Km的模间延迟值得到的当归一化频率变化时形式因数g的图案；
—图14表示借助于β型分布得到的当由折射率分布对着的半区域变化时弯曲损失的图案；
—图15(a)-(c)表示β型的折射率分布Δn(r)的三个另外例子；
—图16(a)-(c)表示β型的折射率分布Δn(r)的三个另外例子；
—图17(a)-(c)表示β型的折射率分布Δn(r)的三个另外例子。
具体实施方式
图9表示根据本发明的一种光学纤维10的一个实施例，光学纤维10包括一个叫做芯部的向其中传输光学信号的内部区域14、和一个叫做包层的外部环形区域12。包层12相对于芯部14具有较低的折射率，以便把传输的信号限制在后者中。
典型地，芯部14和包层12由硅基玻璃材料制成，并且通过把适当的添加剂(掺杂物)并入芯部14和/或包层12的玻璃母材中得到在芯部14与包层12之间的折射率差。
根据进入光学纤维10的芯部14和包层12中的掺杂物的径向分布，得到一定的折射率分布Δn(r)，其中Δn(r)是指作为离光学纤维10的纵向轴xx的径向距离r的函数的在芯部14与包层12之间的折射率差。
典型地，如在下面公开的例子中所示，包层12基本上由纯石英制成，并且它具有当离轴xx的径向距离变化时基本上恒定的折射率no。
根据本发明的光学纤维10具有用于第一高阶模式LP11和用于第二高阶模式LP02的截止波长和以这样方式选择的简单折射率分布Δn(r)，以便提供
—在比约1260nm高的波长下的单模式传播，就是说，第一高阶模式LP11的2-m纤维截止波长(ITU-T G652)小于约1260nm；
—在约850nm下的少模式传播，就是说，第一高阶模式LP11的2-m纤维截止波长(ITU-T G652)大于约850nm；
—纤维绕具有60-mm直径的芯轴100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于约0.5dB(对应于26dB/Km)；及
—在850nm下在基本传播模式LP01与第一高阶模式LP11之间的模间延迟Δτ小于或等于约1ns/Km。
况且，第二高阶模式LP02的2-m纤维截止波长(ITU-T G652)希望小于约800nm。
例如，与借助于称作“外汽相沉积”(或OVD)或称作“汽相轴向沉积”(或VAD)的、用来生产光学纤维的常规方法得到的实际折射率分布类似的典型理论简单折射率分布，下文称作“β分布”包括：一个较小下降部分，在芯部14的中心处(典型OVD生产过程的)，具有之后成为直线的初始抛物线图案；一个中心部分，具有超级高斯图案和一个具有Laurentzian图案的外部尾部，其中超级高斯图案由如下关系定义的曲线给出
Δn ( r ) = Δn o * e - 1 2 ( r a ) g - - - ( A )
其中r是离光学纤维10的纵向轴xx的径向距离，a和g是图案的径尺寸和形式的两个参数，及Laurentzian图案由如下关系定义的曲线给出
Δn(r)＝Aw/[4(r-xc)2+w2](B)
其中r是离光学纤维10的纵向轴xx的径向距离，而参数A、w、xc是选择的形式参数，从而Laurentzian尾部与中心超级高斯部分在后者的转折点中相交。
本申请者已经注意到，在基本传播模式LP01与第一高阶模式LP11之间在850nm下的模间延迟Δτ取决于归一化频率V，取决于β分布的中心超级高斯部分的形式参数g，并且一般取决于定义β分布的较小下降、超级高斯部分和Laurentzian尾部的参数。
归一化频率V定义为
V = 2 πa λ 2 * n * Δn o
其中Δno是在芯部14与包层12之间的最大折射率差，而n是硅的折射率(约1.46)及a是芯部半径。
对于β分布，Δno与对于等于零的r值通过内插超级高斯曲线(关系A)等到的值相对应，并且a是超级高斯曲线的径向尺寸参数。
况且，本申请者已经注意到，宏弯曲损失取决于由简单折射率分布对着的半区域，并且取决于定义β分布的较小下降、超级高斯部分和Laurentzian尾部的参数。
因而，已经进行计算机模拟以确定具有β分布的超级高斯图案的中心部分的形式参数g的值，这允许当在850nm下的归一化频率V对于β分布参数的不同值变化时，得到小于或等于约1ns/Km的模间延迟Δτ。
况且，已经进行计算机模拟，以确定当由所述分布对着的半区域对于β分布参数的不同值变化时对于具有β折射率分布的纤维在绕具有60-mm直径的芯轴缠绕100圈的纤维上得到的在1550nm下的宏弯曲损失。
图13表示借助于模拟得到的、当归一化频率变化时的形式参数g的值。
在所述图中，线500代表第一高阶模式LP11的归一化截止频率，而线501代表第二高阶模式LP02的归一化截止频率，就是说，两条线500、501在它们内定义一个两模式传播区域(基本传播模式LP01的和第一高阶模式LP11的)。况且，线502定界一个其中集中有与具有小于或等于约1ns/Km的模间延迟的β分布相对应的点(V、g)的区域；线503定界一个其中集中有与具有小于或等于约0.5ns/Km的模间延迟的β分布相对应的点(V、g)的区域；及线504定界一个其中集中有与具有小于或等于约0.05ns/Km的模间延迟的β分布相对应的点(V、g)的区域。
如能注意到的那样，对于具有β型的折射率分布以具有小于1ns/Km的模间延迟的Δτ的光学纤维，在850nm下的归一化频率V必须包括在约2.85与约3.95之间。希望，归一化频率V包括在约3.0与3.6之间。更希望，它包括在约3.2与3.6之间。在这种最后情况下，形式参数g的值希望小于或等于9。
同样，图14表示借助于模拟得到的、当由分布对着的半区域变化时在绕具有60-mm直径的芯轴缠绕100圈纤维之后以dB表示的在1550nm下的宏弯曲损失(L)。
在所述图中能注意到两个区域：一个上部区域，其中在绕60-mm芯轴缠绕100圈纤维之后，包括有比0.5dB高的宏弯曲损失的β分布相对应的点(A、L)；和一个下部区域，其中包括有比0.5dB低的宏弯曲损失的β分布相对应的点(A、L)。
