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DE2640271A1 - Optische wellenleiterfaser - Google Patents

Optische wellenleiterfaser

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Publication number
DE2640271A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
core
dopant
optical waveguide
graded
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19762640271
Other languages
English (en)
Inventor
Detlef Christoph Gloge
Ivan Paul Kaminow
Herman Melvin Presby
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE2640271A1 publication Critical patent/DE2640271A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/02214Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02285Characterised by the polarisation mode dispersion [PMD] properties, e.g. for minimising PMD
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

Dipl.-Ing. Werfter Jackisch
7 Stuttgart N, Menzeistraße 40
Western Electric A 35 274
Company, Incorporated .7 c«« 1Q7R
195 Broadway
New York, N.Y. 10007
U.S.A.
Optische Wellenleiterfaser
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Wellenleiterfaser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.
Optische Wellenleiterfasern des sogn. abgestuften Brechungsindextyps sind besonders geeignet für eine optische Übertragung in der sogn. Mehrfach-Schwingungsart und werden vermutlich in der ersten Generation von optischen Nachrichtenleitungen zusammen mit lichtemittierenden Dioden oder mit Halbleiterinjektionslasern des Mehrfach-Schwingungstyps oder mit optisch gepumpten dielektrischen Wirts-Selteneerden-Ionenlasern des Mehrfach-Schwingungstyps verwendet werden.
Bisher wurde die radiale Abstufung des Brechungsindex* bei derartigen Fasern durch eine Änderung der Konzentration eines glasförmigen Dotierstoffes innerhalb des glasförmigen Hauptbindemittels erzielt, welches gewöhnlich aus Kieselerde besteht, jedoch auch ein oder mehrere weitere glasförmige Dotierstoffe in konstanter Konzentration enthalten kann, was insbesondere bei
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der Festlegung des Leitungs-Gesamtwiderstandes der Faser günstig ist oder die mechanischen Eigenschaften der Faser "bestimmt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Parameter von derartigen Wellenleitern in Abhängigkeit von der Frequenz ändern. Aus diesem Grund besitzt eine spezielle Faser, welche für eine minimale Streuung der Schwingungsart bei einer ausgewählten Frequenz ausgebildet wurde, eine wesentlich höhere Streuung bei anderen interessierenden Frequenzen. Dementsprechend sind derartige Fasern im wesentlichen schmalbandige Wellenleiter.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, WeI-lenleiterfasernder eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche ein günstigeres Frequenzverhalten zeigen und insbesondere eine breitbandige Übertragung gestatten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Wellenleiterfaser der eingangs erwähnten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Wellenleiterfaser nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet ·
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Fasern mit abgestuftem Brechungsindex mit einer minimalen Streuung der Schwingungsart gleichzeitig bei wenigstens zwei verschiede-
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nen Frequenzen oder über einen Frequenzbereich hinweg unter Erzielung einer Breitbandwirkung ausgebildet werden können. Ganz generell können die Fasern so ausgebildet werden, daß sie eine vorbestimmte und optimierte Streuung- und Übertragungseigenschaft aufweisen. Dies gelingt dadurch, daß in den Faserkern wenigstens ein zweiter Dotierstoff eingeführt wird, dessen Dichte in Abhängigkeit von dem ersten Dotierstoff abgestuft wird, um die vorbestimmte Frequenzeigenschaft zu erzielen.
Die genannten vorteilhaften Eigenschaften werden insbesondere dadurch gleichzeitig erzielt, daß zwei oder mehrere der glasförmigen Dotierstoffe in Bezug aufeinander und in Bezug zu dem Hauptbindemittel, z.B. Kieselerde, abgestuft werden, und zwar mit genau festgelegten Konzentrationsänderungen bezüglich des Radius··
Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterfaser;
Fig. 2 typische Verlaufskurven des optimalen Exponenten der radialen Brechungsindexänderung, wie sie mit Hilfe verschiedener Dotiertechniken, einschließlich der erfindungsgemäßen Dotiertechnik, erhalten werden können;
Fig. 3 typische Verlaufskurven der relativen Konzentration der Dotierstoffe und der Kieselerde in der
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erfindungsgemäßen Wellenleiterfaser, und Fig. 4 beispielhafte Verlaufskurven des optimalen Exponenten des radialen Brechungsindex für zwei verschiedene Fälle von gleichzeitig erzielten, optimierten Eigenschaften in einer erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterfaser.
