DE3201342A1

DE3201342A1 - Optische faser fuer einmodenwelle mit einer einzigen polarisation

Info

Publication number: DE3201342A1
Application number: DE19823201342
Authority: DE
Inventors: Takao Edahiro; Tetsuo Miya; Katsunari Mito Ibaragi Okamoto; Yutaka Sasaki
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1981-01-17
Filing date: 1982-01-18
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2096788B; GB2096788A; NL184924C; FR2498339B1; DE3201342C2; CA1168488A; NL184924B; FR2498339A1; NL8200149A

Description

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Briefanschrift: Postfach 860329 · 8000 München 8(>

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Nippon Telegraph & München, den

Telephone Public Corp. 18. Januar 1982

Japan Κ/15/ss u.Z.: Pat 129/9-81EK

OPTISCHE FASER FÜR EINMODENWELLE MIT EINER EINZIGEN

POLARISATION

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Einmodefaser und insbesondere auf eine Verbesserung einer optischen Faser, die eine einzige Polarisationseigenschaft aufweist.

Es sind verschiedene Arten von optischen Fasern und Verfahren zu ihrer Herstellung bekanntgeworden. Diese Fasern dienen zur Ausbreitung von Licht mit einer definierten Polarisationsrichtung, wozu eine Differenz der Ausbreitungskoeffizienten β χ und/3y der orthogonalen

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Moden vorgesehen ist. D.h., die Faser erhält eine die Polarisation erhaltende Eigenschaft. Derzeit ist jedoch keine optische Faser mit ausgezeichneter Polarisationserhaltungseigenschaft, mit geringem Verlust und großer Länge erhältlich.

Beispielsweise wird, um eine optische Einmodefaser mit einer einzigen Polarisation zu erhalten, dem Kern ein elliptischer Querschnitt verliehen, so daß die Polarisationserhaltungseigenschaft sichergestellt wird. Eine optische Faser mit einem solchen Aufbau wird dadurch hergestellt, daß sich gegenüberliegende Flächen einer stabförmigen Vorform, bestehend aus einem Kern und einem Mantel durch ein modifiziertes chemisches Niederschlagen aus der Dampfphase ( modified chemical vapor deposition MCVD) abgetragen werden, um parallele Grundflächen zu schaffen. Danach wird eine Hülle auf die Vorform aufgebracht, um den Kerndurchmesser einzustellen, wonach die umhüllte Vorform unter Hitze bei einer Temperatur von mehr als 2000⁰C in einem Heizofen gezogen wird. Im Einzelnen wird zum Ziehen die mit der Hülle versehene Vorform erhitzt, so daß die Viskosität der Einheit gesenkt wird und die gezogene Faser infolge der Oberflächenspannung eine kreisförmige Oberfläche erhalten würde. Infolge der Änderung der Form der flachen Teile erhält die vollständige Faser schließlich einen elliptischen Querschnitt. Da der elliptische Mantel verschiedene Wandstärken längs seines Umfanges hat und da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Mantels größer als der der Hülle ist, wird auf den Kern Druck ausgeübt, wodurch eine optische Faser entsteht, die eine Polarisationserhaltungseigenschaft aufweist.

Eine optische Faser mit einem solchen Aufbau ist in einem Artikel von V. Ramaswamy mit dem Titel "Optische Faser mit einer einzigen Polarisationseigenschaft¹: dar-

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gestellte Mantelungstechnik" beschrieben. Der Artikel ist erschienen in Applied Physics Letter Band 33, No. 9, vom 1. November 19 78, Seiten 814 - 816.

Bei einer gewöhnlichen optischen Faser jedoch wird das Licht das durch den Kern läuft, mehr oder weniger stark in den Mantel gestreut (beispielsweise etwa 15 bis 25%), so daß die Faser leicht durch den Inhalt der Mantelschicht beeinflußt wird. Da bei der oben beschriebenen ^O Bauweise die Dicke des Mantels nicht gleichförmig ist, ist es schwierig eine optische Faser zu erhalten, die eine Polarisationserhaltungseigenschaft und geringe Verluste aufweist.

Da ein Teil des elliptischen Mantels,der einen großen Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist und sich längs der kleinen Halbachse erstreckt, teilweise den durch den sich in Richtung der großen Halbachse der Ellipse erzeugten Druck kompensiert, ist die Polarisationserhaltungseigenschaft verringert.

Des weiteren ist bei Verfahren, bei denen die Seitenflächen der Vorform in Längsrichtung mechanisch geschliffen werden, die Arbeitsgenauigkeit nicht gleichmäßig. Die Herstellung einer langen optischen Faser ist daher schwierig. Beim Schleifen kann die Vorform gebrochen werden, so daß die Ausbeute bei der Herstellung eines Produktes verringert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Einmodefaser mit einer einzigen Polarisation und ausgezeichneten Polarisationserhaltungseigenschaften sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine optische Einmodefaser mit einer einzigen Polarisation

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sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, bei der zusätzlich zu der obengenannten Forderung die optische Faser geringe Verluste aufweisen soll.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer optischen Faser sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, die zusätzlich zu den obengenannten vorteilhaften Eigenschaften eine große Länge aufweist.

D^as erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zur Herstellung einer optischen Einmodefaser mit einer einzigen Polarisation und vorgegebenen Eigenschaften soll sich durch relativ einfache Herstellungsschritte und dadurch auszeichnen, daß keine aufwendige Verarbeitung erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren soll sich schließlich dadurch auszeichnen, daß nur eine geringe Anzahl von Herstellungsschritten erforderlich ist. 20

Die Lösung dieser Aufgaben ist in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 20 angegeben.

Erfindungsgemäß werden diese und andere Aufgaben dadurch gelöst, daß auf der Außenseite des Mantels, der konzentrisch einen im wesentlichen kreisförmigen Kern umgibt, SpannungserZeugungseinrichtungen angeordnet wurden, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der sich von dem des Mantels unterscheidet. Füllstücke oder Abstandsstücke werden auf den Außenteilen des Mantels aufgebracht, an denen keine Spannungserzeugungsteile angeordnet sind. Die Einheit wird dann von einer Hülle umgeben.

Bei dieser BauweisjB» wird eine Spannung auf den Kern und den Mantel infolge des Unterschiedes der Wärnieaus-

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dehnungskoeffizienten des Mantels und der Spannungserzeugungsteile erzeugt, mit dem Ergebnis, daß zwischen dem Kern und dem Mantel Doppelbrechung entsteht, so daß eine optische Einmodefaser mit einer einzigen PoIarisationseigenschaft geschaffen wird.

