DE2735312A1 - Einwellige lichtleitfasern - Google Patents

Description

• Einwellige Lichtleitfasern
• Bei der Herstellung von Glasfasern für die optische Signalübertragung werden möglichst runde Querschtlitte der Lichtleitfasern angestrebt. Die manchmal bei der Herstellung nicht zu vermeidenden schwachen Elliptizitäten sind die Ursache von Störungen, da sie bei vielwell:Lgen Fasern die Laufzeitstreuungen vergrößern und bei einwelligen Fasern eine Laufzeitdifferenz zwischen den beiden Polarisationen der Grundwelle verursachen.
• Vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine neue einwellige Lichtleitfaser aufzuzeigen, bei welcher die beiden Polarisationen der Grundwelle weitestgehend entkoppelt sind und bei der eine Polrisation als Nutzwelle für die Signalübertragung verlustarm geführt wird, während die dazu orthogonale Polarisation als Störwelle durch Abstrahlung und/oder Absorption in liner äusseren Hülle stark bedämpft wird.
• Da eine solche einwellige Lichtleitfaser das Signal nur in der einen wohldefinierten Polarisation der Grundwelle führt, kann sie ohne Kopplungsverluste an die Streifenleiter oder streifenähnlichen Wellenleiter der planaren und integrierten Optik angeschlossen werden. Es wird dann in diesen planaren Wellenleitern nur die eine Polarisation angeregt, welche die Bauelemente und Funktionseinheiten der planaren und integrierten Optik, wie z.B.
• Schalter, Richtkoppler, Weichen, Filter und Modulatoren, normalerweise nur verarbeiten können.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die Faser aus einem optisch dichten Kern mit elliptischew oder olliprenähnlichem Querschnitt besteht, der von einem optisch etwas dünneren Mantel von entsprechend ellipsenförmigem oder ellipsenähnlichem Querschnitt umgeben ist, und um den ein zweiter Mantel liegt, der fine höhere Brechzahl als der darunterliegende Mantel aufweist und/oder aus schwach absorbierendem Material besteht Bei einer derart ausgebildeten Lichtleitfaser wird zwar die Polarisation der Grundwelle, welche parallel zur grossen Halbachse des elliptischen Querschnitts liegt, sich mit einer niedrigeren Phasengeschwindigkeit ausbreiten als die dazu senkrechte Polarisation. Gleichzeitig jedoch sind diese beiden Polarisationen besser voneinander entkoppelt. Das bedeutet, daß Anisotropien des Faziermaterials oder Störungen der Fasergeometrie wesentlich weniger zu einer Umwandlung von einer Polarisation in die andere führen.
• Für die Signalübertragung wird man die Polarisation der Grundwelle mit der niedrigeren Phaßengeschwindigkeit betLutzen.
• Die erfindungsgemäße Faser weist ein w-ähnlich«!s Stufen-oder Gradientenprofil der Brechzahl auf, d.h. aßie hat eine Brechzahlverteilung, die sich in radialer Richtung stufenförmig oder allmählich ändert. In der Nähe der Faserachse besteht ein elliptisches Gebiet bzw. ein elliptischer Ring erhöhter Brechzahl. Der Kern der Faser ist von einem Mantel mit niedrigerer Brechzahl mit ebenfalls ringförmigem, elliptischen Querschnitt umgeben. Diese Kernmantelfaser besitzt außerdem einen weiteres Mantel mit höherer Brechzahl als der des darunterliegenden Mnntels. Der erwähnte weitere Mantel kann statt einer höheren Brechzahl auch aus einem schwach absorbierenden Material hergestellt werden. Ferner ist es möglich, daß der Mantel aus einem Material besteht, das sowohl hohe Brechzahl als auch entsprechende Dämpfung aufweist. Mit diesen alternativen Maßnahmen für die Gestaltung des zweiten Mantels erreicht man, daß die Polarisation der Grundwelle mit der höherem Phasengeschwindigkeit stärker gedämpft wird als die de.zu senkrecht ausgerichtete langsame Polarisation (NutzTolarisation), so daß nur die "Nutzwelle" verlustarm gefiihrt, die eStörwelle" aber abgestrahlt bzw. stark bedämpft wird und nicht mit der Nutzwelle interferiert.
• Lichtleitfasern werden neuerdings aus Quarzglas dadurch hergeHtellt, daß man eine rohrförmige Vorform innen nach dem sogenannten CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition) chemisch beschichtet, um dadurch die erforderlichen Schichten fiir den Kern und den inneren Mantel zu erhalten. Dieses beschichtete Rohr wird dann zu einem Vollzylinder kollabiert und zur Faser ausgezogen. Eine erfindungsgemäß aufgel>aute Lichtleitfaser läßt sich in einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß man bei dem beschriebenen Verfahren die runde Vorform elliptisch verformt. Vorzugsweise läJt sich dies durch Regeln des Innendruckes beim Kollabie:.-en des Rohres zur vollzylindrischen Vorform bewirken. Iius einer derart elliptisch kollabierten Vorform entsteht dann beim Ziehen automatisch eine Vollfaser mit elliptißchem Querschnitt.
• Bci einem anderen Verfahren zur Herstellung von Vorformen für Qirarzglasfasern wird mit einer Modifikation der Vernuil-Methode zunächst ein poröser Zylinder in axialer Richtung kontinuierlich aufgewachsen, wobei durch verschiedene axial gegeneinander versetzte Sprühquellen von ausflockendem Quarzglas mit unterschiedlichen Dotierungen das gewünschte radiale Brechzahlprofil eingestellt wird. Im kontinuierlichen Prozeß wird anschließend der poröse Zylinder zur glasigen Vorform verschmolzen. Die erfindungsgemäße LichtLeitfaser läßt sich mit diesem Verfahren dadurch verwirklichen, daß die verschiedenen Sprühquellen, in denen das dotierte Quarzglas aucflockt, jeweils paarweise einander gegenüber, aber alle in der Längsichnittebene liegen, in der die große Hauptachse der elliptischen Vorform aufzuwachsen ist. Die so entstehende poröse elliptische Vorform wird anschließend glasig verscheolzen und läßt sich direkt zur elliptischen Faser ausziehen.
• Derart ausgebildete Lichtleitfasern lassen sich sehr leicht an Streifenleiter der planaren und integrierten Optik ankoppeln, da der außen sichtbare elliptische Querschnitt ein einfaches Justieren ernöglicht.