如能注意到的那样，对于具有β型的折射率分布以具有比0.5dB低的宏弯曲损失的光学纤维，由分布对着的半区域必须具有比约0.017μm高的值。希望，由分布对着的半区域具有比约0.018μm高的值。
图11(a)-(c)、15(a)-(c)、16(a)-(c)及17(a)-(b)表示提供如下的β分布的11个例子
—在比约1260nm高的波长下的单模式传播：
—在约850下的少模式传播：
—在绕具有60-mm直径的芯轴100圈纤维之后小于约0.5dB在1550nm下的宏弯曲损失(L)：及
—在850nm下在基本传播模式LP01与第一高阶模式LP11之间小于或等于约1ns/Km的模间延迟Δτ。
表示在图11(a)-(c)、15(a)-(c)、16(a)-(c)及17(a)-(b)中的β分布的主要特征表示在表1-4中。
表1
图   11(a)   11(b)   11(c)
Δno   5.9*10-3   5.8*10-3   6.6*10-3
a(μm)   3.5   3.6   3.4
g   4   2.7   3.4
在850nm下的Δτ(ns/Km)   0.02   0.02   0.019
半区域(μm)   0.020   0.020   0.020
归一化频率V   3.38   3.53   3.45
λ截止LP11(nm)   1204   1244   1177
λ截止LP02(nm)   808   843   779
在1550nm下的色散[ps/(nm*Km)]   14.5   15.4   13.3
在850nm下的MFD(μm)   6.5   6.8   6.2
在1550nm下的MFD(μm)   9.8   10.2   9.3
在850nm下的宏弯曲LP01(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)   ＜10-3   ＜10-3   ＜10-3
在1550nm下的宏弯曲LP01   0.6*10-3   0.9*10-3   ＜10-3
(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)
在850nm下的宏弯曲LP11(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     0.3*10-3   0.2*10-3     ＜10-3
在1550nm下的微弯曲[(dB/Km)/(g/mm)]     3.9     4.9     2.4
表2
图     15(a)     15(b)     15(c)
Δno     6.8*10-3     5.3*10-3     5.3*10-3
a(μm)     3.3     3.5     3.5
g     3.5     4.0     5.7
在850nm下的Δτ(ns/Km)     0.03     0.01     0.03
半区域(μm)     0.022     0.019     0.019
归一化频率V     3.47     3.24     3.23
λ截止LP11(nm)     1226     1208     1 177
λ截止LP02(nm)     824     835     792
在1550nm下的色散[ps/(nm*Km)]     13.86     15.3     14.65
在850nm下的MFD(μm)     6.2     7.0     6.7
在1550nm下的MFD(μm)     9.2     10.7     10.3
在850nm下的宏弯曲LP01(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     ＜10-3     ＜10-3     ＜10-3
在1550nm下的宏弯曲LP01(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     ＜10-3     0.05     0.02
在850nm下的宏弯曲LP11(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     ＜10-3     0.06     0.04
在1550nm下的微弯曲[(dB/Km)/(g/mm)]     1.9     9.0     6.9
表3
   图     16(a)     16(b)     16(c)
   Δno     5.0*10-3     7.2*10-3     7.5*10-3
   a(μm)     3.5     2.9     2.8
   g     6.9     7.0     8.9
   在850nm下的Δτ(ns/Km)     0.04     0.03     0.01
   半区域(μm)     0.018     0.022     0.022
   归一化频率V     3.18     3.19     3.15
   λ截止LP11(nm)     1 162     1162     1170
   λ截止LP02(nm)     783     780     816
   在1550nm下的色散[ps/(nm*Km)]     14.70     11.71     11.18
   在850nm下的MFD(μm)     6.8     5.7     5.6
   在1550nm下的MFD(μm)     10.5     8.7     8.6
   在850nm下的宏弯曲LP01(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     ＜10-3     ＜10-3     ＜10-3
   在1550nm下的宏弯曲LP01     0.11     ＜10-3     ＜10-3