Obwohl die erfindungswesentlichen Merkmale aus der perspektivischen Ansicht der erfindungsgemäßen optischen Wellenleiterfaser nach Fig. 1 nicht ersichtlich sind, dient diese perspektivische Darstellung dennoch zur Veranschaulichung der Bauart, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht.
Die in Fig. 1 veranschaulichte optische Ti7ellenleiterfaser 10 besitzt einen Kern 14 mit einem radial veränderlichen Brechungsindex und einen Überzug 12 mit im wesentlichen gleichförmigem Brechungsindex. Nach den bisherigen Erkenntnissen der Fachwelt sollte die radiale Änderung des Brechungsindex1 des Kerns 14 im wesentlichen parabolisch sein, d.h., daß der Brechungsindex η gleich dem η -fachen der Menge (1 + f) sein sollte, wobei η der Brechungsindex des Faserüberzugs ist und f eine Funktion des radialen Abstandes r von der Fasermifcte gemäß folgenden Beziehungen ist:
f(r) =Δ/Τ -(r/a)^7 innerhalb des Kerns, und f(r) = 0 innerhalb des Überzugs,
wobei a den Kernradius bedeutet.
Bei einer invertierten Parabel ist der Exponent«= 2, was gleich-
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bedeutend damit ist, daß der Brechungsindex quadratisch mit dem Radius abnimmt. Die Konstante Δ wird so gewählt, daß die resultierende Differenz zwischen dem Brechungsindex längs der Achse des Kerns 14 und dem Brechungsindex des Überzugs 12 an der Berührungsfläche zwischen dem Kern 14 und dem Überzug 12 einen zuvor gewählten Wert bei einer geeigneten Beschränkung der Schwingungsarten höherer Ordnung annimmt. Ferner wird der Kernradius a ausreichend groß gewählt, damit die Faser eine Mehrfachs chwingungsart-Faser ist.
in In der US-PS 3 823 997 wurde unlängst gezeigt, daß es/einigen Fällen günstig ist, eine nicht-parabolische Abstufung des Brechungsindex· vorzusehen. Dies bedeutet, daß es manchmal günstig ist, wenn der Exponent cc einen anderen Wert als 2 besitzt.
Die vorliegende Erfindung zeigt, daß verschiedene Kombinationen von optimierten streuungsbezogenen Eigenschaften erzielt werden können, indem der Exponent α in einem gewissen Umfang von der Wellenlänge abhängig gemacht wird, wie dies auf einfache und vorteilhafte Weise durch Abstufung der Konzentrationen zweier oder mehrerer verschiedener, glasförmiger Dotierstoffe innerhalb des Kerns 14 in Bezug zueinander und in Bezug zu der hauptsächlich vorhandenen aufgeschmolzenen Kieselerde (SiO2) des Kerns 14 möglich ist·
Das Wesen dieser Änderungen wird für spezielle Ausführungsbei- · spiele der Erfindung anhand der Kurven gemäß Fign. 2 bis 4 er-
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läutert·
In Fig. 2 zeigt die Kurve 21 die Werte des optimalen Exponenten ot(d.h., der minimalen Streuung) in Abhängigkeit von der Wellenlänge /^ für eine Faser, bei v/elcher der Brechungsindex des Kerns 14 durch Änderung eines glasförmigen Dotierstoffes aus Germaniumdioxid (GeOp) von einer verhältnismäßig hohen Konzentration an der Achse des Kerns 14 auf eine verhältnismäßig geringe Konzentration an der Berührungsfläche des Kerns 14 mit dem Überzug 12 abgestuft ist.