Claims (5)

1. Patentansprüche ( 1 )Eiawelligo Lichtleitfaser, dadurch gekennzeichnet, daß der höher brechende Kern ellipsenförmigen oder ellipsenähnlichen Querschnitt hat, der von einem inneren Mantel mit ringförmig ellipsenförmigem bzw. ellipsenähnlichem Querschnitt niedrigerer Brechzahl umgeben ist und auf dem ein weiterer Mantel liegt, der eine höhere Brechzahl als der darunterliegende Mantel aufweist und/oder aus schwach absorbierendem Material besteht.
2. 2. Einwellige Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern mit ellipsenförmigem bzw ellipsenähnlichem Querschnitt ein Brechzahiprofil hat, das von einer größten Brechzahl auf der Faserachse nach außen allmählich auf die Brechzahl des inneren Mantels abnicht.
3. . Einteilige Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern mit elliptischem oder ellipsenähnlicbem Querschnitt ein Brechzahiprofil hat, in dem die Brechzahl gegenüber ihrem Wert auf der Faserachse nach außen zunächst zunimmt, dann aber wieder abn:Lmmt und schließlich die Brechzahl des inneren Mantel., erreicht.
4. 4. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfasor nach Anspruch 1 unter Verwendung einer rohrförmigen Vorform, die innen chemisch beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die runde Vorform elliptisch verformt wird, vorzugsweise durch entsprechende Regelung des Innendruckes beim Kollabieren der rohrförmigen Vorform zun Vollzylinder.
5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfassr nach Anspruch 1 unter Verwendung einer kontinuierlih gewachsenen Vorform, dadurch gekennzeichnet, daß diskrete Sprühquellen zum Ausflocken und Aufwachsen dotierten Quarzglases paarweise einander gegenüberlieg-nd und axial gegeneinander versetzt angeordnet sind.