(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)
在850nm下的宏弯曲LP11(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     0.3     ＜10-3     ＜10-3
在1550nm下的微弯曲[(dB/Km)/(g/mm)]     9.1     1.4     1.25
表4
    图     17(a)     17(b)
    Δno     6.6*10-3     5.1*10-3
    a(μm)     3.1     3.4
    g     9.2     10.7
    在850nm下的Δτ(ns/Km)     0.04     0.04
    半区域(μm)     0.021     0.018
    归一化频率V     3.18     3.08
    λ截止LP11(nm)     1184     1151
    λ截止LP02(nm)     828     815
    在1550 nm下的色散[ps/(nm*Km)]     12.51     13.98
    在850nm下的MFD(μm)     5.9     6.6
    在1550nm下的MFD(μm)     9.1     10.4
    在850nm下的宏弯曲LP01(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     ＜10-3     ＜10-3
    在1550nm下的宏弯曲LP01(dB，在具有Φ60mm的100圈之后)     ＜10-3     0.11
    在850nm下的宏弯曲LP11     ＜10-3     0.58
    (dB，在具有Φ60mm的100圈之后)
    在1550nm下的微弯曲[(dB/Km)/(g/mm)]     2.1     8.7
其中
—“MFD”(模式场直径)是指根据ITU-T G650标准的模式场直径；
—“具有Φ60mm的宏弯曲”是指绕具有60-mm直径的芯轴缠绕100次的光学纤维经受的以dB为单位的衰减；
—“微弯曲”是指根据上述膨胀线圈方法测量的、由经受在基准粗糙表面上的压力(以g/mm表示)的光学纤维引入的衰减(以dB/Km为单位)。
由表1-4，能注意到，色散值比根据ITU-T G652标准的光学纤维的好。这对于在中长距离光学通信系统上，像例如在大城市系统中，的光学纤维的应用是便利的。
况且，MFD值适于提供较低的接合、连接及联接损失。
因而，根据本发明的光学纤维允许以有效方式实现具有低成本的、在约850nm下操作的光电元件(光源和探测器)的信号分配网络，并且它能更新成以有效方式在约1300nm和/或1550nm下在单模式传播区域中操作。
图1和2表示对于光学纤维10、当离光学纤维10的轴xx的径向距离r变化时根据本发明的折射率分布Δn(r)的两个另外例子。
在所述图中能注意到，折射率分布在r等于约4.65μm的值处取比10-4低的值。
况且，图1和2由折射率分布对着的半区域具有分别等于0.19和0.0179μm的值。
数值模拟已经表明，对于第一高阶传播模式LP11的理论截止波长(λc)对于图1中的光学纤维具有约1098nm，而对于图2的光学纤维具有约1095nm。同样，对于第二高阶传播模式LP02的理论截止波长(λc)对于图1中的光学纤维具有约715nm，而对于图2的光学纤维具有约714nm。
具有图1和2的折射率分布的光学纤维10因而允许光学信号在第二和在第三传输窗口(分别集中在约1310nm和1550nm的波长左右)的单模式传播和在约850nm下的两模式传播(基本模式LP01的和第一高阶模式LP11的)。
在光学纤维中光学信号传播的数值模拟已经表明，在光学纤维的两模式传播条件下(在约850nm的信号波长下)，具有图1和2的折射率分布
·两模式LP01和LP11的传播延迟的差Δτ在图1的情况下等于0.34ns/Km，而在图2的情况下等于0.23ns/Km；和
·对于模式LP01归因于对于绕具有60-mm直径的芯轴缠绕100次的纤维计算的宏弯曲的衰减在图1的情况下是约0.059dB/Km，而在图2的情况下是约1.17dB/Km。
因而，所述光学纤维允许以有效方式实现具有低成本的、在约850nm下操作的光电元件(光源和探测器)的一种信号分配网络。
况且，数值模拟已经表明，在单模式传播条件下(在约1310nm和1550nm的信号波长下)，具有图1和2的折射率分布的光学纤维具有分别概括在表5和6中的特征。
表5
在1310nm下 在1550nm下
    色散[ps/(nm*Km)]     -4.2     12.5
    色散斜率[ps/(nm2*Km)]     0.085     0.059
    MFD(μm)     8.25     9.66
    有效面积(μm2)     51.5     69.3
    宏弯曲(dB)-Φ60mm直径     ＜10-3     0.02
    微弯曲(dB/Km)/(g/mm)     0.8     2.8
表6
 在1310nm下  在1550nm下
    色散[ps/(nm*Km)]     -3.4     13.4
    色散斜率[ps/(nm2*Km)]     0.086     0.059
    MFD(μm)     8.76     10.26
有效面积(μm2) 58.0 78.2
    宏弯曲(dB)-Φ60mm直径     ＜10-3     0.34
其中有效面积”根据ITU-T G650标准定义。
由表5和6能注意到，在绕具有60-mm直径的芯轴缠绕100圈纤维之后，宏弯曲值在两种情况下都小于0.5dB。