Die Kurve 22 zeigt die Änderung des optimalen Exponenten °c über die Wellenlänge Λ für eine minimale Zwis chens chwingungsart-Streuung, wenn die radiale Abstufung des Brechungsindex1 des Kerns allein durch Konzentrationsänderung eines aus Boroxid (B2(K) bestehenden glasförmigen Dotierstoffes innerhalb des aus Kieselerde bestehenden Hauptbindemittels erzielt wird. Bei diesem bekannten Beispiel ändert sich das Boroxid typischerweise von einer minimalen Konzentration längs der Kernachse bis zu einer maximalen Konzentration an der Berührungsfläche zwischen dem Kern und dem Überzug. Der überzug 12 besitzt dabei den gleichen Brechungsindex, indem eine gleiche Menge Boroxid-Dotierstoff eingeführt wird. Der volle Vorteil von Boroxid als Dotierstoff wird durch eine schnelle Abkühlung der Faser mit einer bestimmten Geschwindigkeit und bei Verwendung einer bestimmten Wellenlänge erzielt, woraus ein geringer Brechungsindex resultiert (vglo den Vortrag "Preparation of Low-Loss
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Optical Fibers Using Simultaneous Vapor Phase Deposition and Fusion" von J. B. MacChesney auf dem 10. Internationalen Glaskongress, Juli 1974, in Kyabo, Japan).
Die Kurve 23 zeigt die resultierende Änderung des optimalen Exponenten <x über die Wellenlänge Λ gemäß der vorliegenden Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, daß die Kurve 23 verhältnismäßig invariabel oder flach in Bezug zur Wellenlänge A ist. Anders ausgedrückt ist die Brechungsindexänderung Verhältnismäßg unabhängig von der Wellenlänge λ , da sie deutlich nichtparabelförmig ist (d.h., daß oc φ 2 ist).
Dies stellt den einen Fall dar, bei dem zwei optimierte streuungspezifische Eigenschaften gleichzeitig erzielt werden. Der spezielle Fall der Kurve 23 ist der in Fig. 4 dargestellte, nachstehend erläuterte Fall 1, bei dem nicht nur die sogn. Zwischenschwingungsart-Streuung bei der gewählten Übertragungswellenlänge λ 0 (üblicherweise etwa 0,8yum) auf ein Minimum verringert ist, sondern bei dem ferner die Steigung do/dX der in Fig. 2 dargestellten Funktion <*= f ( λ ) = 0 ist. Anders ausgedrückt ist die Änderungsgeschwindigkeit des Exponenten oc bezüglich der Wellenlänge X bei der Übertragungswellenlänge "X 0 gleich O.
In ähnlicher Weise besitzt die Kurve 41 gemäß Fig. 4 bei der ausgewählten Ubertragungswellenlänge X Q einen Maximalwert für den Exponenten oc . Dieser Falltyp soll noch genauer mit anderen
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Ausführungsbeispielen der Erfindung bei der nachstehenden Erläuterung der Fig. 4 verglichen werden. Generell gilt, daß in jedem Beispielsfalle der Exponent <* gleich 2, größer als 2 oder kleiner als 2 sein kann.
Zur Erzielung der flachen Exponentenkurve 23 werden die glasförmigen Dotierstoffe G-ermaniumoxid und Boroxid in Bezug auf das hauptsächliche Bindemittel aus reiner, aufgeschmolzener Kieselerde als Punktion des Abstandes r von der Faserachse abgestuft, wie qualitativ anhand der Kurven 31» 32 und 33 gemäß Fig. 3 veranschaulicht ist. Die Kurve 31 zeigt die prozentuale Kieselerdekonzentration, wobei die vertikale Achse die Fasermitte darstellt. Anders ausgedrückt vergrößert sich der radiale Abstand r in beiden Richtungen von der vertikalen Achse, wobei es unwichtig ist, ob r als positiv oder negativ im speziellen Falle angenommen wird. Die Kurve 32 zeigt eine ähnliche Änderung bezüglich des radialen Abstands r von der Faserachse für die prozentuale Boroxid-Konzentration. Die Kurve 33 zeigt die entsprechende Änderung für die prozentuale Germaniumoxid-Konzentration. Der vertikale Maßstab in Fig. 3 ist ausreichend genau, damit ein in etwa funktionsfähiges Ausführungsbeispiel der Erfindung aujgrund der anhand der Kurve 33 veranschaulichten relativen Änderungen der Kieselerde und der Dotierstoffe reproduziert werden kann.
Fig. 4 zeigt in der unteren Kurve 41 einen gewählten Ausschnitt der Kurve 23 gemäß Fig. 2, woraus eindeutig ersichtlich ist, daß
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die Steigung do/d'Kbei der gewählten Übertragungswellenlänge % gleich O ist und daß diese Kurve für ex, welche^ der Exponent der radialen Brechungsindexänderung ist, verhältnismäßig unabhängig von der Wellenlänge X ist.