Erfindungsgemäß wird eine optische Einmodefaser mit einer einzigen Vorzugspolarisierung geschaffen, die einen Kern aus einem einheitlichen Kieselglas mit einem ersten

IQ Brechungsindex aufweist. Die Faser enthält des weiteren einen Mantel, der im wesentlichen gleichförmig den Kern umgibt und aus einem Kieselglas besteht, das einen zweiten Brechungsindex aufweist, der kleiner als derjenige des Kernes ist. Des weiteren gehört zur Faser eine SpannungserZeugungseinrichtung, die an Teilen des äußeren Randes des Mantels angeordnet ist und aus Kieselglas besteht, das einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Mantel besitzt. Des weiteren ist ein Abstandsteil aus Kieselglas vorgesehen, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Mantel aufweist und am äußeren Rand des Mantels anschließend an die Spannungserzeugungsteile angeordnet ist. Eine Hülle umgibt die Abstandsteile und die Spannungserzeugungsteile, wobei die Hülle ebenfalls aus Kieselglas mit einem geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem Ausdehnungskoeffizienten der Spannungserzeugungsteile besteht.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Einmodefaser mit einer einzigen Vorzugspolarisierung bereitgestellt. Dieses umfaßt folgende Schritte: Herstellung einer Kern/Mantel-Einheit, mit einem Kern aus Kieselglas einer ersten Brechzahl und einem Mantel, der im wesentlichen gleichförmig den Kern umgibt und aus Kieselglas mit einer zweiten Brechzahl besteht, die kleiner ist als die genannte erste Brech-

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zahl; stellenweisesAnordnen einer Spannungserzeugungseinrichtung auf dem äußeren Rand der Kern/Mantel-Einheit, welche Spannungserzeugungseinrichtung aus Kieselglas besteht, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der sich von dem des Mantels unterscheidet; Anordnung von Abstands- oder Zwischenstücken auf den Mantel des Kern/Mantelteiles, die an die Spannungserzeugungsteile anschließen; als Abstandsteile werden Teile aus Kieselglas vorwendet, das im wesentlichen den gleichen Wärme-

j[0 ausdehnungskoefiiziant wie das Glas des Mantels ist; Aufbringen einer Hülle, die die Abstandsteile und die Spannungserzeugungsteile umgibt, wobei die Hülle aus Glas besteht, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der kleiner als der der Spannungserzeugungsteile ist; und Ziehen der dadurch entstehenden Einheit so daß der Kern, der Mantel, die Spannungserzeugungsteile, die Abstandsteile und die Hülle zu einer einstückigen optischen Faser verschmelzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele im Prinzip noch näher erläutert.
Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform einer optischen Einmodefaser mit einer Vorzugspolarisation der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Winkel 2 &_t über den sich ein

Spannungserzeugungsteil erstreckt, das in der in Fig. 1 dargestellten optischen Faser eingesetzt ist, und der Doppelbrechung;

Fig. 3 ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehung

zwischen der Menge von B„0_ mit der das Kiesel-

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glas der in der optischen Faser gemäß Fig.1 dar

gestellten Spannungserzeugungsteile dotiert ist, und der Doppelbrechung;

Fig. 4 ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehung

zwischen dem Verhältnis der radialen Dicke der Spannungserzeugungsteile gemäß Fig. 1 zum Kernradius und der Doppelbrechung;

Fig. 5 ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehung

zwischen dem Verhältnis des Manteldurchmessers zum Kerndurchmesser der in Fig. 1 gezeigten optischen Faser und der Doppelbrechung;

Fig. 6 ein Schaubild zur Erläuterung der Verlusteigenschaften einer optischen Faser gemäß der Erfindung, bei der das Verhältnis von Manteldurchmesser zum Kerndurchmesser variiert;

Fig. 7A bis 7E aufeinanderfolgende Herstellungsschritte

bei der Herstellung einer optischen Einmodefaser mit einer einzigen Polarisationseigenschaft gemäß dem Verfahren nach der Erfindung und

Fig. 8A und 8B weitere Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung der optischen Faser nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer optischen Einmodefaser mit einziger Vorzugspolarisation. Die optische Faser 10 umfaßt einen Kern 11 und einen Mantel 12, der im wesentlichen zum Kern konzentrisch ist. Als Beispiel für die Materialkombinationen, aus

denen der Kern 11 und der Mantel 12 besteht, seien folgende Kombinationen genannt:

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1.	GeO₂	- SiO₂	: SiO₂	SiO₂
2.	P₂O₅	- SiO₂	: SiO₂	2
3.	GeO₂	- P₂O₅	- SiO₂ :
4.	GeO₂	- SiO₂	; F - SiO
5.	SiO₂	: F -	SiO₂

Es ist wichtig, daß bei jeder Kombination zwischen Kern und Mantel die Brechzahl des Mantels kleiner als die des Kernes sein sollte. Der Kern 11 weist einen Durchmesser von etwa 4,8 μ auf. Der Mantel 12 besitzt einen Außendurchmesser von 25 μ und umgibt den Kern 11. Der Kern 11 und der Mantel 12 sind nach wohl bekannten Herstellungsverfahren wie z.B. VAD-Methode oder durch modifizierte chemische Niederschlagung aus der Dampfphase (MCVD-Methode) hergestellt.

Erfindungsgemäß ist ein Paar von sektorförmigen Spannungserzeugungsteilen 15a und 15b auf dem Außenrand der optischen Faser, die aus Kern und Mantel besteht, symme- ^O trisch in Bezug auf die Faserachse angeordnet. Die Spannungserzeugungsteile weisen jeweils eine Dicke von 12,5 μ auf. Diese Spannungserzeugungsteile 15a, 15b bestehen aus einem Material, das den gleichen oder einen etwas unterschiedlichen Brechungsindex im Vergleich zum

Brechungsindex des anschließenden Mantels aufweist, wobei jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der des Mantels ist. Die Verwendung solchen Materials hat folgende Gründe: Ein Grund besteht darin, daß auf die Glasfaser infolge der thermischen Ausdehnung eine

Spannung ausgeübt wird, um in dem Kern 11 und dem Mantel 12 eine mechanische Spannung zu erzeugen, so daß die Brechzahlen von Kern und Mantel in der Richtung, in der die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b angeordnet sind, sich von den Brechzahlen der anderen Teile unter-

scheiden. Die Anwendung von Spannung zur Änderung der Brechzahl ist wohl bekannt und beschrieben durch

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K. Brugger "Effect of thermal stress on refractive index in clad fibers 11. Appl. Opt. Vol. 10, 1971, P. 437.

