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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der
Faseroptik und insbesondere auf vorteilhafte Aspekte von Systemen
und Verfahren zum Reduzieren eines Spleißungsverlusts bzw. einer -dämpfung in
optischen Fasern.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Optische
Fasern sind dünne
Stränge
aus Glas, die entworfen sind, um optische Signale mit einer hohen
Bandbreite über
lange Entfernungen zu tragen. Optische Fasern sind üblicherweise
zylindrisch symmetrische Strukturen, die eine innere „Kern"-Region und eine äußere „Umhüllungs"-Region umfassen.
Eine oder beide dieser Regionen sind üblicherweise mit verschiedenen
chemischen Substanzen dotiert, um die Glaseigenschaften zu verändern. Moderne
optische Hochleistungsfasern können
mehrere unterschiedliche ringförmige
Regionen beinhalten, die jeweils mit unterschiedlichen chemischen
Substanzen in unterschiedlichen Konzentrationen dotiert sind.
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Die
Schmelzspleißung
einer optischen Faser ist wichtig für ein Erzielen qualitativ hochwertiger
Verbindungen zwischen optischen Fasern. In diesem Kontext umfasst
die Qualität
einen niedrigen Verlust, eine hohe Festigkeit und eine überlegene
Langzeitzuverlässigkeit.
Die Schmelzspleißung
einer optischen Faser unterscheidet sich von einem einfachen mechanischen
Spleißen
dahingehend, dass bei einer Schmelzspleißung die Faserspitzen aneinandergeschmolzen
werden und eine Schweißverbindung
bilden. Viele unterschiedliche Wärmequellen
wurden zum Schmelzspleißen
entwickelt, einschließlich
chemischer Flammen, Laserstrahlen mit hoher Intensität, elektrischer
Bögen und
Resistivfilamentheizer. Es gibt eine breite Vielzahl kommerziell verfügbarer Ausrüstung für eine Schmelzspleißung einer
optischen Faser, die diese Techniken einsetzen. Viele dieser kommerziell
verfügbaren
Vorrichtungen können
ohne Weiteres in einer herkömmlichen
Einmodenfaser (SMF) ein Spleißen
erzielen, das einen Prüftest
mit extrem niedrigem Verlust, < 0,
02 dB, und hoher Festigkeit, > 100
kpsi (tausend Pfund pro Quadratzoll), aufweist. Die Verarbeitungsbedingungen
jedoch, die für
ein Erzielen qualitativ hochwertiger Schmelzspleißungen einer
optischen Faser erforderlich sind, hängen von dem Faserentwurf ab.
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Gegenwärtige Optikfasernetze
und Netze, die gerade entwickelt werden, erfordern häufig die
Verwendung spezieller optischer Fasern, die „dispersionsverwaltete Fasern" bezeichnet werden,
die viele unterschiedliche ringförmige
Schichten aufweisen und strategisch in dem optischen Netz eingesetzt
werden, um die Dispersion optischer Signale zu steuern. Beispiele
derartiger dispersionsverwalteter Fasern umfassen eine Dispersionsausgleichsfaser
(DCF) und eine Inversdispersionsfaser (IDF). Optische Hochleistungsnetze
erfordern eine große
Anzahl von Spleißungen
zwischen dispersionsverwalteten optischen Fasern. Bei bestimmten Anwendungen
z. B. ist es von Vorteil, relativ kurze Abschnitte (~ 30 km) dispersionsverwalteter
Fasern über relativ
lange Entfernungen (~ 1.000 km) zu alternieren. Die große Anzahl
von Spleißungen,
die für
diese Anwendung erforderlich ist, stellt strenge Anforderungen an
die Qualität
der Schmelzspleißungen
einer optischen Faser.
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Jüngste Erfahrung
hat gezeigt, dass es sehr schwierig ist, Schmelzspleißungen mit
niedrigem Verlust zwischen bestimmten dispersionsverwalteten Hochleistungsfasern
zu erzielen. Die Schmelzspleißungsverarbeitungsbedingungen
z. B., die in einer Standard-SMF zu einem Spleißungsverlust von weniger als
0,02 dB führen
würden,
führen
zu einem Spleißungsverlust
von mehr als 0,5 dB, wenn eine DCF oder IDF mit der anderen oder
mit einer SMF verbunden wird. Diese hohen Spleißungsverluste schränken die
Anwendungen derartiger dispersionsverwalteter Fasern ein und beschränken die
Entwurfsmöglichkeiten
für ein
optisches Netz, da eine Netzleistung mit zunehmender Anzahl dispersionsverwalteter
Faserspleißungen
abnimmt.