况且，由表5和6能注意到，色散和色散斜率值与根据ITU-TG652标准光学纤维相当或较好。这对于在中长距离光学通信系统上，像例如在大城市系统中，的光学纤维的应用是便利的。
便利的是，在1550nm下的色散具有低于或等于按照上升选择顺序列出的如下值之一的值：20、19、18、17、16ps/(nm*Km)。
况且，MFD和有效面积值适于提供较低的接合、连接及联接损失。
因而，根据本发明的光学纤维允许以有效方式实现具有低成本的、在约850nm下操作的光电元件(光源和探测器)的信号分配网络，并且能更新成在约1300nm和/或1550nm下在单模式传播区域中操作。
图10表示由本申请者生产的、根据本发明的光学纤维10的、试验测量的实际折射率分布Δn(r)。
如能注意到的那样，所述分布与β型的分布类似。
由这种指数分布对着的半区域具有约0.0186μm。
对于具有图10的指数分布的光学纤维进行的试验测量已经表明，对于所述纤维的第一高阶传播模式LP11的2-m纤维截止波长(ITU-TG652)是约1069nm，而对于第二高阶传播模式LP02的2-m纤维截止波长(ITU-T G652)是约690nm。
况且，试验测量已经表明，在光学纤维的两模式传播条件下(在约850nm的信号波长下)，具有图10的指数分布，
*两种模式LP01和LP11之间的传播延迟差Δt是约0.8ns/Km；
*归因于对于绕具有40-mm直径的芯轴缠绕一圈的纤维计算的宏弯曲的衰减对于模式LP11是约0.28dB，而它对于模式LP01是可忽略的；及
*归因于对于绕具有32-mm直径的芯轴缠绕一圈的纤维计算的宏弯曲的衰减对于模式LP11是约0.42dB，而它对于模式LP01是可忽略的。
另一方面，关于单模式传播条件(在约1310和1550nm的信号波长下)，试验测量已经表明，具有图10的折射率分布的光学纤维具有概括在表7中的特征。
表7
 在1310nm下   在1550nm下
    色散[ps/(nm*Km)]     -3.6     13.2
    色散斜率[ps/(nm2*Km)]     0.089     0.055
    MFD(μm)     8.7     10.1
    在具有Φ60mm的100圈之后的宏弯曲(dB)     10-3     0.2
    在具有Φ40mm的1圈之后的宏弯曲(dB)     10-3     0.15
    在具有Φ32mm的1圈之后的宏弯曲(dB)     10-3     0.37
    微弯曲(dB/Km)/(g/mm)     0.9     7.5
    衰减(dB/Km)     0.38     0.199
由表7能注意到，在60-mm直径的芯轴上缠绕100圈纤维之后测到的宏弯曲值小于0.5dB。
况且，由表7能注意到，具有图10的折射率分布的光学纤维具有与根据ITU-T G652标准的光学纤维相当或更好的色散和色散斜率。
况且，MFD和有效面积值是这样的，以便保证较低的接合、连接及联接损失。
本发明的光学纤维因而允许以有效方式实现具有低成本的、在约850nm下操作的光电元件(光源和探测器)的信号分配网络，并且它能更新成在约1300nm和/或1550nm下在单模式传播区域中以有效方式操作。
对于长60m、包括具有图10的指数分布的光学纤维的、插入在模拟安装在建筑物中的典型曲折路径的试验电缆管道中的光缆已经进行了试验测量。
所述试验测试已经表明，光学纤维在1550nm下具有0.2dB的总衰减。
况且，已经进行试验测量，适于在热循环存在时测量布置在光缆中具有图10的指数分布的光学纤维的衰减。所述试验测试已经表明，所述纤维在1310和1550nm下的衰减值(dB/Km)与由ITU-T标准提供的值一致。
对于具有在芯部14的中心处的较小下降(典型的OVD生产过程)、一个带有与超级高斯类似的中心部分及一个外部尾部作为β分布的实际折射率分布(像例如，图10的)，本申请者已经发现，有可能根据下面公开的步骤确定参数g、V、a及Δno：
a)滤波通过测量噪声测到的实际分布，例如借助于一个低通滤波器(数值的)、或借助于一个运动平均过程；
b)确定定义较小下降的最大膨胀的半径r_dip。典型地，能把它确定为与由分布取得的最大值(ΔnMassimo)相对应的半径。所述半径r_dip典型地在约0.3与2.5微米的范围内；
c)根据仪器的灵敏度确定与分布可测量最小Δn相对应的半径r_max。典型地，Δn＝0.0001；
d)当参数Δno、a、g变化时，使用超级高斯函数族Δn(r)＝Δnoexp[-(1/2)(r/a)g]根据在r_dip与r_max之间的测量分布的最好拟合方法进行内插。内插过程允许确定使在超级高斯与测量分布之间的偏差最小的三个参数的值。
e)计算V＝(2πa/λ)√2*(nΔno)。
例如，通过对图10的实际指数分布使用这种方法，已经得到g、V、a及Δno的如下值：
g＝3.85
a＝3.27(μm)
Δno＝5.62*10-3
V＝3.09
由图13，能注意到点(V＝3.09；g＝3.85)进入由线502定界的区域。
以上方法也能用于没有较小下降的β型的实际折射率分布。在这种情况下，必须省略步骤b)，并且对于在r＝0与r_max之间测量的分布必须进行步骤d)。
本发明的光学纤维10适于用在把信号分配给多个用户设备的网络中。
图3表示根据本发明用来把信号分配给多个用户电气设备42的一种网络100的一个实施例，网络100包括一个分配单元40、多根光缆1及多个光电转换器件62。
为了说明简单起见，在图3的实施例中，表示有三根光缆62和三个用户电气设备42。
光缆1使分配单元40与用户电气设备42联通。
更具体地说，光缆1连接到分配单元40的三个光学输入/输出端口43上，用来把来自所述单元的光学信号向光电转换器件62传输。所述光电转换器件62包括一个常规光电探测器(未表示)，用来把来自分配单元40的光学信号转换成对应电信号，并且把它们发送到对应的用户电气设备42。
典型地，光电转换器件62也包括打算适于根据实际需求和根据由用户设备42需求的协议，例如因特网协议、或数字或模拟电视信号、或电话信号的典型协议，从光电探测器输出的电信号的器件。
