NO830554L

NO830554L - OPTICAL FIBER AND PROCEDURE FOR MANUFACTURING THIS

Info

Publication number: NO830554L
Application number: NO830554A
Authority: NO
Inventors: David Neil Payne; Robert James Mansfield; Jens Jorn Ramskov-Hansen; Maxwell Richard Hadley; Arthur John Barlow
Original assignee: Central Electr Generat Board
Priority date: 1981-07-07
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1983-02-17
Also published as: DK108883A; EP0083349A1; GB2101762A; GB2101762B; WO1983000232A1; DK108883D0

Description

Denne oppfinnelse angår optiske fibre og fremstilling av slike fibre. This invention relates to optical fibers and the production of such fibers.

Optiske fibre finner spesiell anvendelse for datatransmisjon og også som sensorer. Foreliggende oppfinnelse ved-rører fibre for begge disse anvendelser. Optical fibers find particular application for data transmission and also as sensors. The present invention relates to fibers for both of these applications.

Betraktes først fibre for bruk som sensorer, er virkemåten av slike innretninger basert på modifikasjon av de optiske bølgeleder-parametre ved hjelp av eksterne midler, så som trykk eller strekk eller eksterne felter så som magnetiske, elektriske eller akustiske felter. Enkeltmodus-fibre er av spesiell inte-resse for dette formål da de ideelt sett har en enkelt velde-finert fasehastighet og følgelig polarisasjonstilstand. Det blir derfor mulig å observere små variasjoner i polarisasjonen. Teoretisk sett ville en sirkulærsymmetrisk,spenningsfri,rett fiber være egnet, men i praksis er fibrene i en viss grad elliptiske, hvilket blir ledsaget av en tilhørende spennings-asymmetri. Fiberen underholder da to innbyrdes vinkelrette, polariserte modi med ulike fasehastigheter. Følgelig synes fiberen å være dobbeltbrytende og utgangs-polarisasjonstilstanden vil variere periodisk langs fiberens lengde med en periode som er avhengig av differansen i forplantnings-konstantene for de to modi. Den lengde som omfattes av en periode, er kjent som polarisasjons-beatlengden. Det er videre generelt funnet at utgangs-polarisasjonstilstanden ikke er stabil med tiden, som følge av termiske effekter og modus-koblingseffekter som modifiserer forskjellen i forplantnings-konstanter og effektfordelingen mellom de forekommende modi. Den dobbeltbrytning som bevirkes av kjernens elliptisitet, Considering fibers for use as sensors first, the operation of such devices is based on modification of the optical waveguide parameters by means of external means, such as pressure or tension or external fields such as magnetic, electric or acoustic fields. Single mode fibers are of particular interest for this purpose as they ideally have a single well-defined phase velocity and hence polarization state. It therefore becomes possible to observe small variations in the polarization. Theoretically, a circularly symmetrical, tension-free, straight fiber would be suitable, but in practice the fibers are to some extent elliptical, which is accompanied by an associated tension asymmetry. The fiber then entertains two mutually perpendicular, polarized modes with different phase velocities. Consequently, the fiber appears to be birefringent and the output polarization state will vary periodically along the length of the fiber with a period that depends on the difference in the propagation constants of the two modes. The length covered by a period is known as the polarization beat length. It is further generally found that the output polarization state is not stable with time, due to thermal effects and mode-coupling effects which modify the difference in propagation constants and the power distribution between the occurring modes. The birefringence caused by the ellipticity of the nucleus,

er kjent som form-dobbeltbrytning, og den dobbeltbrytning som skyldes den tilhørende spennings-asymmetri er kjent som spennings-dobbeltbrytning. is known as shape birefringence, and the birefringence due to the associated stress asymmetry is known as stress birefringence.

Det har vært foreslått å frembringe en mer stabil lineært polarisert utgang ved bare å eksitere en polarisert modus i en fiber med meget høy dobbeltbrytning, og en slik fiber er blitt betegnet som "polarisasjons-opprettholdende" fiber. It has been proposed to produce a more stable linearly polarized output by simply exciting a polarized mode in a very high birefringence fiber, and such a fiber has been termed a "polarization-maintaining" fiber.