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So
besteht ein Bedarf nach Systemen und Verfahren zum Reduzieren eines
Spleißungsverlusts
für diese
und weitere Typen optischer Fasern.
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Das
Patent der Vereinigten Staaten Nr. 4,736,632 („Case") offenbart ein System zum Ausüben einer Spannung
auf gespleißte
optische Fasern, um die Zugfestigkeit der gespleißten Fasern
zu testen. Die japanische veröffentlichte
Patentanmeldung Nr.
JP 11305065 („Uchida") offenbart ein System,
bei dem Entladungselektroden verwendet werden, um einen Spleißungsverlust
in optischen Fasern mit unterschiedlichen Modenfelddurchmessern
zu reduzieren, indem eine Wärmediffusion
der Faserdotiermittel bewirkt wird. Weder Case noch Uchida lehrt
jedoch entweder einzeln oder in Kombination eine Verwendung von
Wärme kombiniert
mit einer ausgeübten
Spannung, um einen Spleißungsverlust
zu reduzieren, oder schlägt
dies vor.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Aspekte
der Erfindung schaffen Systeme und Verfahren zum Reduzieren eines
Spleißungsverlusts bzw.
einer -dämpfung
in einer optischen Übertragungsleitung.
Ein System,, gemäß einem
Aspekt der Erfindung umfasst Faserführungen zum Halten einer ersten
Faser und einer zweiten Faser in einer Position zum Aneinanderspleißen derselben
an einem Spleißungspunkt.
Eine Wärmequelle
legt an dem Spleißungspunkt ausreichend
Wärme an,
um zu bewirken, dass die erste und die zweite Faser an dem Spleißungspunkt
zusammengeschmolzen werden, und legt nachfolgend Wärme an den
Spleißungspunkt an,
nachdem die Spleißung abgeschlossen
wurde. Das System umfasst ferner eine Spannanordnung zum Ausüben einer
gesteuerten Nicht-Null-Spannung auf die erste und die zweite Faser,
nachdem dieselben aneinandergespleißt wurden.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme
auf die folgende detaillierte Beschreibung und beigefügte Zeichnungen
ersichtlich werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 bis 3 zeigen
Diagramme gespleißter
Optikfaser-Übertragungsleitungen,
die verschiedene Typen eines Spleißungsverlusts darstellen.
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4 zeigt
einen Graphen, der wärmeinduzierte
Veränderungen
bei dem Umhüllungsbrechungsindex als
eine Funktion einer Zugspannung darstellt.
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5 zeigt
einen Graphen, der experimentelle Ergebnisse zeigt, die die Wirksamkeit
eines Verwendens einer ausgeübten
Spannung, um einen Spleißungsverlust
gemäß einem
Aspekt der Erfindung zu reduzieren, darstellen.
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6 zeigt
ein Diagramm eines Systems zum Reduzieren eines Spleißungsverlusts
gemäß einem
Aspekt der Erfindung.
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7 zeigt ein Diagramm einer Spannanordnung,
die geeignet zur Verwendung in dem System aus 6 ist.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reduzieren eines Spleißungsverlusts
gemäß einem
Aspekt der Erfindung darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung
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Aspekte
der vorliegenden Erfindung schaffen Systeme und Verfahren zum Reduzieren
eines Spleißungsverlusts
in optischen Übertragungsleitungen.
Wie oben erwähnt
wurde, können
hohe Schmelzspleißungsverluste
in bestimmten neueren entworfenen Fasern, einschließlich DCF
und IDF, auftreten. Es ist jedoch wichtig anzumerken, dass diese
hohen Schmelzspleißungsverluste
nicht aus einer einfachen Fehlausrichtung oder einer bestimmten
anderen geometrischen Verzerrung in der Umgebung der Spleißung stammen.
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1 zeigt
ein Diagramm einer optischen Übertragungsleitung 100,
die eine erste Faser 12 und eine zweite Faser 14 zeigt,
die an einem Spleißungspunkt 16 aneinandergespleißt sind.
Jede Faser 12 und 14 weist einen jeweiligen Kern 18 und 20 und
jeweilige Modenfelder, die durch eine Serie Gausscher Kurven 22 und 24 dargestellt
werden, auf. Wie in 1 dargestellt ist, könnte ein
Spleißungsverlust
aus einer Fehlausrichtung von Faserkernen 18 und 20 und
Modenfeldern 22 und 24 resultieren. Hohe Spleißungsverluste
jedoch können selbst
in Fällen
auftreten, in denen die Faserspitzen perfekt ausgerichtet sind,
und in denen kein Beweis einer mechanischen Verzerrung des Wellenleiters
in der Umgebung der Spleißung
vorliegt.