况且，光学电缆1包括根据本发明的至少一根光学纤维10。
光学纤维10的两端之一耦合到光电转换器件62的光电探测器的一个光学端口上，而另一端耦合到所述分配单元40的光学端口43之一上。
根据一个变例，光缆1便利地是双向的，从而允许来自用户电气设备42的信号向分配单元40、和从分配单元40向用户设备42传播。
在双向的情况下，每个光电转换器件62包括：一个常规激光源，用来把来自用户设备42的电信号转换成对应光学信号，并且把它们经光缆1发送到分配单元40；和一个光电探测器，用来把来自分配单元40的光学信号转换成对应电信号，并且把它们提供给用户电气设备42。
典型地，激光源发射一种通过调制供给电流调制振幅、或根据由来自用户设备42的电信号携带的信息经常规振幅调制器的电磁辐射。
况且，在双向的情况下，每根光缆1典型地带有根据本发明的一根第一和一根第二光学纤维10。第一光学纤维连接到光电转换器件62的激光源上，并且适于把光学信号从对应用户设备42传输到分配单元40。同样，第二光学纤维连接到光电转换器件62的光电探测器上，并且适于把光学信号从分配单元40传输到对应用户设备42。
根据一个变例，每根光缆1带有根据本发明的单根光学纤维10，适于以双向传输光学信号，并且经一个常规光学耦合器或一个常规光学循环器连接到激光源和光电转换器件62的光电探测器上。
根据另一个变例，以双向传播的光学信号具有不同的波长，并且耦合器便利地是波长选择性的，像例如常规波长多种复用/信号分离器件。
在这个最后变例中，光学信号在两个传播方向上的两个不同波长例如能选择为在对于光学纤维10的第一高阶模式LP11的截止波长以下的一种，以便在少模式传播条件下操作，并且能选择为在对于光学纤维10的第一高阶模式LP11的截止波长以上的另一种，以便在单模式传播条件下操作。例如，在光学纤维10具有图1、2和10的折射率分布的情况下，两个波长能是约850和1310或1550nm。
在光学纤维10的少模式传播条件下，光电转换器件62的激光源是一个具有在约850nm波长下的发射的VCSEL(垂直凹腔表面发射激光)的激光源。
同样，光电转换器件62的光电探测器是例如一个具有集中在约850nm下的波长频带的PIN型常规光电二极管。
所述类型的激光器和光电探测器能以低价在市场上买到。
在光学纤维10的单模式传播条件下，激光源是例如具有在1300-1350nm或1480-1625nm频带中的发射的一个Fabry-Perot型常规激光器、或一个DFB或DBR型常规半导体激光器。
在一个例子中，为了覆盖在约850nm波长下高达5km的传输，比-20dBm高，特别是约-16dBm，的功率已经耦合在光学纤维10中。
在该例子中，光电探测器的灵敏度好于-32dBm，特别是约-34dBm。
因而，在该例子的光学纤维10中的链路上的适用光学功率(功率预算)高于12dB，特别是它是约18dB。
光电转换器件62的激光源和光电探测器典型地经常规光学连接器连接到本发明的光学纤维10上。
光电转换器件62经电缆(未表示)，希望经连接器，连接到相应用户电气设备42上。
电缆一般是一般端接有常规RJ-45型连接器的常规UTP-5型的，或者是带有对应连接器的常规同轴电缆。
除光学纤维10之外，光缆1也包括用来涂敷纤维一个塑料涂层、和一个外部塑料套。
况且，在光学纤维10的塑料涂层与外部塑料套之间，光缆1也包括一个可弯曲并且有抗拉强度的强度件，像例如由KevlarTM(未表示)制成的多根纵向纱。
例如，光缆1是在由本申请者提交的专利申请EP 0 829 742中公开的类型的，或者它们是丝带型的。
根据一个变例，光缆1也包括适于例如携带供给电流的一个或多个电导体。
不过，不带有电导体的光缆1的变例是希望的，因为它具有插入用于配电的相同电缆管道中而没有任何电气安全问题的优点。
在图4的实施例中，分配网络100适于把来自光学纤维线46的光学信号(希望携带数字信息)发送到用户电气设备42。
在这个实施例中，分配单元40是一个光学设备，它包括例如一个适于把来自光学纤维线46的光学信号路由到三个光学输入/输出端口43的常规分离器。
在这个实施例中，三根光缆1的光学纤维10希望通过熔融接合固定到所述分配单元40的光学端43上。
根据一个变例，所述光学纤维10经常规光学连接器机械连接到所述分配单元40的光学端口43上。
在图5的实施例中，除分配单元40适于包括光电设备48和49之外，分配网络100与图4的类似。
更具体地说，分配单元100适于从多个电气输入/输出端口47接收来自多根电缆44的多个电气输入信号(希望是数字型的)；把它们发送到一个根据用途处理它们的电气处理单元48；提供多个电气输出信号；把它们经光电转换器49转换成对应光学信号；把它们提供到光学输入/输出端口43，及经在光缆1上的传输把它们发送到光电转换器件62，并因而到用户电气设备42。
况且，分配单元40也便利地适于从光学端口43接收经光缆1来自用户设备42的光学信号；经光电转换器49把它们转换成对应电信号；把它们发送到根据用途处理它们的电气处理单元48，及把多个电气输出信号提供给电气输入/输出端口47。
电气处理单元48例如适于解调来自输入/输出端口47的电气数字信号以放大它们，并且可选择地根据常规调制格式调制它们和/或选择在每根光缆1上发送的信号。况且，它也适于例如解调来自光电转换器49的电气数字信号以放大它们，并且可选择地根据常规调制格式调制它们和/或选择在每个输入/输出端口47上发送的信号。
典型地，光电转换器49包括发射电磁辐射的激光源，这种电磁辐射根据由在所述处理单元48的输出中的电信号携带的信息通过调制激光供给电流、或经常规振幅调制器调制振幅。
况且，在双向情况下，它们也便利地包括适于接收来自光学端口43的光学信号；把它们转换成对应电信号，及把它们提供给处理单元48。
在光缆10的少模式传播条件下，光电转换器49的激光源例如是一种具有在约850nm的波长下的发射的VCSEL型激光源。