For en strømtransduser basert på Faraday-effekten hvor fiberen er påvirkbar av et eksternt magnetfelt, er imidlertid en slik løsning uegnet fordi tilstedeværelse av lineær dobbeltbrytning i fiberen undertrykker den lille Faraday-rotasjon når fiber lengden overskrider halvparten av polarisasjons-beatlengden. Følgelig er interaksjonslengden mellom fiberen og det magnetiske felt og dermed følsomheten, meget liten for en "polarisasjons-opprettholdende" fiber med sin beatlengde på under 1 mm. Det foretrekkes derfor å bruke en fiber med lav dobbeltbrytning for en strømtransduser basert på Faraday-effekten, da polarisasjons-beatlengden kan være flere titall meter. Den sistnevnte type sensor kan således vikles omkring en stor strømførende leder for å danne et amperemeter. For a current transducer based on the Faraday effect where the fiber is influenced by an external magnetic field, however, such a solution is unsuitable because the presence of linear birefringence in the fiber suppresses the small Faraday rotation when the fiber length exceeds half of the polarization beat length. Consequently, the interaction length between the fiber and the magnetic field, and thus the sensitivity, is very small for a "polarization-maintaining" fiber with its beat length of less than 1 mm. It is therefore preferable to use a fiber with low birefringence for a current transducer based on the Faraday effect, as the polarization beat length can be several tens of meters. The latter type of sensor can thus be wound around a large current-carrying conductor to form an ammeter.

I kommunikasjonssystemer kan nærvær av to ikke-degenererende innbyrdes vinkelrett polariserte fibermodi likeledes være en ulempe. Nærvær av to modi i fiberen kan føre til en reduksjon i båndbredde som følge av en forskjell i deres respektive grup-peforsinkelser (polarisasjonsmodus-dispersjon). Denne dispersjon er spesielt betydelig i lange forbindelser, f.eks. på In communication systems, the presence of two non-degenerate mutually perpendicularly polarized fiber modes can also be a disadvantage. The presence of two modes in the fiber can lead to a reduction in bandwidth due to a difference in their respective group delays (polarization mode dispersion). This dispersion is particularly significant in long connections, e.g. on

100 km eller mer, hvilket for tiden er påtenkt for visse formål. 100 km or more, which is currently contemplated for certain purposes.

Det har tidligere vært vurdert anvendelse av fibre somThe use of fibers such as

er tvunnet. Det kan vises at den iboende lineære fiber-dobbeltbrytning blir betydelig redusert når en fiber blir sterkt tvunnet (når den lokale dobbeltbrytning blir utjevnet langs lengden av fiberen). Imidlertid vil tvinning av en fiber efter at den er blitt trukket, innføre torsjonsspenninger som resulterer i introduksjon av en vesentlig sirkulær dobbeltbrytning på grunn av den fotoelastiske effekt. En optisk fiber kan betraktes som en stabel av dobbeltbrytende plater. Hvis fiberen tvinnes, blir hovedaksene for disse plater dreiet is twisted. It can be shown that the intrinsic linear fiber birefringence is significantly reduced when a fiber is heavily twisted (when the local birefringence is smoothed out along the length of the fiber). However, twisting a fiber after it has been drawn will introduce torsional stresses which result in the introduction of a substantial circular birefringence due to the photoelastic effect. An optical fiber can be thought of as a stack of birefringent plates. If the fiber is twisted, the principal axes of these plates are rotated

i forhold til hverandre. Ved en slik analyse er det imidlertid nødvendig å innbefatte en fotoelastisk effekt for å ta hensyn til torsjonsspenningen og indusert sirkulær dobbeltbrytning som fremkommer i en fiber som er tvunnet efter trekking. Ved bruk av denne analysemetode må således fiberen ansees å omfatte et antall dobbeltbrytende plater med sine hovedakser gradvis dreiet i forhold til hverandre, men som har mellomliggende optiske rotasjonselementer for å simulere den fotoelastiske effekt. En analyse av denne art viser at utgangs-polarisasjonstilstanden for en slik tvunnet fiber, ved en lineært polarisert inngang, ved bevegelse langs fiberen vil svinge mellom høyre og venstre elliptisk polarisasjon med en samtidig roterende in relation to each other. In such an analysis, however, it is necessary to include a photoelastic effect in order to take account of the torsional stress and induced circular birefringence that occurs in a fiber that has been twisted after drawing. When using this analysis method, the fiber must therefore be considered to comprise a number of birefringent plates with their main axes gradually rotated in relation to each other, but which have intermediate optical rotation elements to simulate the photoelastic effect. An analysis of this kind shows that the output polarization state of such a twisted fiber, at a linearly polarized input, when moving along the fiber will oscillate between right and left elliptical polarization with a simultaneous rotating