Da des weiteren die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b anschließend an den Mantel 12 angeordnet sind, ist es erforderlich, die Diffusion von Licht zu verhindern, das sich durch den Mantel 12 zu den Spannungserzeugungsteilen fortpflanzt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, daß die Spannungserzeugungsteile eine Brechzahl aufweisen, die möglichst nahe bei der Brechzahl des Mantels liegt. Dies kann durch geeignete Wahl der Glaszusammensetzungen des Kerns und des Mantels erreicht werden. Wenn Siliziumdioxid (SiO^) normalerweise als Material für den Kern und Mantel verwendet wird, ist es vorteilhaft, daß die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b im wesentlichen die gleiche Brechzahl wie das Kieselglas aufweisen.

Nachstehend werden einige typische Beispiele von Zusammen Setzungen der Spannungserzeugungsteile 15a und 15b wiedergegeben:

1. GeO₂ - B₃O₃ - SiO₂

2. GeO₂ - F - SiO₂
3. P₃O₅ - F - SiO₂

4. P₂O₅ - B₂O₃ - SiO₂

5. B₃O₃ - SiO₂

6. GeO₂ - P₂O₅ - F - SiO₂

7. TiO₂ - F - SiO₂
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GeO₂, B₃O₃, F und P₂^s *-ⁿ ^d;i-^esen Zusammensetzungen sind Verbindungen, die dazu dienen, den Wärmeausdehnungskoeffizient der Spannungserzeugungsteile über den Wärmeausdehnungskoeffizient von Kieselglas zu erhöhen. Bei Verwendung in einer vorgegebenen Menge senkt TiO „ den Wärmeausdehnungskoeffizienten. Andere Verbindungen, die

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geeignet sind, den Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erhöhen sind PbO, A^^O-, ZrO usw.

Unter diesen Verbindungen wirken GeO_, P^O^, TiOp, PbO, g Ac,0_ und ZrO in der Richtung, daß die Brechzahl der

Spannungserzeugungsteile über diejenige des Kieselglases erhöht wird, während B^O-. und F brechzahlsenkend wirken. Durch geeignete Kombination dieser Verbindungen ist es möglich, ein Material zu erzeugen, das im wesentlichen 2Q die gleiche Brechzahl wie Si0„ aufweist.

In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die Spannungserzeugungsteile aus B„0t - SiO₂- Die öffnungswinkel oder Zentriwinkel dieser Spannungserzeugungsteile 15a und 15b sind jeweils 60°.

Füll- oder Abstandsstücke 16a und 16b sind im Anschluß an diese auf den Teilen des äußeren Randes angeordnet, an denen sich keine Spannungserzeugungsteile 15a und 15b befinden. Diese Füllstücke 16a und 16b weisen im wesentlichen die gleiche radiale Dicke wie die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b auf. Die Füllstücke werden in dieser Weise geformt.

Für diese Füllstücke 16a und 16b wird ein Material verwendet, das im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie der Mantel 12 der optischen Faser 14 aufweist. Beispielsweise ist dieses Material Kieselglas. Im Unterschied zu den Spannungserzeugungsteilen 15a und 15b sollten die Füllstücke 16a und 16b keine Spannung auf den Mantel und den Kern ausüben.

So--dann wird eine Hülle 18 angesetzt, die vollständig die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b und die Füllstücke 16a und 16b umgibt. Die auf diese Weise hergestellte optische Faser weist einen Außendurchmesser von

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125 μ auf und ihre Grenzwellenlänge ist 1_f1 μ, wenn der relative Brechzahlunterschied zwischen dem Kern 11 und dem Mantel 12 0,6 % beträgt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Abstands- oder Füllstücke 16a und 16b im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Mantel auf, während die Hülle 18 einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Spannungserzeugungsteile aufweisen.

Wenn die Ausbreitungskonstanten in der X- und Y-Achsenrichtung des Lichtes der HE₁..-Mode, die in Richtung der Hauptachse des Querschnitts der optischen Faser polarisiert ist, durchp χ undß y jeweils bezeichnet werden, ist die modale Doppelbrechung B, d.h. die Doppelbrechung für diese Mode, durch die folgende Gleichung gegeben:

B= (β χ - β y)/k (1)

wobei k = 2^-/\ ist und /V die Wellenlänge des Lichtes im Vakuum bedeutet.

Wenn der Kern 11 die Form eines Kreises aufweist, ist die durch die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b erzeugte Doppelbrechung gleich der modalen Doppelbrechung und wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

B = P(i"x -i'y) (2)

wobei P den photoelastischen Koeffizienten des Kernes 11 darstellt, der bei Verwendung von gewöhnlichem Kieselglas durch folgende Gleichung gegeben ist:

P = 3,36 χ 10 ⁵ (mm²/km)

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Dotiertes Kieselglas hat im wesentlichen dieselben Werte von Ρ.Ί'χ und'f γ' stellen die Hauptspannungskomponenten (in kg/mm² ) in Hauptachsrichtung und X-, Y- Richtung dar.

Bezeichnet man die Zentriwinkel der Spannungserzeugungsteile 15a und 15b mit jeweils 2 6 , ergibt sich die Doppelbrechung B aus der graphischen Darstellung der Fig. Der Wert von B (20) für B (90°) und 10 = 90° nimmt ein Maximum bei 2 0 = 90° an und wächst parabolisch und allmählich von 20 =0 bis 20 = 90°. Oberhalb von 2ü = 90° fällt der Wert von B (20) parabolisch ab. Dieses Abfallen der Doppelbrechung B oberhalb von 20 = 90° ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die durch die bei den Winkeln 2 0 =0 bis 90° liegenden Teile erzeugte Doppelbrechung durch die spannungsausübenden Vorformen kompensiert wird, die in Bereiche! angeordnet sind, wo 2 ό größer als 90° ist. Aus diesem Grund wird der Winkel 2 0f über den sich die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b erstrecken, vorzugsweise kleiner als 90° gewählt. Wie jedoch aus Fig. 2 hervorgeht, ist jedoch der prozentuale Abfall der Doppelbrechung unmittelbar nach dem Übersteigen des Wertes 2 G =90° klein, so daß auch dann, wenn die Spannungserzeugungsteile bei Winkelpositionen angeordnet werden, bei denen der Wert 2 6 etwas oberhalb 90° liegt, praktisch keine Probleme bestehen. In diesem Fall fällt jedoch die Polarisationserhaltungseigenschaft leicht ab.