Durch Änderung des relativen Verlaufs der prozentualen Germaniumoxid- und Boroxid-Konzentrationskurven kann man eine oc-Kurve 42 erreichen, welche deutlich eine Funktion der Wellenlänge ist, jedoch dasselbe oc bei zwei speziell interessierenden Wellenlängen λ., und λ2 besitzt. In diesem Falle ist der Exponent oc größer als 2 für sämtliche interessierenden Wellenlängen, doch kann der Exponent «sich auch dahingehend ändern, daß er kleiner als 2 oder gleich 2 sein kann. In jedem Falle besitzt die Kurve 42 bei den Wellenlängen λ. und X2 gleiche Werte. Zur Erzielung einer derartigen cc-Kurve müssen die Germaniumoxid- und Boroxid-Konzentrationen anders abgestuft werden als die anhand der Kurven 32 und 33 gemäß Fig. 3 veranschaulichten Konzentrationsänderungen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die beiden vorstehenden Beispiele beschränkt ist. Eine Vielzahl anderer Ergebnisse kann durch eine unterschiedliche Änderung der Dotierstoffkonzentrationen erzielt werden. Beispielsweise kann man bewußt die Streuung bei einer oder mehreren ausgewählten Wellenlängen erhöhen, um bestimmte, unerwünschte Schwingungsarten höherer Ordnung zu beseitigen. In diesen
-10-
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- ίο -
Fällen ist jedoch der Verlauf der Konzentrationsänderungen völlig verschieden von den anhand von Fig. 3 dargestellten Verlaufen der Konzentrationsänderuag.
Obwohl es generell günstig ist, wenn einer der vielen glasförmigen Dotierstoffe Boroxid ist, dessen Konzentration in Richtung auf den Überzug ansteigt, können auch andere glasförmige Dotierstoffe vorgesehen werden, welche die erwünschte Kompensation ermöglichen. Wenn beispielsweise ein Dotierstoff erforderlich ist, welcher mit steigender Konzentration einen abnehmenden Brechungsindex hervorruft, kann man erwarten, daß Elemente mit geringem Atomgewicht und verhältnismäßig großem tatsächlichen Atomradius diese Wirkung hervorbringen können. Ferner können andere als die vorliegend untersuchten Dotierstoffe mit einem kieselerdeähnlichen Aufbau sich als geeignet für den benötigten Brechungsindex und die benötigten Streuungseigenschaften erweisen.
Die vorstehend beschriebenen beiden Ausführungsbeispiele für die beste Entzerrung bei einer optischen Übertragung mit einer Wellenlänge in der Nähe von 0,9/um können unter umständen auch bei optischen Übertragungen mit Wellenlängen in der Nähe von 1,06>um oder sogar im Bereich zwischen 1,1 und 1,3/um günstig sein. Betrachtet man die Kurven 21 und 22 für die einzelnen Dotierstoffe, so kann man hieraus entnehmen, daß die über den gesamten Verlauf kompensierten Dotierkurven, z.B. die Kurve 23,
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durch, die vorgenannte Verschiebung der Übertragungswellenlänge einen wesentlich verschobenen Durchschnittswert des Exponenten oc haben kann. Wenn man dann einen Minimalwert der oc -Kurve bei der neuen ausgewählten Übertragungswellenlänge erzielen will, versteht es sich, daß die den Kurven 32 und 33 entsprechenden Konzentrationskurven in ihrem Verlauf inkrementell geändert werden müssen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Nachstehend soll die Berechnung der Funktion cc (X) für bestimmte Faserverbindungen und die Synthese der Faserprofile zur Verringerung der Änderung der Funktion cc (λ) in Abhängigkeit von A .im einzelnen angegeben werden.
Zur Darstellung der Struktur-unempfindlichen Eigenschaften eines Glases hat sich als gute Annäherung eine lineare Kombination der Anteile CL· der verschiedenen Komponenten m erwiesen. Es sei angenommen, daß ein ternäres Glassystem durch die Profilfunktion
f(X) = ^g1G1 + Sg2G2 + Jg3G3 (1)
beschrieben wird, wobei
+ S2 + §3 = ° t
^ + Ss2 + Ss3 = P , (3)
und wobei g^Cr) die Teilkonzentration der m en Komponente und a der Faserkernradius sind.