asimut. Forutsatt at tvinningen er stor i forhold til den iboende lineære dobbeltbrytning i fiberen, vil denne siste tilsynelatende bli undertrykket, hvilket bare efterlater den tvinningsinduserte, sirkulære dobbeltbrytning. I dette tilfelle vil den iboende lineære dobbeltbrytning ikke innvirke på følsomheten av fiberen når denne brukes som strømsensor. Selv om det er blitt demonstrert en Faraday-strømsensor azimuth. Provided that the twist is large relative to the inherent linear birefringence in the fiber, the latter will apparently be suppressed, leaving only the twist-induced circular birefringence. In this case, the inherent linear birefringence will not affect the sensitivity of the fiber when it is used as a current sensor. Although a Faraday current sensor has been demonstrated

basert på tvunnet fiber, er tvinning av fiberen efter trekking ubekvemt og vanskelig når det kreves en sterk tvinning og fører til gjenværende fotoelastisk rotasjon som er tempera-turavhengig. based on twisted fiber, twisting the fiber after drawing is inconvenient and difficult when a strong twist is required and leads to residual photoelastic rotation which is temperature-dependent.

I en fiber anvendt for kommunikasjonsformål kan det vises at tvinning reduserer polarisasjonsmodus-dispersjonen som bevirkes av den iboende lineære dobbeltbrytning. Dette blir imidlertid maskert ved innføringen av ytterligere pulsdisper-sjon som skyldes at den fotoelastiske koeffisient er avhengig av bølgelengden. Tvinning av fiberen reduserer således den båndbredde-begrensning som skyldes én effekt, men erstatter dette med en annen. In a fiber used for communication purposes, twisting can be shown to reduce the polarization mode dispersion caused by the inherent linear birefringence. However, this is masked by the introduction of further pulse dispersion which is due to the fact that the photoelastic coefficient is dependent on the wavelength. Twisting the fiber thus reduces the bandwidth limitation due to one effect, but replaces this with another.

Ifølge én side ved foreliggende oppfinnelse blir en optisk fiber tildannet av et i det vesentlige torsjonsfritt materiale med en tvinningsgrad pr. lengdeenhet som er større enn den iboende dobbeltbrytning. Tvinningsgraden pr. lengdeenhet er fortrinnsvis i det minste ti ganger den iboende dobbeltbrytning. According to one aspect of the present invention, an optical fiber is formed from an essentially torsion-free material with a degree of twist per length unit that is greater than the inherent birefringence. The twinning rate per length unit is preferably at least ten times the inherent birefringence.

Betraktet fra en annen side omfatter en fremgangsmåte for fremstilling av en optisk fiber, trekking av fiberen fra et oppvarmet emne mens det foretas kontinuerlig relativ rotasjon mellom emnet og den trukne fiber. Trekking av fiberen fra et oppvarmet emne gjør det mulig å utføre tvinningen mens fiber-materialet holdes i det vesentlige spenningsfritt. En slik fiber skal i det følgende betegnes som en "spunnet" fiber til forskjell fra en tvunnet fiber, som - slik det er forklart tidligere - har sirkulær dobbeltbrytning som følge av torsjonsspenning, mens en spunnet fiber ifølge foreliggende oppfinnelse har liten eller ingen torsjonsspenning og følgelig sirkulær dobbeltbrytning. Viewed from another side, a method of manufacturing an optical fiber comprises pulling the fiber from a heated blank while continuously relative rotation is effected between the blank and the drawn fiber. Pulling the fiber from a heated blank makes it possible to carry out the twisting while the fiber material is kept essentially tension-free. In the following, such a fiber shall be referred to as a "spun" fiber in contrast to a twisted fiber, which - as explained earlier - has circular birefringence as a result of torsional stress, while a spun fiber according to the present invention has little or no torsional stress and hence circular birefringence.