Wenn die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b aus B„0^ - Si0„ bestehen, variiert die modale Doppelbrechung B stark in Abhängigkeit vom Anteil des B-O,,. Diese Abhängigkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient} (x) ändert sich in Abhängigkeit von der Menge des in die Glasmasse eingefügten B^O.. (χ mol %) nach folgender Gleichung:

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_χ J' (χ) = (χ) X 10 ⁷ + (5,5) X 10 ⁷ (1/⁰C) (3)

wobei 5,5 χ 10 /⁰C den Wärmeausdehnungskoeffizienten des undotierten Kieselglases darstellt. Da jedoch andererer seits die Spannungserzeugungsteile 15a und 15b durch den Mantel 12 und die Hülle 18 umgeben sind, die aus Kieselglas bestehen, würde der Wämeausdehnungskoeffizienten der Spannungserzeugungsteile durch diejenigen der anderen Teile kompensiert. Infolgedessen beeinflußt der Wärmeausdehnungskoeffizienten, der in die Formel für ) (x) eingeht, niemals die Doppelbrechung im vorliegenden Fall.

Fig. 3 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Doppelbrechung B und der Menge des in die Glasmasse der Spannungserzeugungsteile 15a und 15b eingefügten B„0_, wobei gilt: b/a = 5, d/a = 4 und der Unterschied der Brechzahl für den Kern 11 und der Mantel 12 0,6 % beträgt. Ferner gilt: 2Q= 60°, wobei a den Radius des Kernes 11, b den Außenradius des Mantels 12 und d die Dicke der Spannungserzeugungsteile 15a und 15b darstellt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Änderung ■der Doppelbrechung B in Bezug auf die zugefügte B„0.,-Menge im wesentlichen proportional. Es wurde gefunden, daß ein bevorzugter B„0 -Anteil bei etwa 20 mol % liegt.

Experimente haben gezeigt, daß die in Fig. 3 dargestellte Eigenschaft auch erzielt werden kann, wenn an-r dere Dotierungsmittel in die spannungserzeugenden Teile 15a und 15b eingefügt sind. Jedoch ist die Beziehung zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Menge des Dotiermaterials abhängig 'von der Art des Dotiermittels.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit zwischen dem Verhältnis d/a und der Doppelbrechung B. Das Verhältnis d/a stellt

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das Verhältnis zwischen der Dicke d der spannunngserzeugenden Vorformlinge und dem Radius a des Kernes dar. Die in Fig. 4 dargestellte Kurvencharakteristik wurde erhalten, für b/a =5, 2C= 60° und einem Brechzahlunter-

c schied zwischen Kern 11 und Mantel 12 von 0,6 %. Die in den Zugspannungserzeugenden Teilen enthaltene B„0_- Menge beträgt 7 mol %. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, nimmt die Doppelbrechung B monoton mit dem Verhältnis d/a zu. Die in Fig. 4 dargestellte Charakteristik zeigt -[Q ebenfalls, daß in einem Bereich, in dem das Verhältnis d/a größer als 10 ist, die Doppelbrechung B in einen Sättigungsbereich übergeht.

Die Normalisierungsfrequenz V, die die Eigenschaften der optischen Einmodefaser bestimmt, wird allgemein durch folgende Gleichung wiedergegeben:

V =

^2iia

- n₂ ²) (4)

wobei n₁ die Brechzahl des Kernes 11 und n„ die Brechzahl des Mantels 12 darstellt.

Um eine optische Einmodefaser zu erhalten, muß der Wert von V kleiner als 2,405 sein.

In dem Bereich, in dem gilt V>2,405 erhält man eine Multimode-Faser, da das Licht von Modeaimit höherer Ordnung sich in der Faser ausbreiten kann. Um für den Fall, daß n₁ - n~/n~ = 0,0006 die Bedingung der obigen Gleichung (4) erfüllt ist, muß gelten: \= 1,1 μ, 2a = 5,26 μ.

Wenn b/a =5, dann gilt

a + b + d. = a (1 + 5 + 10) = 16a = 84 μ. 35

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Infolgedessen sollte der Durchmesser 2D der optischen Faser mindestens 160 μ betragen.

Wenn das Verhältnis d/a über .10 anwächst, wächst auch der Durchmesser 2D der optischen Faser, so daß die Brauchbarkeit verloren geht.

Wenn andererseits das Verhältnis d/a kleiner als 2 ist, wird die Doppelbrechung B kleiner als 5x10 , wodurch die Polarisationserhaltungseigenschaft vermindert wird.

Wenn die optische Faser gebogen wird, so daß sie einen Radius von 10 mm aufweist, zeigt das Ergebnis einer Rechnung, daß die Doppelbrechung B 10 wäre, so daß unter Berücksichtigung des Einflusses bei der Herstellung der Glasfaser zu einem Kabel, in einem Bereich in dem

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gilt BiI 5 χ 10 , eine zufriedenstellende Doppelbrechungseigenschaft erhalten werden kann.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis des Kerndurchmessers 2a zum Manteldurchmesser 2b und der Doppelbrechung B. Wie zu erkennen, fällt die Doppelbrechung B monoton mit wachsendem Verhältnis b/a ab und wird für einen Verhältniswert b/a = 9 zu 4 χ 10~-> und der Brechzahlunterschied zwischen Kern 11 und Mantel ist etwa 0,6 %. Wenn das Verhältnis b/a über 10 anwächst, fällt die Doppelbrechung B ab, so daß die PoIarisationserhaltungseigenschaften und die Eigenschaften einer optischen Einmodefaser mit einer einzigen PoIarisationsvorzugseigenschaft vermindert werden. Wenn andererseits das Verhältnis b/a geringer wird, gerät das sich durch die Faser ausbreitende Licht zu den zugspannungserzeugenden Teile 15a und 15b, so daß das Licht durch die Infrarotabsorptionsverluste des in Spannungserzeugungsteilen 15a und 15b enthaltenen beeinflußt würde.

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Fig. 6 zeigt die spektralen Verlusteigenschaften zweier optischer Fasern mit unterschiedlichen Verhältnissen von b/a. Die gestrichelte Linie zeigt den Fall von b/a=2,4, während die ausgezogene Linie den Fall b/a=8 darstellt. Diese Kurve zeigt, daß im Fall b/a=2,4 die Verluste L der optischen Faser bei einer Wellenlänge von 1,2 μ erheblich anwachsen. Die Ergebnisse der Untersuchungen für verschiedene Verhältnisse b/a, einschließlich der in Fig. 6 dargestellten Ergebnisse, zeigen, daß die erfindungsgemäße optische Faser, die ein Verhältnis b/a-^2 aufweist, derart große Verluste hat, daß sie als Lichtnachrichtenübertragungsmedium nicht mehr praktisch in Betracht kommt.