同样，光电转换器49的光电探测器是例如具有在波长集中在850nm左右的频带中的接收的PIN型常规光电二极管。
所述型激光器和光电探测器能以低价在市场上买到。
在光学纤维10的单模式传播条件的情况下，激光源是例如具有在1300-1350nm或1480-1625nm频带中的发射的一个Fabry-Perot型常规激光器、或一个DFB或DBR型常规半导体激光器。
同样，光电探测器是具有在1300-1350nm或1480-1625nm频带中的接收的PIN型常规光电二极管。
光电转换器49的激光源和光电探测器典型地经常规光学连接器连接到本发明的光学纤维10上。
在图6的实施例中，除分配单元40也包括光电转换器50之外，分配网络100与图5的类似，并且输入/输出端口47是光学端口而不是电气的。
更具体地说，分配单元40适于在到多个光学输入/输出端口47的输入中接收来自多根光学纤维46的多个光学信号(希望携带数字信息)；把所述光学信号经光电转换器50转换成对应电信号；把它们发送到一个根据用途处理它们的电气处理单元48，并且在输出中提供多个电气信号；把所述电信号经光电转换器49转换成对应光学信号；把所述光学信号提供到光学输入/输出端口43，及经在光缆1上的传输把它们发送到用户电气设备42。
况且，分配单元40也便利地适于从光学端口43接收经光缆1来自用户设备42的光学信号；经光电转换器49把它们转换成对应电信号；把它们发送到处理它们的电气处理单元48；把多个数字电信号提供给把它们转换成对应光学信号的光电转换器50；把所述光学信号提供给输入/输出端口47，及沿多根光学纤维46发送它们。
图7表示图6实施例的一个例子，其中网络100是用来根据FastethernetTM 100 Mbit/s协议把数字信号分配到多个用户的网络。所述信号以光学形式从光学输入纤维51到达光学端口47，并且由一个光电转换器50把它们转换成对应电信号。电信号由处理单元48处理，处理单元48适于选择供每个用户之用的数字信号(例如，根据EthernetTM 10 Mbit/s协议的数字信号)，并且把它发送到对应光电转换器49。所述转换器把供用户之用的数字电信号转换成对应光学信号，并且经有关光缆1把它发送到该用户的电气设备42。
况且，在图7的这个变例中，每个用户电气设备42适于把根据EthernetTM 10 Mbit/s协议的数字信号发送到分配单元40。从光缆1到光学端口43之一的每个数字信号由有关的光电转换器49转换成对应电信号，并且发送到根据用途处理它的处理单元48。后者尤其时间多路复用来自不同用户设备42的以上信号，并且根据FastethernetTM100 Mbit/s协议把一个单时间多路复用电信号提供给光电转换器50。所述转换器50把所述多路复用电信号转换成对应光学信号，并且把它发送到一个连接到一根光学输出纤维52上的光学端口47。
在图7的例子中，处理单元48例如是由CISCO SYSTEMS生产的ROUTER CATALYST 2900 XL。
在图12的实施例中，除了建筑物或局部网络包括在分配网络40与家庭网络601、603之间延伸的多根光缆1外分配单元40还包括电气输入/输出端口47和家庭(或房间)网络601和603之外，分配网络100与图6的类似。
更具体地说，分配单元40适于在到多个输入/输出端口47的输入中接收来自多根光学纤维46、46′的多个光学信号(希望携带数字信息)、和来自多根电缆44的多个电信号(希望也是数字的)。
由不同电缆44和光学纤维46、46′携带的信号例如是来自不同供应商，像例如电话、电视和因特网服务供应商，的信号。
来自光学纤维46的光学信号由光电转换器50转换成对应电信号，并且发送到电气处理单元48。后者根据用途处理来自光电转换器50的电信号和来自电缆44的那些，并且把多个电信号提供给每个光电组合器49。
更具体地说，电气处理单元48把时刻供与其相联的用户之用、和来自各种供应商的信号提供给每个光电组合器49。
同样，每个光电组合器49适于把在到它的输入中、来自各种供应商的电信号转换成(经光电转换器49′)在不同波长下的对应光学信号(典型地，对于每个供应商或对于每种服务类型一个波长)；通过一个常规波长选择或否定耦合器41按波长多种复用它们；把波分多路复用(或WDM)光学信号提供给输入/输出光学端口43，及把它经在光缆1的光学纤维10上的传输发送给与它相联的用户。
同样，来自光学纤维46′、具有预定波长(与在分配网络中与其它供应商或服务有关的那些不同)，由常规光学耦合器38按功率分开，并且直接发送到耦合器41，耦合器41把它与在不同波长下的其它信号一起多路复用。
尽管在图12中指示一根单光学纤维46′和一个单光学耦合器，但网络能包括用于连接到与不同供应商或服务有关的对应数量的光学纤维46′上的多个光学耦合器38。
在来自每个光电组合器49的输出中的WDM信号经光缆1发送到对应家庭网络601、603。
家庭网络601是星型的，并且它包括一个耦合器39、多根光缆1及适于连接到例如在用户家中各个房间内布置的多个电气用户设备42的多个光电转换器件62。例如，所述用户设备42能是电话、电视机和/或个人计算机。
根据一个实施例，耦合器39是一个在其连接到与各种用户设备42相联的光缆1上的输出之间分裂输入WDM光学信号的光学功率的常规光束分离器。况且，每个光电转换器件62，除包括一个常规光电探测器和在双向传播的情况下可选择的一个光源之外，也包括一个光学滤波器，后者适于从WDM光学信号抽取携带同与它对应的用户设备有关的信息的波长，和把它发送到光电探测器。这种滤波器能是固定的、或者例如可通过机械、热或电气控制自动或手动调谐。可调谐滤波器的使用允许布置用于光电转换器件62的通用模块，这能时刻用在希望的波长下。所述模块也能包括根据用户设备42的协议用于信号协议转换的电子电路。