Det er viktig å skjelne mellom torsjonsspenninger (som medfører sirkulær dobbeltbrytning) og iboende spenninger. De siste er generelt alltid å finne i fiberen som følge av mis- tilpasning mellom ekspansjonskoeffisientene for substratet av silisiumoksyd og belegningsmaterialet. Hvis denne spen-ning er asymmetrisk (som i en svakt elliptisk fiber), vil den avstedkomme lineær dobbeltbrytning. Som det nå skal vises kan den spenningsinduserte, lineære dobbeltbrytning jevnes ut ved hjelp av spinning, akkurat som form-dobbeltbrytningen kan. It is important to distinguish between torsional stresses (which cause circular birefringence) and inherent stresses. The latter are generally always found in the fiber as a result of a mismatch between the expansion coefficients for the silicon oxide substrate and the coating material. If this tension is asymmetric (as in a weakly elliptical fiber), it will produce linear birefringence. As will now be shown, the stress-induced linear birefringence can be smoothed by spinning, just as the shape birefringence can.

Som tidligere forklart er optiske fibre i praksis ikke nøyaktig sirkulære, men har et elliptisk tverrsnitt. Hvis fiberen blir spunnet under trekkingen, vil asimut for det asymmetriske tverrsnitt dreie seg langs fiberlengden. Fiberen kan ansees å bestå av individuelle, lokale seksjoner med vekslende dobbeltbrytningsverdier. Selv om hver seksjon har en forholdsvis høy lokal dobbeltbrytning, blir dennes effekt kompensert for av den neste roterte,dobbeltbrytende seksjon. As previously explained, optical fibers in practice are not exactly circular, but have an elliptical cross-section. If the fiber is spun during drawing, the azimuth of the asymmetric cross-section will rotate along the length of the fiber. The fiber can be considered to consist of individual, local sections with alternating birefringence values. Although each section has a relatively high local birefringence, its effect is compensated for by the next rotated, birefringent section.

På grunn av fravær av torsjonsspenning i en spunnet fiberDue to the absence of torsional stress in a spun fiber

til forskjell fra en tvunnet fiber, kan man betrakte den optiske virkning som en rekke dobbeltbrytende seksjoner uten mellomliggende rotasjonsseksjoner. Den totale effekt av en fiber fremstilt på denne måte er at det blir en tilsynelatende dobbeltbrytning som langs lengden av fiberen svinger mellom en liten positiv og en liten negativ verdi. unlike a twisted fiber, one can consider the optical effect as a series of birefringent sections without intervening rotational sections. The overall effect of a fiber produced in this way is that there is an apparent birefringence that oscillates along the length of the fiber between a small positive and a small negative value.

Hvis tvinningsgraden (som bekvemt kan måles i radianerIf the degree of twist (which can conveniently be measured in radians

pr. meter) er stor sammenlignet med den iboende form- og spennings-dobbeltbrytning (som også kan måles i radianer pr. meter), blir størrelsen av svingningen neglisjerbart liten. Følgelig vil spinningen av emnet under trekking i høy grad redusere bidraget til dobbeltbrytning som følge av form- og spennings-asymmetri. På tilsvarende måte blir tidsforsinkelsen mellom de innbyrdes vinkelrette modi som forårsakes av polari-sas jonsmodus-dispers jon i en konvensjonell ikke-spunnet fiber, redusert i en spunnet fiber til en meget lavere verdi, idet reduksjonen skjer med en faktor som avhenger av spinningsgraden. per meters) is large compared to the inherent shape and stress birefringence (which can also be measured in radians per meter), the magnitude of the oscillation becomes negligibly small. Consequently, the spinning of the blank during drawing will greatly reduce the contribution to birefringence as a result of shape and tension asymmetry. Similarly, the time delay between mutually perpendicular modes caused by polarization ion mode dispersion in a conventional non-spun fiber is reduced in a spun fiber to a much lower value, the reduction occurring by a factor that depends on the degree of spinning.