Die Verwendung einer optischen Einmodefaser mit einer einzigen Polarisation gemäß der Erfindung führt zu verschiedenen Vorteilen wie nachfolgend angegeben:

1. Da wie oben beschrieben bei der optischen Faser gemaß der Erfindung Spannungserzeugungsteile stellenweise auf dem äußeren Rand der optischen Faser, die aus dem konzentrischen Kern und dem Mantel besteht, angeordnet sind, d.h. dadurch daß diese Spannungserzeugungsteile anliegend an den Mantel angeordnet sind, um örtlich eine Zugspannung auf den Kern und den Mantel auszuüben und so eine Polarisationserhaltungseigenschaft zu erzeugen, weist die erfindungsgemäße optische Faser ausgezeichnete Polarisationserhaltungseigenschaften und geringere Verluste als optische Fasern nach dem Stande der Technik auf.

2. Da die Spannungserzeugungsteile auf dem äußeren Rand stellenweise angeordnet sind und in den Bereichen, in denen keine Spannungserzeugungsteile angeordnet sind Abstands- oder Füllstücke vorgesehen sind, weist diese Bauweise eine ausreichend große Polarisationserhaltungseigenschaft auf.

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Y 3.Da des weiteren die aus Kern und Mantel bestehende optische Faser aus Glas besteht und da die Spannungserzeugungsteile vom Kern entfernt sind, ist es möglich, eine optische Einmodefaser mit einer Polarisa-

p- tion zu erhalten, die eine große Länge und geringe Verluste aufweist.

Anhand der Fig. 7A bis 7E wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung einer optischen ^q Einmodefaser mit einer einzigen Polarisation im Folgenden beschrieben.

Zuerst wird eine aus einem Kern und einem Mantel bestehende optische Faser nach der bekannten axialen Aufdampfmethode (vapor axial deposition method, VAD) hergestellt. Beispielsweise ist der Kerndurchmesser 7 mm, der äußere Manteldurchmesser 42 mm und das Verhältnis von Mantelaußendurchmesser zum Kerndurchmesser beträgt 6. Der Kern weist die Zusammensetzung GeO^-SiOp auf, während der Mantel aus SiCL· besteht. Entsprechend ist die relative Brechzahldifferenz zwischen Kern und Mantel Δη=0,7 %.

Die auf diese Weise gebildete optische Faser wird dadurch gedehnt, daß sie durch eine Faserziehvorrichtung

oder eine Dehnvorrichtung geleitet wird, um ihren Außendurchmesser auf 8 mm zu verringern. Nach dem Ziehen ist der Außendurchmesser des Kerns etwa 1,3 mm, wobei das ursprüngliche Verhältnis beibehalten wird. 30

Fig. 7A zeigt im Querschnitt den gezogenen Kern 31 und den Mantel. Sodann werden die Spannungserzeugungsteile durch modifizierten chemischen Niederschlag aus der Dampfphase (modified chemical vapor deposition method, MCVD) hergestellt. Die dabei entstehenden Spannungserzeugungsteile bestehen aus dotiertem Quarzglas, wobei

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jedes Spannungserzeugungsteil einen Außendurchmesser von 7,8 mm aufweist. B„0^ (15 mol %) und GeO„ (4 mol %) werden als Dotiermittel verwendet. Eine Bedeckung, die einen Außendurchmesser von etwa 12 mm aufweist und aus Quarzglas ist, wird angebracht, um den Kern und die Spannungserzeugungsteile zu umgeben.

Diese Einheit wird dann gezogen, um den Außendurchmesser auf 5 mm zu verringern. In diesem Zeitpunkt weist der

IQ Kern, der aus dotiertem Quarzglas besteht, einen Außendurchmesser von etwa 3,2 mm auf. Fig. 7B zeigt die dabei entstehende Einheit 35, bei der der Kern durch 35a und die Spannungserzeugungsteile durch 3 5b gekennzeichnet ist. Die Zahl der längsverlaufenden Spannungserzeugungsteile ist in diesem Fall 4, es versteht sich jedoch von selbst, daß diese Zahl gewünschtenfalls geändert werden kann.

Die Spannungserzeugungsteile bestehen aus Quarzglas, das mit einer oder mehreren der folgenden Verbindungen dotiert ist: GeO₂, B O₃, P₂ ⁰S' ^Ti02' ^F' ^Αί2°3' ^Zr02' ^Sb2°5" Das Material weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der größer oder kleiner als derjenige von gewöhnlichem Quarzglas ist. Der Erweichungspunkt liegt tiefer als der von gewöhnlichem Quarzglas oder Mantelglas. Der die Spannungserzeugungsteile umgebende Mantel besteht aus Quarzglas.

Dann werden Füll- oder Abstandsstücke 36, die im wesentliehen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Mantel aufweisen, vorbereitet. Jedes der Abstandsstücke 36 weist im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Mantel auf und kann dadurch hergestellt werden, daß ein Quarzglasstab gezogen wird, um seinen Durchmesser von 10 mm auf 5 mm zu verringern. In diesem Beispiel werden vier Abstandsstücke

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36 verwendet und eines dieser Abstandsstücke 36 ist in Fig. 7C dargestellt.

Paare von Spannungserzeugungsteilen 3 5 werden symmetrisch zum Zentrum der gezogenen Kern/Mantel-Einheit 33 angeordnet. Mehrere Abstandsstücke 36 (in diesem Beispiel 2) von denen jedes einen Quarzglasstab mit einem Außendurchmesser von 5 mm umfaßt, werden in Bereichen des äußeren Randes des Mantels 32 angeordnet, gerade dort wo Spannungs- -^q erzeugungsteile nicht vorgesehen sind.

Danach wird die Einheit in eine Hüllröhre aus Quarzglas 38 eingefügt, die einen Außendurchmesser von 33 mm und einen Innendurchmesser von 18,5 mm aufweist. Das Hüllrohr 38 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der kleiner als der der Spannungserzeugungsteile ist.

Der zusammengesetzte Zustand ist in Fig. 7 dargestellt. Diese Einheit wird dann in einen evakuierten Kohlenstoffwiderstandsofen, der auf einer Temperatur von 2100⁰C gehalten ist, eingebracht und dann gezogen, bis der Außendurchmesser 125 μ beträgt. Eine Faserziehvorrichtung ist beispielsweise beschrieben in dem Artikel von M. Nakahara, S. Sakaguchi und T. Miyashita, "Optical fiber drawing techniques", Tsuken, Jippo, Vol. 26, No. 9, 1977, Seite 2557.