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Wenn
angenommen wird, dass eine geometrische Verzerrung vernachlässigbar
ist, können
andere Typen eines Verlusts zu dem Verlust einer Schmelzspleißung einer
optischen Faser beitragen. Ein erster Typ von Verlust, „Übergangsverlust" genannt, bezieht
sich auf den Verlust, auf den das optische Signal trifft, wenn es
sich durch eine Region einer wärmebeeinflussten
Faser bewegt. 2 zeigt ein Diagramm einer Optikfaser-Übertragungsleitung 30,
das einen Übergangsverlust
darstellt. Wieder weist die Übertragungsleitung 30 eine
erste Faser 32 auf, die an einem Spleißungspunkt 36 an eine
zweite Faser 34 gespleißt ist. Jede Faser 32 und 34 umfasst
einen jeweiligen Kern 38 und 40 und Modenfelder 42 und 44.
Wie in 2 gezeigt ist, sind bei diesem Beispiel die Kerne 38 und 40 und
die Modenfelder 42 und 44 miteinander ausgerichtet.
Jede der Fasern 32 und 34 jedoch umfasst eine
jeweilige Region 46 und 48, die durch eine Kreuzschraffur
angezeigt ist, die durch die Wärme
beeinflusst ist, die zum Aneinanderspleißen der beiden Fasern verwendet
wird. Wie in 2 dargestellt ist, sind in jeder
wärmebeeinflussten
Region 46 und 48 die jeweiligen Kernregionen 38 und 40 abgeschrägt, was
z. B. aus einer Dotiermitteldiffusion resultieren könnte.
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Ein
weiterer Typ eines Spleißungsverlusts, „Überlappungsverlust" genannt, bezieht
sich auf den Verlust, der an der Spleißung selbst auftritt. 3 ist
ein Diagramm einer Optikfaser-Übertragungsleitung 50,
das einen Überlappungsverlust
darstellt. Wieder umfasst die Übertragungsleitung
eine erste Faser 52 und eine zweite Faser 54,
die an einem Spleißungspunkt 56 aneinandergespleißt sind,
wobei jede der Fasern 52 und 54 jeweilige Kernregionen 58 und 60 und
Modenfelder 62 und 64 umfasst. Wie in 3 gezeigt
ist, ist die Kernregion 58 der ersten Faser 52 wesentlich
größer als
die Kernregion 60 der zweiten Faser 54. So resultiert
ein Überlappungsverlust
aus der Differenz der Kerndurchmesser.
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Wenn
die Kerne der ersten und der zweiten Faser ordnungsgemäß ausgerichtet
sind und wenn die Wärme
von dem Spleißungsvorgang
die Faserspitzen in keinster Weise verändert, ist die einzige mögliche Quelle
für einen
Spleißungsverlust
ein Überlappungsverlust,
wie in 3 dargestellt ist. Wenn die Kerne der ersten und
der zweiten Faser ordnungsgemäß ausgerichtet
sind und wenn die erste und die zweite Faser identisch zueinander
sind, kann es keinen Überlappungsverlust
geben und jeglicher Spleißungsverlust,
der keiner geometrischen Verzerrung der Faser zugeschrieben werden
kann, kann nur aus Übergangsverlusten
innerhalb der Faser stammen. Die Tatsache, dass dispersionsverwaltete Fasern
in Abwesenheit einer möglichen erfassbaren
geometrischen Verzerrung einen wesentlichen Spleißungsverlust
zeigen, selbst wenn diese an sich selbst gespleißt sind, impliziert Übergangsverluste
als eine wichtige Quelle eines Spleißungsverlustes. Dies legt nahe,
dass die Wärme
des Spleißungsvorgangs
die Spitzen einer optischen Faser verändert, um die Übergangsverluste
zu erzeugen.
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Messungen
dispersionsverwalteter Fasern in der Umgebung einer Spleißung zeigen,
dass der Brechungsindex der Umhüllung
eine wesentliche Veränderung
erfährt,
selbst wenn die Faser auf Temperaturen erwärmt wird, die nicht ausreichend
heiß für ein Spleißen sind.
Es wurde beobachtet, dass für
eine bestimmte Erwärmungstemperatur
die Menge einer Veränderung
des Brechungsindex der Faserumhüllung
eine Funktion der Zugspannung der Faser ist.