Fortrinnsvis blir emnet spunnet eller dreiet når fiberen trekkes. Spinningen skjer fortrinnsvis med en hastighet som gir et konstant antall omdreininger pr. lengdeenhet. Det er hensiktsmessig å trekke fiberen med i det vesentlige konstant hastighet og å dreie emnet med i det vesentlige konstant hastighet. Det er imidlertid kjent ved fremstilling av optiske fibre å styre trekkehastigheten for å opprettholde en konstant fiberdiameter. Ved en slik teknikk kan spinningsgraden reguleres i overensstemmelse med trekkehastigheten for å opprettholde en konstant tvinningsstigning. Preferably, the blank is spun or turned when the fiber is drawn. The spinning preferably takes place at a speed that gives a constant number of revolutions per unit of length. It is convenient to pull the fiber at a substantially constant speed and to rotate the blank at a substantially constant speed. However, it is known in the manufacture of optical fibers to control the drawing speed in order to maintain a constant fiber diameter. With such a technique, the degree of spinning can be regulated in accordance with the drawing speed to maintain a constant twist pitch.

Det er imidlertid ikke nødvendig at spinningsgraden er konstant for å oppnå det ønskede resultat. Den kan til og med ha motsatt retning, dvs. med periodisk reversering eller til-feldig reversering, slik at man svinger fra en høyrehånds-til en venstrehåndstvinning. Forutsatt at tvinningsgraden i gjennomsnitt er større enn dobbeltbrytningen, vil slik tvinning redusere dobbeltbrytningen. However, it is not necessary that the degree of spinning is constant in order to achieve the desired result. It can even have the opposite direction, i.e. with periodic reversal or random reversal, so that one swings from a right-handed to a left-handed twist. Assuming that the degree of twisting is on average greater than the birefringence, such twisting will reduce the birefringence.

Emnet kan fremstilles på hvilken som helst kjent måte, f.eks. ved kjemisk pådampning av passende dopede silisiumoksyd-materialer inne i et rørformet substrat av silisiumoksyd. Først kan et belegningsmateriale, f.eks. silisiumoksyd dopet med B20.j, avsettes og efterfulgt av en kjemisk pådampning av et kjernemateriale, f.eks. silisiumoksyd eller silisiumoksyd dopet ulikt i forhold til kjernematerialet, f. The subject can be produced in any known manner, e.g. by chemical vapor deposition of suitably doped silicon oxide materials inside a tubular silicon oxide substrate. First, a coating material, e.g. silicon oxide doped with B20.j, is deposited and followed by a chemical vapor deposition of a core material, e.g. silicon oxide or silicon oxide doped differently in relation to the core material, e.g.

eks. dopet med germaniumoksyd (GeC^)• e.g. doped with germanium oxide (GeC^)•

Slike teknikker for fremstilling av et emne er i og for seg kjent og det er kjent å fremstille en optisk fiber ved å trekke denne fra et slikt emne. For å fremstille en spunnet fiber ifølge foreliggende oppfinnelse kan emnet roteres under trekkeprosessen. Rotasjonshastigheten avhenger av den nød-vendige spinningsgrad og av trekkehastigheten. Rotasjonshas-tigheter på opptil 2000 omdreininger pr. minutt er i praksis lett blitt oppnådd ved anvendelse av en takometer-hastighets-regulert likestrømmotor med et nøyaktig sentrert, rett emne. Ved en typisk trekkehastighét på 0,5 m pr. sekund, kreves det en spinningshastighet på mellom 300 og 1500 omdreininger pr. minutt for å få spinningsstigninger på 10 cm til 2 cm . Meget kortere spinningsstigninger, f.eks. 2 mm, kan lett bli oppnådd ved reduserte trekkehastigheter. En spunnet fiber som er frembragt på denne måte, kan belegges på kjent måte med et silikongummibelegg eller et annet beskyttende materiale. Such techniques for producing a blank are known in and of themselves and it is known to produce an optical fiber by pulling it from such a blank. To produce a spun fiber according to the present invention, the blank can be rotated during the drawing process. The rotation speed depends on the required degree of spinning and on the pulling speed. Rotational speeds of up to 2,000 revolutions per minute has been easily achieved in practice using a tachometer-speed-regulated DC motor with an accurately centered, straight blank. At a typical pulling speed of 0.5 m per second, a spinning speed of between 300 and 1500 revolutions per second is required. minute to get spinning increments of 10 cm to 2 cm. Much shorter spinning climbs, e.g. 2 mm, can easily be achieved at reduced pulling speeds. A spun fiber produced in this way can be coated in a known manner with a silicone rubber coating or another protective material.