Die daraus hervorgehende optische Faser ist in Fig. 7E dargestellt. Infolge des Ziehvorgangs werden die Abstandsstücke 36 und die Spannungserzeugungsteile 35 ., die auf dem äußeren Rand der Kern/Mantel-Einheit 33 angeordnet sind, so deformiert, daß die Abstandsstücke die Form von Kreisringausschnitten annehmen. Infolgedessen werden Spannungserzeugungsteile 35, ähnlich denen in Fig. 1 auf dem äußeren Rand des Mantels 32 erzeugt, die im gegenseitigen Abstand zu-einander liegen. Der

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Zentriwinkel der Spannungserzeugungstexle 35 ist spitz und sie weisen jeweils eine vorgegebene Dicke auf.

Folgende Ergebnisse wurden unter einem . Scan-Elektronen-Mikroskop gefunden:

Kerndurchmesser: 4,9 μ.

Die Wellenlänge, bei der die Faser in Einmodebetrieb übergeht, war 1,1 μ. Die Bedingung hierfür ist bestimmt durch die Normalisierungsfrequenz:

2'*. j

wobei \ die Wellenlänge, n.. die Brechzahl des Kerns 31 und n„ die Brechzahl des Mantels ist. Bei Einmodebetrieb wird V zu 2,405. Die optische Faser wurde 10 mal um einen Zylinder mit einem Radius von 2 cm gewickelt und ein Verlustpeak wurde bei 1,1 μ durch Messung mit einem Meßsystem für wellenlängenabhängige Übertragungsverluste ermittelt. Dies zeigt, daß infolge der Biegung der optischen Faser Moden höherer Ordnung als Strahlungsmoden gestreut wurden. Wenn ein Dotiermittel wie Bädern Quarzglas zugefügt wird, wird die Erweichungstempe- ratur im allgemeinen niedriger als die des Quarzglases.

Da ihre Viskosität bei der Ziehtemperatur, beispielsweise bei 2100⁰C geringer ist als die von Quarzglas, ergibt sich, daß nach dem Ziehen die Spannungserzeugungsteile eine Sektorform wie in Fig. 7E dargestellt, aufweisen.

Die so erhaltene Glasfaser weist einen Verlust von 0,7 dB/km und 0,5 dB/km bei einer Wellenlänge von 1,3 bzw. 1,55 μ auf. Ausgedrückt in Termen der Doppelbrechung (entwickelt nach einer Schwebungslänge) ist die Polarisationserhaltungseigenschaft pro 1km der

qpr —5

optischen Faser etwa 8x10 , was für den praktischen Gebrauch ausreicht. Der Zentriwinkel eines jeden Spannungs-

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erzeugungstciles ist 20 = 75°.

Da bei dieser Ausführungsform die Spannungserzeugungsteile zur Erzeugung der Zugspannung nach dem oben beschriebenen MCVD-Verfahren hergestellt sind, ist die durch jedes Spannungserzeugungsteil eingenommene Fläche verringert. Wenn jedoch ein Ge0₂-B„0.,-Si0₂-Glasstab verwendet wird, können die durch die Spannungserzeugungsteile eingenommenen Flächen vergrößert werden. Infolgedessen ist es möglich, den berechneten Doppelbrechungswert um das 1,5-fache gegenüber dem des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels zu erhöhen.

Anhand der Fig. 8A und 8B wird im Folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer optischen Einmodefaser mit einer einzigen Polarisation beschrieben.

Zuerst wird eine Kern/Mantel-Einheit 43, die aus dem Kern 41 und dem Mantel 42 besteht, durch Achsialaufdampfung (VAD-Verfahren) hergestellt. In diesem Zeitpunkt ist der Außendurchmesser der Kern/Mantel-Einheit 30 mm. Wenn diese Einheit in der gleichen Weise wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel in der Hitze gezogen wird, ist der Außendurchmesser des Kernes 4 mm und der des Mantels 0,8 mm. SiO₂, das mit 5 mol % GeO₂ versetzt ist, wird für den Kern 41 und gewöhnliches Quarzglas für den Mantel 42 verwendet.

in gleicher Weise werden die Spannungserzeugungsteile 4 5 nach dem obengenannten VAD-Verfahren hergestellt. Jedes der Spannungserzeugungsteile 4 5 besteht aus einem dotier-, ten Kieselglasstab_der mit 4 mol % GeO- und 10 mol % B_0_ versetzt ist. Jedes der auf diese Weise hergestellten Spannungserzeugungsteile 45 weist einen Außendurchmesser von etwa 2,5 mm auf. Die Spannungserzeugungsteile werden

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in der gleichen Weise wie die Kern/Mantel-Einheit gezogen, um ihren Durchmesser auf 3 mm zu verringern. Insgesamt werden 6 Spannungserzeugungsteile verwendet.

κ Des weiteren werden sektorförmige Füll- oder Abstandsstücke 46 hergestellt. Jedes Abstandsstück 46 besteht aus Quarzglas und weist einen Innendurchmesser von 4,0 mm, einen Außendurchmesser von 7 mm und einen Zentriwinkel von 115° auf. In dem beschriebenen Ausführungs-2Q beispiel werden zwei solche Abstandsstücke verwendet.

Des weiteren wird eine zylindrische Hülle 48 aus Quarzglas mit einem Innendurchmesser von 7,5 mm und einem Außendurchmesser von 17 mm vorbereitet.

Nach der Vorbereitung der oben beschriebenen Komponente wird ein Paar von drei Spannungserzeugungsteilen 45 symmetrisch auf dem äußeren Rand des Mantels 42 angeordnet, wobei der Mantel und der Kern 41 die Kern/Mantel-Einheit 43 darstellt.

Dann wird die Einheit in ein Hüllrohr 48 eingefügt. Danach werden Füllstücke 46 symmetrisch auf den Teilen des Mantels 42 angeordnet, auf denen sich keine Spannungserzeugungsteile 45 befinden. Dieser Zustand ist in Fig. 8A dargestellt.

Die daraus hervorgehende Einheit wird auf eine Temperatur von 2100⁰C erhitzt und dann mit einer bekannten Ziehvorrichtung gezogen.

Fig. 8B zeigt den Querschnittsaufbau der gezogenen optischen Faser.

Da bei dieser optischen Faser sowohl der Mantel 42, die Hülle 48 und die Füllstücke 46 aus Quarzglas (Si0_?-Glas)

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bestehen, ist'ihr Wärmeausdehnungskoeffizient klein, beispielsweise 5,5 χ 10 /⁰C. Da jedoch die Spannungserzeugungsteile 45 aus dotiertem Quarzglas bestehen, das mit 4 mol % GeO₂ und 10 mol % B₂^3 ^versetzt ist, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient groß, beispielsweise

_7
20 χ 10 /⁰C. Das Si0„, das mit GeO» und B₃O₃ versetzt ist, weist eine niedrigere Erweichungstemperatur als undotiertes Si0„ auf.