根据一个变例，耦合器39是一个常规波长信号分离器件，适于把进来的输入WDM光学信号分离成在不同波长下的多个光学信号，并且把它们路由到与各种用户设备42相联的光缆1。在这种情况下，预选择波长到达每个光电转换器件62，并且光学滤波器的存在现在没有必要。
家庭网络603是总线型的。它总体上类似于家庭网络601，不同之处在于，从连接到它上的光缆1到达的WDM信号发送到光电转换器件62；后者处理WDM信号，并且把它发送到光电转换器件63，光电转换器件63同样处理WDM信号并且把它发送到光电转换器件64。
更具体地说，每个光电转换器件62、63、64带有一个以上公开类型的滤波器，用来从输入WDM光学信号抽取携带同与它对应的用户设备有关的信息的波长，并且把它发送到光电探测器。
在一个变例中，每个光电转换器件62、63、64适于从输入WDM光学信号分接一个功率部分、从所述功率部分抽取希望波长及把WDM光学信号的剩余功率部分发送到与它连接的光电转换器件。根据一个可选择变例，每个光电转换器件62、63、64适于直接从输入光学信号抽取希望波长，因而把具有剩余波长的WDM光学信号发送到连接到它上的光电转换器件。
首先，当频带需求不高时，在光缆1的光学纤维10上的WDM传输能便利地在约850nm下的少模式传播区域中实现。例如，以20nm、10nm、5nm或2nm的空隙在包括在820-870nm之间的频带中能选择多个波长多路复用光学信号的波长。
在以后时刻，当频带需求较高时，在光学纤维10的单模式传播区域中能实现WDM传输，并且以20nm、10nm、5nm或2nm的空隙在包括例如在1300-1350nm和/或1480-1625nm之间的频带中能选择多个波长多路复用光学信号的波长。
况且，在光学纤维10的少模式传播区域中和单模式传播区域中都能实施WDM传输。
关于在光学纤维10上从用户侧到图12的分配网络的分配单元40侧的传输，它能以与对于从分配单元40侧到用户侧的传输以前公开的总体类似的方式通过WDM传输实现。不过，由于从用户侧传输到分配单元40侧的信息量有限(典型地，它目标在于控制和/或选择接收的信息)，所以希望根据一种常规较便宜的时间分割多种复用(或TDM)传输实现在光学纤维10上从用户侧到分配单元40侧的传输。在这种情况下，分配网络在每个用户侧也包括一个常规TDM传输管理电子器件。
为了处理失效和/或警报情形、和/或为了允许在相反方向上的TDM传输同步，有可能对于服务通道从分配单元40到用户设备42的传输使用可得到波长的一个多个。致动所述服务通道经一个适当的控制电子器件和一个电光转换器进入分配单元40，并且通过功率分裂把它分配到每个光电转换器件62。
总之，本发明的信号分配网络100能用来把来自长距离卫星和/或同轴电缆和/或光学纤维和/或空气传输的多个电视和/或电话和/或因特网数字信号分配到多个电子用户设备42。
况且，例如它能用在LAN分配网络中。
图8表示安装在建筑物中的本发明的分配网络100。更具体地说，分配单元40布置在建筑物的地下或底层45中，并且装在建筑物的适当电缆管道53中的光缆1，可选择地通过参照图12公开的类型的家庭光学网络，把分配单元40连接到位于建筑物各层中的用户设备42上。

Claims (47)

1.一种用来把信号分配给多个用户设备(42)的网络(100)，包括
—一个分配单元(40)，和
—多根光缆(1)，适于使所述分配单元(40)与所述多个用户设备(42)通信，每根光缆(1)包括一根具有一个芯部(14)、一个包层(12)及一个预定简单折射率分布Δn(r)的光学纤维(10)，其中Δn(r)是指作为径向距离r的函数的在芯部(14)与包层(12)之间的折射率差，每根光学纤维(10)适于保证在比1260nm高的波长下的单模式传播和在850nm下的少模式传播，
其特征在于，每根光学纤维(10)的折射率分布Δn(r)是这样的，以便保证
—在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于1ns/Km。
2.根据权利要求1所述的网络，其中在850nm下的模间延迟Δτ小于0.5ns/Km。
3.根据权利要求2所述的网络，其中在850nm下的模间延迟Δτ小于0.05ns/Km。
4.根据权利要求1所述的网络，其中在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于0.2dB。
5.根据权利要求1所述的网络，其中光学纤维在1550nm下的微弯曲损失小于15[(dB/Km)/(g/mm)]。
6.根据权利要求5所述的网络，其中光学纤维在1550nm下的微弯曲损失小于10[(dB/Km)/(g/mm)]。
7.根据权利要求1所述的网络，其中每根光学纤维具有包括在3.0与3.6之间的在850nm下的归一化频率值V。
8.根据权利要求7所述的网络，其中每根光学纤维具有包括在3.2与3.6之间的在850nm下的归一化频率值V。
9.根据权利要求7、8之一所述的网络，其中光学纤维借助于“外汽相沉积”(OVD)方法生产。
10.根据权利要求7、8之一所述的网络，其中光学纤维借助于“汽相轴向沉积”(VAD)方法生产。
11.根据权利要求1所述的网络，其中每根光学纤维具有包括在5*10-3与7*10-3之间的Δn0值。
12.根据权利要求1所述的网络，其中由折射率分布对着的半区域大于0.017μm。
13.根据权利要求12所述的网络，其中由折射率分布对着的半区域大于0.018μm。
14.根据权利要求1所述的网络，其中每根光学纤维的芯部半径包括在3μm与6μm之间。
15.根据权利要求1所述的网络，其中每根光学纤维在包层外部装有一个由聚合物材料制成的外部保护涂层。
16.根据权利要求15所述的网络，其中与包层接触的所述外部涂层的一部分在包括10℃与60℃之间的温度范围内具有比包层高的折射率。
17.根据权利要求15所述的网络，其中外部保护涂层包括能够强烈吸收电磁辐射的材料。
18.根据权利要求1所述的网络，其中每根光缆也包括一根第二光学纤维。
19.根据权利要求1所述的网络，也包括与多根光缆联通的多个光电转换器件。