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Es ist bekannt (Vortrag von R. Olshansky auf der Tagung über die optische Faserübertragung in Williamsbürg, USA, 7.-9. Januar 1975), daß sich der Exponent <* errechnet zu:
cc = 2 - 2P (5)
Dann gilt:
ρ f, Sg1 ^
! -G·) + Sg2(^ - Gi ! 2 £—£ ü
(γ)
wobei in den Gleichungen (6) und (7) die mit einem Strich gekennzeichneten Größen die Ableitung dieser Größe nach der Wellenlänge darstellen (z.B. G» = dG^/d.X). Aus den Gleichungen (3) und (6) ergibt sich ohne weiteres, daß bei einer Faser, für welche ein Ausdruck Sg1n verschwindet - entweder weil
te
ist oder weil die m -Komponente ebenfalls fehlt - die Funktion Ρ(λ) unabhängig von dem verbleibenden ig^ ist. Wenn beispielsweise S g3 identisch O ist, so gilt
wobei die Funktion Ρ(λ) unabhängig von r und von dem Brechungs indexprofil f in Gleichung (1) ist.
Eine ähnliche Rückführung der Gleichung (6) auf die Gleichung
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(10) ergibt sich in einem Fall, wo das Verhältnis
P= go(r)/g:i(r) = g? (a)/g^(a) » (9)
der beiden Komponenten konstant gehalten wird. Dann gilt:
A* — G*
I= A _ Gi 1 (10)
A = PG2 + G3
1+p
Dieser Fall entspricht einem binären System, das aus einer Profilkomponente G1 besteht, die dem Wirtsglas A in der Weise zugeführt wird, daß folgende Gleichung gilt:
ϊ(λ) = (G1 - A) ^g1 . (11)
Für ein binäres System mit einer Profilkomponente G1, die irgendeinem Wirtsglas mit (M-1)-Komponenten hinzugefügt wird,
Obwohl die Massengläser nicht die gleichen Eigenschaften wie die bei den Fasern verwendeten Gläsern besitzen, geben die für die Massengläser vorhandenen Daten die Möglichkeit, die vorstehende Analyse zur Abschätzung der Fasereigenschaften zu ver-
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wenden.
Wenn eine Faser gewünscht ist, für welche der Exponent <x( λ ) in der Nähe von λ = A. nicht stark variiert, ist es ausreichend, zu fordern, daß die nachstehende Beziehung eingehalten wird:
P* (λ0) = O . (13)
7/enn zusätzlich die Funktion Δ (X ) spezifiziert wird, kann die Faser in einem ternären System verwirklicht werden, wobei die drei differentiellen Konzentrationen 6^g1n, welche die vorgeschriebene Faser synthetisieren, aus diesen beiden Zwangsbedingungen zusammen mit der Gleichung (3) errechnet werden können. Für eine physikalische Realisierung müssen die Gleichungen folgender Bedingung genügen:
Im folgenden sei von einer ternären GeOp-BpO,-SiO2-Faser ausgegangen. Aus der Gleichung (7) ist ersichtlich, daß nur die Differenzen (G^-G·,) und (G2-Gt) und deren Ableitungen erforderlich sind. Die Größen (G1-G-,) und (G2-G^) sind verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Wellenlängenänderungen und gegenüber der Probenzusammensetzung, so daß diese Daten von den vorhandenen Grundarten übernommen werden können. Andererseits führen Berechnungen, welche auf Wellenlängenableitungen von vorhande- .nen Grundarten beruhen, zu ungenauen Ergebnissen. Aus diesem
» I Il Il
Grund werden die Ausdrücke (G1-G^) und (G1-G^) aus der Kurve
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1 I Il Il
m Fig. 2 und die Ausdrücke (G2-G3) und (G3-G3) aus der Kurve 22 entnommen. Für
X0 - O,8yum; η = 1,5;Δ= 6,7 χ 1Ο~3;
(G1-G3) = 0,11; (G2-G3) = -0,031; (G1-G3) = -0,0035/UnT1 5( Gp-(K) = -0,0033/um"1»
(G1-G3) = 0,07Oyum"2 5(G2-G3) = 0,012/um"2 ;
ergeben sich, für die Dotierstoffe GeO2, B3O3 bzw. SiO2 folgen de Werte:
= 0,02; Sg2(O) = -0,16; Sg3(O) = 0,14.