Wenn folglich die optische Faser gezogen wird, nach^dem sie auf etwa 2100⁰C erhitzt worden ist, verfestigen sich die Spannungserzeugungsteile 45 im Anschluß an die Verfestigung des Mantels 42 und der Füllstücke 46. Da die Spannungserzeugungsteile 4 5 einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, ziehen sie sich bei der Abkühlung stärker zusammen als das Quarzglas. Bei fortschreitender Kühlung werden folglich der bereits verfestigte Mantel 43 und die Füllstücke 46 in Richtung auf die Spannungserzeugungsteile 45 gezogen, wodurch um die Spannungserzeugungsteile 45 eine Zugspannung entsteht.

Diese Zugspannung erreicht den Kern 41 und den Mantel so daß eine Spannung auf den Kern 41 ausgeübt wird. Infolge des photoelastischen Effektes, führt die auf den Kern 41 und den Mantel 42 ausgeübte Spannung zu einer Verringerung der Brechzahl des Kernes und des Mantels. In der Richtung senkrecht zu den Spannungserzeugungsteilen tritt wenig Spannung auf. Dieser Effekt führt zu einer großen Asymmetrie der Brechzahl.

Fig. 8B zeigt die Verteilung des Wärmeausdehnungskoef-.fizienten in X und Y Richtung. Da wie gezeigt die Spannungserzeugungsteile 45 an diametral entgegengesetzten Stellen in Bezug auf den Kern 41 angeordnet sind, wird die Änderung der Brechzahl im Kern 41, die den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zurückzuführen ist, in Richtung der Spannungserzeugungs-

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teile 45 erzeugt. Bei einem Verhältnis von Mantelaußendurchmesser zu Kerndurchmesser von 5 ist die erzeugte

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Brechzahländerung 1x10 ,so daß auf diese Weise eine ausreichend große Doppelbrechung entsteht.

Selbstverständlich wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Brechzahl n₁ des Kernes 41, die Brechzahl n„ des Mantels 42, der Außendurchmesser 2a des Kernes 41 und die Wellenlänge Ades Lichtes so gewählt, daß die Gleichung (4) die Bedingung erfüllt: V = 2,405.

Bei der in den Fig. 8A und 8B dargestellten Ausführungsform können di_e Spannung ser ζ eugung steile 45 aus dotiertem Quarzglas bestehen, das die Zusammensetzung GeO₃-B₃O.,-SiO„ aufweist und auf dem Rand des Mantels, wie in Fig. 7B gezeigt, angeordnet sind.

Wenn Spannungserzeugungsteile wie in Fig. 7B verwendet werden, sind diese Teile voneinander wie Inseln getrennt. Es wurde gefunden, daß der Doppelbrechungswert vergleichbar mit dem ist, der mit einem Aufbau entsprechend den Fig. 8A und 8B erhalten wird.

Wie oben beschrieben, hat das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Vorteile:

1. Das Verfahren erfordert keine Schleifarbeit und der Kern sowie der Mantel können mit Hilfe des Syntheseverfahrens hergestellt werden. Des weiteren wird nach dem Anbringen der Spannungserzeugungsteile und der Abstandsstücke auf dem äußeren Rand des Mantels eine Hülle übergezogen. Diese Herstellungsschritte sind einfach und das Verfahren entspricht dem sogenannten

"Stab in Röhre"-Verfahren.
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2. Erfindungsgemäß kann eine optische Faser durch Kombination von bekannten Schritten hergestellt werden und dennoch kann eine Faser mit großer Qualität und großer Ergiebigkeit erzielt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene Änderungen und Abwandlungen können vom Fachmann vorgenommen werden. Beispielsweise kann als Dotiermittel,

-,Q das den Spannungserzeugungsteilen zugefügt wird, um deren Wärmeausdehnungskoeffizient zu vergrößern, entweder BaO, CaO, Y_?0_ und MgO oder eine Kombination dieser Verbindungen verwendet werden. Wenn jedoch solche Dotiermittel verwendet werden, ist es erforderlich, ihre Mengen so auszuwählen, daß keine Kristallisierung erfolgt.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel war ein Kern von einem Mantel umgeben, eine Zwischenschicht kann zwischen den Kern und dem Mantel eingefügt werden. Infolge von Herstellungsungenauxgkeiten kann es vorkommen, daß der Kern im Querschnitt nicht immer exakt kreisförmig ist.

Anstatt den Wärmeausdehnungskoeffizient der Spannungserzeugungsteile größer als den des Mantels zu machen, kann auch in Umkehrung dieser Beziehung eine Druckkraft oder Druckspannung erzeugt werden. Wesentlich ist nur, daß statt einer Zugspannung eine Druckspannung auf den Kern und den Mantel ausgeübt wird. Um die Wärmeausdehnungsverhältnisse umzukehren, kann mit Ti0„ dotiertes Quarzglas verwendet werden.

Anstatt die Spannungserzeugungsteile in Bezug auf die Achse des Kernes symmetrisch anzuordnen, könnten diese auch nur auf einem Teil des Randes des Kernes angeordnet sein. Wenn ein Teil mit einem größeren thermischen Aus-

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]_ dehnungskoeffizienten und ein Teil mit einem kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem des Mantels alternierend auf dem äußeren Rand des Mantels angeordnet werden, ist es möglich, die Doppelbrechung zu verstärken.

Statt eine Hülle nach dem Anordnen der Abstandsstücke und Spannungserzeugungsteile auf dem äußeren Rand des Mantels überzuziehen, wie dies unter Bezugnahme auf die Fig. 7A bis 7E beschrieben worden ist, können auch

^o Abstandsstücke und Spannungserzeugungsteile nacheinander in die Hülle eingefügt werden. Auch können nach dem Anordnen der Spannungserzeugungsteile auf dem Mantel und dem Überziehen der Hülle die Abstandsstücke in die Hülle nach jedem beliebigen Verfahren eingefügt werden. Der Aufbau der fertigen optischen Faser ist der gleiche.