20.根据权利要求19所述的网络，其中每个光电转换器件包括一个光电探测器。
21.根据权利要求19或20所述的网络，其中每个光电转换器件包括一个光源。
22.根据权利要求21所述的网络，其中所述光源适于在包括在820与870nm之间的波长下操作。
23.根据权利要求22所述的网络，其中所述光源适于在一个包括在830与860nm之间的波长下操作。
24.根据权利要求22、23之一所述的网络，适于在少模式传播条件下以高于或等于2.5Gbit/s的位速率在300-m长度的链路上传输光学信号。
25.根据权利要求21所述的网络，至少部分光电转换器件的光源适于在包括在1300nm与1625nm之间的波长下操作。
26.根据权利要求1所述的网络，其中单元适于多路复用在单波分复用光学信号中在不同波长下的多个信号，并且把所述波分复用信号沿所述光缆的至少一根发送。
27.根据权利要求1所述的网络，在用户侧包括连接到一根对应光缆上并且适于把来自光缆的信号发送到多个用户设备的至少一个家庭网络。
28.根据权利要求27所述的网络，其中家庭网络是星型的。
29.根据权利要求27所述的网络，其中家庭网络是总线型的。
30.根据权利要求26或27所述的网络，其中家庭网络在其输入处包括一个适于把进入WDM光学信号波长多路分解的一个波长选择性光学耦合器。
31.根据权利要求26或27所述的网络，其中家庭网络在其输入处包括一个适于分裂进入WDM光学信号的功率的一个光学耦合器。
32.根据权利要求1所述的网络，其中每根光学纤维(10)在1550nm下的色散值低于或等于如下值之一：20、19、18、17及16ps/(nm*Km)。
33.根据权利要求1所述的网络，其中每根光学纤维(10)在1550nm下的色散值低于或等于15.4ps/(nm*Km)。
34.光学纤维(10)，具有一个芯部(14)、一个包层(12)及一个预定简单折射率分布Δn(r)，其中Δn(r)是指作为径向距离r的函数的在芯部(14)与包层(12)之间的折射率差，所述光学纤维(10)适于保证在比1260nm高的波长下的单模式传播和在850nm下的少模式传播，
其特征在于，预定折射率分布Δn(r)适于保证
—在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于1ns/Km。
35.根据权利要求34所述的光学纤维(10)，其特征在于，在1550nm下的色散值低于或等于如下值之一：20、19、18、17及16ps/(nm*Km)。
36.根据权利要求34所述的光学纤维(10)，其特征在于，在1550nm下的色散值低于或等于15.4ps/(nm*Km)。
37.适于用在信号分配网络中的光缆(1)，它包括：
光学纤维(10)，具有一个芯部(14)、一个包层(12)及一个预定简单折射率分布Δn(r)，其中Δn(r)是指作为径向距离r的函数的在芯部(14)与包层(12)之间的折射率差，所述光学纤维(10)适于保证在比1260nm高的波长下的单模式传播和在850nm下的少模式传播，
其特征在于，预定折射率分布Δn(r)适于保证
—在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于1ns/Km。
38.根据权利要求37所述的光缆(1)，其特征在于，在1550nm下的色散值低于或等于如下值之一：20、19、18、17及16ps/(nm*Km)。
39.根据权利要求37所述的光缆(1)，其特征在于，在1550nm下的色散值低于或等于15.4ps/(nm*Km)。
40.光学纤维(10)的使用，用来生产一种用于把信号分配到多个用户设备(42)的信号分配网络，所述光学纤维(10)具有一个芯部(14)、一个包层(12)及一个预定简单折射率分布Δn(r)，其中Δn(r)是指作为径向距离r的函数的在芯部(14)与包层(12)之间的折射率差，所述光学纤维(10)适于保证在比1260nm高的波长下的单模式传播和在850nm下的少模式传播，
其特征在于，预定折射率分布Δn(r)适于保证
—在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于1ns/Km。
41.根据权利要求40所述的光学纤维(10)的使用，其中所述信号分配网络适于借助于具有在820与870nm之间选择的波长的光学信号来操作。
42.根据权利要求40所述的光学纤维(10)的使用，其中该光学纤维(10)在1550nm下的色散值低于或等于如下值之一：20、19、18、17及16ps/(nm*Km)。
43.根据权利要求40所述的光学纤维(10)的使用，其中该光学纤维(10)在1550nm下的色散值低于或等于15.4ps/(nm*Km)。
44.光学纤维(10)的使用，用于在850nm下的光学信号的传输，所述光学纤维(10)具有一个芯部(14)、一个包层(12)及一个预定简单折射率分布Δn(r)，其中Δn(r)是指作为径向距离r的函数的在芯部(14)与包层(12)之间的折射率差，所述光学纤维(10)适于保证在比1260nm高的波长下的单模式传播和在850nm下的少模式传播，
其特征在于，预定折射率分布Δn(r)适于保证
—在具有60-mm直径的芯轴上绕100圈之后，在1550nm下的宏弯曲损失小于0.5dB；并且
—在850nm下的模间延迟Δτ小于或等于1ns/Km。
45.根据权利要求44所述的光学纤维(10)的使用，用于在包括在820与870nm之间的波长下的光学信号的传输。
46.根据权利要求44所述的光学纤维(10)的使用，其中该光学纤维(10)在1550nm下的色散值低于或等于如下值之一：20、19、18、17及16ps/(nm*Km)。
47.根据权利要求44所述的光学纤维(10)的使用，其中该光学纤维(10)在1550nm下的色散值低于或等于15.4ps/(nm*Km)。
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