I den følgende beskrivelse skal det henvises til tegningene, hvor: Figur 1 skjematisk viser en teknikk for fremstilling av en optisk fiber, og Figur 2 er et diagram som viser forholdet mellom dobbelt brytning og bølgelengde for to forskjellige fibre, hvorav den ene er fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse. Et emne som en optisk fiber kan trekkes fra, blir på kjent måte laget ved kjemisk pådampning av et belegg av dopet silisiumoksyd, f.eks. silisiumoksyd dopet med ^O^, i et rør av rent silisiumoksyd, efterfulgt av avsetning av en kjerne, f.eks. av silisiumoksyd dopet med germaniumoksyd, innenfor belegget. En slik teknikk er f.eks. beskrevet i en publikasjon av Norman, Payne, Adams og Smith på sidene 3 09 til 311 i Electronics Letters av 24.mai 1979, vol. 15, Nr. 11. Dette emne er vist ved 10 på Figur 1 og er festet til akselen på en likestrømmotor 11 med takometer-hastighetskontroll, for rotasjon om sin akse. Emnet kan ved sin nedre ende være sentrert ved hjelp av en styring, f.eks. en fjærbelastet membran 12 som er montert på en øvre åpning i en trekkeovn 13 med vertikal akse. Fiberen blir trukket fra den nedre ende av emnet på kjent måte. Efter at trekkingen av fiberen er påbegynt, blir motoren kjørt opp til den ønskede hastighet. En typisk trekke-hastighet på 0,5 m/sek. krever en spinningshastighet på mellom 300 og 1500 o/min. for å få spinningsstigninger på 10 cm til 2 cm. Fiberen blir trukket nedad som angitt skjematisk ved 15. Diameteren av den trukne fiber blir målt ved hjelp av en måleanordning 16 og trekkehastigheten reguleres automatisk ved hjelp av en kontrollanordning 17 i overensstemmelse med den målte diameter for å opprettholde en konstant diameter. Motoren 11 blir også kontrollert i avhengighet av trekkehastigheten slik at det blir oppnådd en konstant tvinningsstigning til tross for mulige små variasjoner i trekkehastigheten be-virket av den automatiske diameterkontroll. In the following description, reference should be made to the drawings, where: Figure 1 schematically shows a technique for manufacturing an optical fiber, and Figure 2 is a diagram showing the relationship between birefringence and wavelength for two different fibers, one of which is produced in according to the present invention. A blank from which an optical fiber can be drawn is made in a known manner by chemical vapor deposition of a coating of doped silicon oxide, e.g. silicon oxide doped with ^O^, in a tube of pure silicon oxide, followed by deposition of a core, e.g. of silicon oxide doped with germanium oxide, within the coating. One such technique is e.g. described in a publication by Norman, Payne, Adams and Smith on pages 309 to 311 of Electronics Letters of May 24, 1979, vol. 15, No. 11. This item is shown at 10 in Figure 1 and is attached to the shaft of a DC motor 11 with tachometer speed control, for rotation about its axis. The workpiece can be centered at its lower end by means of a guide, e.g. a spring-loaded membrane 12 which is mounted on an upper opening in a draft furnace 13 with a vertical axis. The fiber is drawn from the lower end of the blank in a known manner. After the pulling of the fiber has begun, the motor is run up to the desired speed. A typical pulling speed of 0.5 m/sec. requires a spinning speed of between 300 and 1500 rpm. to get spinning pitches of 10 cm to 2 cm. The fiber is drawn downwards as indicated schematically at 15. The diameter of the drawn fiber is measured by means of a measuring device 16 and the drawing speed is automatically regulated by means of a control device 17 in accordance with the measured diameter to maintain a constant diameter. The motor 11 is also controlled as a function of the pulling speed so that a constant twist increase is achieved despite possible small variations in the pulling speed caused by the automatic diameter control.