Die zugehörige or(λ)-Kurve ist die in Fig. 2 dargestellte Kurve 23, woraus ersichtlich, ist, daß <x (A) über einen beträchtlichen Bereich von Λ flach ist. Die Werte für g-,(a), g2(a) und §3(a) für den Überzug können nach Belieben gewählt werden. Beispielsweise sind für einen Überzug, bei dem g^a) = 0, go(a<) = 0,16 und g^(a) = 0,84 ist, folgende Werte erforderlich: g.|(0) = 0,02, g2(0) = 0 und gjO) = 0,98. Dieses Ergebnis ist nur als Beispiel der Rechenmethode zu verstehen. In einigen speziellen Fällen sind die Ergebnisse von den Fasermaterialeigenschaften und ihrer Zubereitung abhängig.
Aus dem vorstehenden Beispiel ist ersichtlich, wie man ein ternäres Faserprofil so konstruieren kann, daß der Exponent<χ(λ) bei zwei Wellenlängen Ά.. und λ 2 optimal ist. Es ist ferner er-
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sichtlich, daß Llehrkomp onent en-Glas fasern, "beispielsweise .
Glasfasern iriit drei oder mehreren Dotierst offen, so konstruiert werden, daß sie "bestimmte zusätzliche Eigenschaften besitzen, beispielsweise eine Optimierung bei drei Wellenlängen λπ, ^2 und "λτ ·
Wenn die lineare Annäherung gemäß Gleichung (1) nicht gültig ist, wird die Berechnung zwar noch schwieriger, doch bleiben die Prinzipien der Profilsynthese die gleichen.
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Claims (5)

  1. 4>
    Western Electric A 35 274
    Company, Incorporated
    Broadway k.7t 5θΡ· 1976
    New York, N.Y. 10007
    U.S.A.
    Patentansprüche
    /1\ Optische Wellenleiterfaser, die einen ihren Kern umgebenden Überzug und eine Kernzone mit einem radial abgestuften Brechungsindex aufweist, welcher teilweise durch eine abgestufte Dichte eines ersten Dotierstoffes hervorgerufen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (14) wenigstens einen zweiten Dotierstoff enthält, welcher derart radial abgestuft ist, daß durch die kombinierte Wirkung der beiden Dotierstoffe eine Faser (10) mit vorbestimmten und optimierten Streuungs- und Übertragungseigenschaf ten gebildet wird.
  2. 2. Optische Wellenleiterfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kernzone und der Überzug (12) in erster Linie aus aufgeschmolzener Kieselerde (SiOp) bestehen, daß der erste Dotierstoff aus Germaniumdioxid (GeOp) besteht und daß der zweite Dotierstoff aus Boroxid (Be2Q?) besteht.
  3. 3. Optische Wellenleiterfaser nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet , daß der in dem Kern (14)
    -2-70981 1/0810
    enthaltene zweite Dotierstoff gleichzeitig mit dem ersten Dotierstoff abgestuft wird, derart, daß die Änderungsgeschwindigkeit des Exponenten («) der radialen Brechungsindexänderung bezüglich der Wellenlänge (Λ) im wesentlichen gleich Null ist.
  4. 4. Optische Wellenleiterfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der in dem Kern (H) enthaltene zweite Dotierstoff derart in Bezug auf den ersten Dotierstoff abgestuft ist, daß die Streuung der Schwingungsart auf zwei verschiedenen Wellenlängen (X1, Ao) Θ^η Minimum besitzt.
  5. 5. Optische Wellenleiterfaser nacn Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Konzentration des aus G-ermaniumdioxid (G-eO2) bestehenden ersten Dotierstoffes zwischen einem ersten Wert an der Kernachse und einem zweiten Wert am Außenumfang des Kerns (14) und innerhalb des Überzugs (12) ändert und daß sich die Konzentration des aus Boroxid (Be2OO bestehenden zweiten Dotierstoffes zwischen einem dritten Wert an der Kernachse und einem vierten Wert am Außenumfang des Kerns (14) und innerhalb des Überzugs (12) ändert.
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    /Ii
    Leerseite
DE19762640271 1975-09-12 1976-09-08 Optische wellenleiterfaser Withdrawn DE2640271A1 (de)

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