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Claims

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

lsmaninger Straße 108 · 8000 München 80 -Telefon O 089/980731-34 -Telex 5-216136 hage d -Telegramm hageypatent -Telekopierer 089/980731

Briefanschrift: Postfach 860329 ■ 8000 München 86

-S-

Nippon Telegraph & München, den

Telephone Public Corp. 18. Januar 1982

Japan Κ/15/ss u.Z.: Pat 129/9-81EK

Patentansprüche

\\ Optische Faser für eine Einmodenwelle mit einer einzigen Polarisation, gekennzeichnet durch einen Kern (11) aus einer Kieselglasfaser mit einer ersten Brechzahl;

einen den Kern (11) im wesentlichen gleichmäßig umhüllenden Mantel (12) aus einer zweiten Kieselglasfaser, die eine zweite Brechzahl aufweist, die kleiner als die erste ist;

ein am Außenrand des Mantels (12) zur Erzeugung einer mechanischen Spannung angeordnetes Spannungserzeugungsteil (15a, 15b) das aus Kieselglas besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient sich von dem des Mantels (12) unterscheidet;'

ein Abstandsstück (16a, b) aus Kieselglas, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Mantel (12) aufweist und auf dem äußeren Rand des Mantels

(12) anschließend an das Spannungserzeugungsteil (15a, 15b) angeordnet ist und

eine das Abstandsstück (16a, b) und das Spannungserzeu-^ gungsteil (15a, 15b) umgebende Hülle (17), ebenfalls aus Kieselglas, die einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizient als das Spannungserzeugungsteil (15a, b) aufweist.
2. Optische Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (17) einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
3. Optische Faser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Außendurchmessers des Kerns (11) zum Außendurchmesser des Mantels (12) zwischen 2 und 10 liegt.
IQ 4. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasmaterial des Kerns (11) eine der folgenden Zusammensetzungen aufweist: GeO₃-SiO₂, P₂O₅ - SiO₂, GeO₂ - P₂O₅ - SiO₂ und SiO₃.
5. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasmaterial des Mantels (12) eine der folgenden Zusammensetzungen aufweist: SiO₀, F-SiO₀, P_o0_c-Si0_o und P_o0 ..-F-SiO₀ . Z ZZdJ. Zo Z
6. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil (15a, b) mit einem Material dotiert ist, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Mantelteil (12) aufweist.
7. Optische Faser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmaterial aus folgenden Materialien ausgewählt ist: GeO₀, P₂O₅/ ^B2°3' ^pt)0' ^und Al₂O₃.
8. Optische Faser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Spannungserzeugungsteils (15) mit einem zusätzlichen Material dotiert ist, das die Brechzahl des Spannungserzeugungsteils (15) in die Nähe der Brechzahl des Kieselglases bringt.

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9. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil (15) mit einem Material dotiert ist, das einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Mantelteil (12) aufweist.
10. Optische Faser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmaterial TiO „ ist.
11· Optische Faser nach Anspruch 8 und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Material aus den Materialien B-O-. und F ausgewählt ist.
12. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil (15) und das Abstandsstück (16) aus einem Material bestehen, dessen Brechzahl im wesentlichen gleich der Brechzähl des Mantels (12) ist.
13. Optische Faser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl im wesentlichen gleich der Brechzahl von Kieselglas ist.
14. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelbrechung, die durch die auf den Kern ausgeübte asymmetrische Spannung

-5 des Spannungserzeugungsteiles erzeugt wird, 5x10 oder größer ist.
15. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (17) aus Kieselglas ist.
16. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil (15) einen sektorförmigen Querschnitt aufweist.

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17. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil (15) eine solche Abmessung aufweist, daß sein Zentriwinkel in Bezug auf die Kernachse kleiner als 90° ist,

κ und daß seine radiale Dicke größer als der Kerndurchmesser ist.
18. Optische Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil aus einem Paar von symmetrisch zur Kernachse angeordneten Stücken (15a, b) besteht.
19. Optische Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung aus dem Kern und einem Druckstück besteht.
20. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser für eine Einmodenwelle mit einer einzigen Polarisation, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Herstellung einer Kern/Manteleinheit mit einem Kern aus Kieselglas einer ersten Brechzahl und einem Mantel, der im wesentlichen gleichmäßig den Kern umgibt und aus Kieselglas einer zweiten Brechzahl besteht, die kleiner als die erste Brechzahl ist;

Anordnen eines Spannungserzeugungsteiles auf Teilen des äußeren Randes der Kern/Manteleinheit, wobei das Spannungserzeugungsteil aus Kieselglas besteht, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der sich von dem des Mantels unterscheidet;

Anordnen eines Abstandsstückes auf dem äußeren Rand der Kern/Manteleinheit, anschließend an das Spannungserzeugungsteil, wobei das Abstandsstück aus Kieselglas besteht, das im wesentlichen den-selben Wärmeausdehnungskoeffizient wie der Mantel aufweist; Anordnen einer das Abstandsstück und das Spannungserzeugungsteil umgebenden Hülle aus Glas, das einen Wärme-

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Ι ausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Spannungserzeugungsteils ist und

Ziehen der so entstandenen Einheit, um den Kern, den Mantel, das Spannungserzeugungsteil, das Abstandsstück und die Hülle zu einer integralen optischen Faser zu verbinden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungserzeugungsteil ein Teil verwendet wird, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Mantel aufweist.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungserzeugungsteile symmetrisch zur Kernachse auf der Außenfläche des Mantels angeordnet werden.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil ein Spannungserzeugungsstück und ein dieses bedeckendes Deckteil umfaßt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Spannungserzeugungsstück einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der sich von dem des Mantels unterscheidet, und daß das Deckteil im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Spannungserzeugungsstück aufweist.
25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Außendurchmessers des Kerns zum Außendurchmesser des Mantels zwischen 2 und

10 liegt.
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26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung des Kerns verwendete Glas aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: GeO₂-SiO₂, P₂O₅-SiO₂, GeO₃-P₂O₅-SiO₂ und SiO₂.
27. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas zur Erzeugung des Mantels aus folgender Gruppe ausgewählt wird: SiO₂, F-SiO₂, P₃O₅-SiO₂, und P₂O₅-F-SiO₃.
28. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteü mit einem Material dotiert wird, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Mantel aufweist.
29. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil mit einem Material dotiert wird, das eifren kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der. Mantel aufweist.
30. Verfahren nach Anspru'ph 28, dadurch gekennzeichnet, daß das dotierte Material aus der nachfolgenden Gruppe ausgewählt ist:. GeO₂, P₃O₅, PbO, Al₃O₃ und ZrO.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotier-material TiO₂ ist.
32. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekenn-

°Q zeichnet, daß das Material des Spannungserzeugungsteils mit einem zusätzlichen Material dotiert wird, durch das die Brechzahl des Spannungserzeugungsteils in die Nähe der Brechzahl von Kieselglas gebracht wird.

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33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Material aus folgenden Materialien ausgewählt wird: B_?0_ und F.
34. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Hülle Kieselglas (SiO„) verwendet wird.
35. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekenn- ^q zeichnet, daß das Spannungserzeugungsteil und das Abstandsteil aus einem Material besteht, das eine Brechzahl aufweist, die im wesentlichen die gleiche ist wie des Mantels.
36. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl im wesentlichen die gleiche wie die von Kieselglas ist.

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