Den trukne fiber kan belegges med et silikongummi-belegg ved bruk av kjente teknikker som angitt ved 18. Det er funnet at belegningsprosessen og diametermålingen samt kontrollsystemet ikke blir svært meget påvirket av rotasjonen av emnet. The drawn fiber can be coated with a silicone rubber coating using known techniques as indicated at 18. It has been found that the coating process and the diameter measurement as well as the control system are not greatly affected by the rotation of the workpiece.

I den ovenfor beskrevne utførelse blir emnet fremstilt ved kjemisk pådampning. Det kan imidlertid også lages ved hjelp av et antall andre kjente teknikker, f.eks. VAD ( aksiell pådampning), OVPO (utvendig dampfase-oksydasjon), stav og rør, lagvis smelte og oppadtrekking, ionebytting og Phasil-prosessen. En spesielt hensiktsmessig teknikk er fremstillings- metoden med dobbelte konsentriske digler, hvor en indre digel inneholder kjerneglasset og en ytre konsentrisk digel inneholder belegningsglasset, idet fiberen trekkes ut gjennom et felles utløp ved bunnen av diglene. I dette tilfelle kan den dobbelte digelenhet roteres, men det foretrekkes å rotere trek-keenheten. In the embodiment described above, the blank is produced by chemical vapor deposition. However, it can also be made using a number of other known techniques, e.g. VAD (axial vaporisation), OVPO (external vapor phase oxidation), rod and tube, layered melting and pull-up, ion exchange and the Phasil process. A particularly suitable technique is the production method with double concentric crucibles, where an inner crucible contains the core glass and an outer concentric crucible contains the coating glass, the fiber being drawn out through a common outlet at the bottom of the crucibles. In this case, the double crucible unit can be rotated, but it is preferred to rotate the draw unit.

Virkningen av spinningen på dobbeltbrytnings-egenskapene for et antall fibre er illustrert i tabellen nedenfor. I den første kolonne av denne tabell er en rekke forskjellige fibre angitt med et fibernummer med tilhørende angivelse av den bølgelengde som målingen ble foretatt ved. Målinger av retardasjon og av rotasjon er gitt for fire prøver på spunnet fiber. For tre av disse fibre er det også angitt målinger for fiberen The effect of spinning on the birefringence properties of a number of fibers is illustrated in the table below. In the first column of this table, a number of different fibers are indicated with a fiber number with the corresponding indication of the wavelength at which the measurement was made. Measurements of deceleration and of rotation are given for four samples of spun fiber. For three of these fibers, measurements for the fiber are also indicated

i ikke-spunnet tilstand. For fiber 319 er resultatene gitt for to bølgelengder. in the unspun state. For fiber 319, the results are given for two wavelengths.

Det vil sees at for de fibre som er spunnet, er det blitt oppnådd en reduksjon i lineær retardasjon sammenlignet med de fibre som ikke er spunnet, som nærmer seg to størrelsesordener. Dobbeltbrytning og sirkulær rotasjon ble målt ved anvendelse It will be seen that for the fibers that have been spun, a reduction in linear retardation has been achieved compared to the fibers that have not been spun, approaching two orders of magnitude. Birefringence and circular rotation were measured upon application

av kryssede polarisatorer og en Soleil-kompensator, med fiberen opphengt vertikalt for å redusere virkningene av eksterne spenninger. Spinning eller rotasjon av emnet er funnet å gi en entydig reduksjon av dobbeltbrytningen til et nivå ved eller under målingsgrensen og å ikke medføre sirkulær dobbeltbrytning . of crossed polarizers and a Soleil compensator, with the fiber suspended vertically to reduce the effects of external stresses. Spinning or rotation of the subject has been found to produce an unambiguous reduction of the birefringence to a level at or below the measurement limit and not to cause circular birefringence.

Virkningen av fiberspinning på polarisasjonsmodus-dispersjonen ble målt ved å bestemme variasjonen av fiberens polari-sas jonsegenskaper med bølgelengde. Raman-generering i en enkeltmodusfiber pumpet med en Q-svitsjet Nd:YAG-låser ble anvendt som en kilde med avstembar bølgelengde, og dobbeltbrytningen AS og rotasjonen av testfiberen ble målt som ovenfor. The effect of fiber spinning on the polarization mode dispersion was measured by determining the variation of the fiber polarization properties with wavelength. Raman generation in a single-mode fiber pumped with a Q-switched Nd:YAG lock was used as a tunable wavelength source, and the birefringence AS and rotation of the test fiber were measured as above.