4 ist ein
Graph
80, der die gemessene Veränderung des Umhüllungsbrechungsindex
darstellt. Diese gemessenen Daten sind in der Tabelle unten aufgelistet:
| Zugspannung | Gemessene
Veränderung
des Umhüllungsbrechungsindex
nach Erwärmung |
| 48 | 0,00022 |
| 68 | 0,00029 |
| 153 | 0,00064 |
| 167 | 0,00069 |
| 177 | 0,00085 |
| 200 | 0,00090 |
| 220 | 0,00100 |
| 293 | 0,00140 |
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Spleißinduzierte
Veränderungen
an dem Umhüllungsbrechungsindexprofil
der Faser resultieren vermutlich aus einer Entspannung viskoelastischer
Belastungen, die während
des Faserziehvorgangs in die Faser gefroren werden. Während eines
Faserziehens trägt
die Region der Faser mit der höchsten
Viskosität, üblicherweise
die Umhüllung
aus reinem Silika, die Hauptlast der Zugspannung und dehnt sich
sowohl elastisch (sofortige Verformung) als auch viskoelastisch
(zeitabhängige
Verformung). Das Dehnen ist nicht volumenerhaltend: die Dichte der
gedehnten Faser ist etwas niedriger als die der ungedehnten Faser.
Die Faser wird, während
sie unter Zugspannung steht, gekühlt
und dann wird die Zugspannung entfernt. Die elastische Komponente
der Faserzugbelastung entspannt sich auf ein Lösen der Spannung hin, die viskoelastische
Komponente jedoch kann dies nicht: sie ist in die Regionen der Faser
mit der höchsten
Viskosität
eingefroren. Die eingefrorenen viskoelastischen Zugbelastungen verleihen
den Regionen der Faser mit hoher Viskosität eine etwas geringere Dichte,
die folglich einen niedrigeren Brechungsindex zeigen. Ein Erwärmen der
Faser auf eine Temperatur nahe oder oberhalb ihrer unteren Entspannungstemperatur
bzw. ihres Belastungspunkts (wie in der Umgebung einer Schmelzspleißung auftritt)
erlaubt es, dass diese zuginduzierten Belastungen sich entspannen,
so dass der Brechungsindex in der Umhüllung ansteigt. Die untere
Entspannungstemperatur von geschmolzenem Silika beträgt etwa
1.000°C.
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Computermodelle
von Optikfaserspleißen
sagen voraus, dass die gemessene Brechungsindexveränderung
in der Umhüllung
zu einem wesentlichen Spleißungsverlust
und einem wellenlängenabhängigen Spleißungsverlust
führen
kann. Ein wellenlängenabhängiger Spleißungsverlust
bezieht sich auf einen Spleißungsverlust,
der mit der Wellenlänge
variiert. Dieser wellenlängenabhängige Spleißungsverlust
kann für
ein optisches Netz besonders problematisch sein, da er auf jeden
optischen Kanal (Wellenlänge)
eine unterschiedliche Wirkung hat. Tatsächlich bestätigt eine experimentelle und
gewerbliche Erfahrung, dass IDF- und DCF-Spleiße typischerweise einen hohen
Verlust und einen ausgeprägten
wellenlängenabhängigen Verlust zeigen.
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Bestimmte
Typen von Nachspleißungswärmebehandlungen
haben erwiesenermaßen Übergangs- und Überlappungsspleißungsverluste
wesentlich reduziert, diese Wärmebehandlungen
können jedoch
die Festigkeit und so die Langzeitzuverlässigkeit der Spleißung wesentlich
verschlechtern. Diese Techniken basieren auf einer Diffusion der
Dotiermittel in der Faser, um eine adiabatische Modenfeldtransformation
zu bewirken. Ferner erfordern diese Wärmebehandlungen üblicherweise
relativ lange Verarbeitungszeiten. Diese Wärmebehandlungen könnten auch
die Verwendung einer gefährlichen
Wärmequelle
(d. h. Flamme oder Laser) in einer Herstellungs- oder Feldumgebung
erfordern.
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Ein
weiterer Vorgang, der im Stand der Technik beschrieben ist, beruht
auf einem Dehnen einer optischen Faser in der Umgebung einer Spleißung. Diese
Technik ist jedoch in der Praxis schwierig zu implementieren, sie
hat sich als nichtwirksam für
IDF oder DCF erwiesen und ihr Hauptzweck besteht darin, eine Überlappung
zu minimieren, und nicht Übergangsspleißungsverluste.