Et typisk resultat er vist på Figur 2 (den øvre kurve) forA typical result is shown in Figure 2 (the upper curve) for

en ikke-spunnet fiber. Polarisasjonsmodus-dispersjonena non-spun fiber. The polarization mode dispersion

z d (A 8)z d (A 8)

At = — —\, blir estimert ved å tilpasse en kurve tilAt = — —\, is estimated by fitting a curve to

c dk c dk

datapunktene og ved å ta den deriverte med hensyn på bølge-lengden . the data points and by taking the derivative with respect to the wavelength.

I tLlfelletmed spunnet fiber var dobbeltbrytningen og rotasjonen nær deteksjonsgrensene og følgelig er det bare vist to punkter i den nedre kurve på Figur 2. In the case of spun fibre, the birefringence and rotation were close to the detection limits and consequently only two points are shown in the lower curve in Figure 2.

Den iboende polarisasjonsmodus-dispersjon ved en bølge-lengde på 1,2 ym ble beregnet å være 4,6 ps/km for den ikke-spunne fiber og mindre enn 0,02 ps/km for den spunne fiber, hvilket illustrerer den store reduksjon som er mulig med spinningsteknikken. The intrinsic polarization mode dispersion at a wavelength of 1.2 µm was calculated to be 4.6 ps/km for the unspun fiber and less than 0.02 ps/km for the spun fiber, illustrating the large reduction which is possible with the spinning technique.

Analyse har vist at fibre som er spunnet, er like følsom-me som konvensjonelle fibre med lav dobbeltbrytning, med hensyn til Faraday-effekten og ventes videre ikke å ha nevnever-dig polarisasjonsvariasjon med temperatur. Fibre med lav dobbeltbrytning er vanskelige å produsere på reproduserbar måte og spinningsfiberteknikken utgjør et enkelt alternativ som gjør det mulig å oppnå reproduserbare fibre som er egnet for anvendelse i en strømtransduser basert på Faraday-effekten. I fibre for datatransmisjon sikrer spinningen at den gjenværende polarisasjonsmodus-dispersjon blir redusert til en neglisjerbar verdi og følgelig er slike fibre attraktive for lange forbindelser uten forsterkere. Analysis has shown that fibers that have been spun are as sensitive as conventional fibers with low birefringence, with regard to the Faraday effect, and are not expected to have significant polarization variation with temperature. Fibers with low birefringence are difficult to produce in a reproducible manner and the spinning fiber technique constitutes a simple alternative that makes it possible to obtain reproducible fibers suitable for use in a current transducer based on the Faraday effect. In fibers for data transmission, the spinning ensures that the residual polarization mode dispersion is reduced to a negligible value and consequently such fibers are attractive for long links without amplifiers.

Claims

1. Optical fibre, characterized in that it comprises essentially torsion-free material with a degree of twist per length unit that is greater than the inherent birefringence.

2. Optical fiber according to claim 1, characterized in that the degree of twist per unit length is at least ten times the intrinsic birefringence.

3. Method for manufacturing an optical fiber, comprising drawing the fiber from a heated blank, characterized by the fact that a continuous relative rotation is carried out between the blank and the drawn fiber.

4. Method according to claim 3, characterized in that the rotation speed is such that the degree of twist per unit length of the drawn fiber is greater than the inherent birefringence.

5. Method according to claim 3, characterized in that the rotation speed is such that the degree of twist per unit length is at least ten times the intrinsic birefringence.

6. Method according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the relative rotation is performed by rotating the blank while the fiber is drawn.

7. Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that the spinning takes place at a speed which gives a constant number of revolutions per second. unit of length.

8. Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that the fiber is pulled at an essentially constant speed and the workpiece is rotated at an essentially constant speed.

9. Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that the drawing speed is regulated to maintain a constant fiber diameter, and that the spinning speed is regulated in accordance with the drawing speed.

10. Method according to one of claims 3 to 9, characterized in that the blank is produced by chemical evaporation of glass materials inside a tubular substrate of silicon oxide.

11. Optical fiber produced using the method according to one of claims 3 to 10.