Eine Variation dieser Technik beruht auf einem Komprimieren einer
optischen Faser in der Umgebung einer Spleißung oder auf einem „Verdicken" der Spleißung. Wieder
ist diese Technik in der Praxis schwierig zu implementieren, hat
sich als nichtwirksam für ein
IDF- oder DCF-Spleißen erwiesen
und ihr Hauptzweck besteht darin, eine Überlappung zu minimieren, und nicht Übergangsspleißungsverluste.
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Ein
Aspekt der Erfindung schafft einen Nachspleißvorgang, der sowohl den Spleißungsverlust
als auch die Wellenlängenabhängigkeit
des Spleißungsverlustes
in dispersionsverwalteten Hochleistungsfasern wesentlich reduziert.
Er ist ein schneller Vorgang, der ohne Weiteres unter Verwendung
einer kommerziellen Spleißungsausrüstung implementiert
werden könnte.
Die vorliegende Erfindung verändert
die Festigkeit oder Langzeitzuverlässigkeit der Spleißung nicht
wesentlich, während Übergangsverluste,
die in der Umgebung einer Optikfaserspleißung auftreten, wesentlich
reduziert werden.
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Ein
Vorgang gemäß einem
Aspekt der Erfindung beginnt mit der Fertigstellung einer Schmelzspleißung zwischen
einer ersten Faser und einer zweiten Faser. Eine Spannung wird dann
auf die fertiggestellte Spleißung
ausgeübt.
Während
die Faser unter Spannung steht, wird eine Wärmequelle an der Faser entlangbewegt.
Alternativ könnte
eine breitere feststehende Wärmequelle
eingesetzt werden. Die Spannung und die Wärme könnten während des Vorgangs moduliert
werden. Nachdem die Wärmequelle
entfernt wurde und die Faser auskühlt, wird die Spannung auf
die Faser gelöst.
Die Fasertemperatur muss ausreichend niedrig gehalten werden, um
eine Kunststoffverformung während
des Vorgangs zu unterdrücken.
Mit den ordnungsgemäßen Spannungs-
und Wärmebedingungen
könnten
der Spleißungsverlust
und der wellenlängenabhängige Spleißungsverlust
wesentlich reduziert oder sogar beseitigt werden.
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Ein
spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Zwei Inversionsdispersionsfaser- (IDF-) Faserspitzen könnten gemäß einer
Standardschmelzspleißungsprozedur
abgezogen, gereinigt und gespalten werden. Die Fasern werden auf
einem Vytran-FFS-2000-Filamentschmelzspleißer mit den folgenden Spleißparametern
gespleißt:
Spleißleistung
17W
Heißdrückentfernung
13 Mikrometer
Heißdrückverzögerung 350
ms
Heißdrückgeschwindigkeit
700 Stufen/Sekunde
Spleißzeit
2,5 Sekunden
Vordrücken
5 Mikrometer
Argonfluss 0,65 Liter/Minute
Vorzwischenraum
8 Mikrometer
keine Feuerpolitur
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Die
Faserhalteblockspaltspannung ist auf eine Kraft von etwa 200 Gramm
gesetzt. Sobald die Spleißung
abgeschlossen ist, werden die Faserklemmen gelöst und die Faserhalteblöcke werden
manuell aneinandergepresst (ohne Bewegung der Fasern) und die Faserklemmen
werden wieder auf der Faser geschlossen. Dies übt eine Spannung von etwa 200
Gramm auf die Fasern aus. Unter Verwendung eines Makros wird das Filament
nun mit einer Geschwindigkeit von etwa 320 Mikrometern/Sekunde bei
einer Leistung von etwa 12 W mit einem Argonfluss von etwa 0,65
Liter/Minute über
die gesamte wärmebeeinflusste
Spleißungszone
bewegt.
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5 zeigt
ein Paar von Graphen 100 und 150, die experimentelle
Ergebnisse darstellen, die mit den oben aufgelisteten Verarbeitungsbedingungen
erhalten werden, die die Wirksamkeit der Erfindung darstellen. Zu
Darstellungszwecken stellen die Graphen 100 und 150 aus 5 Veränderungen
des Brechungsindex und einen Spleißungsverlust dar, die auftreten,
wenn eine optische Faser an sich selbst gespleißt wird. Da die beiden gespleißten Fasern
identisch sind, gibt es keine Überlappungsverluste,
und da keine der Fasern eine erfassbare Verzerrung des Wellenleiters
zeigte, sind die einzigen Verluste Übergangsverluste.
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Der
größere Graph 100 bildet
einen Brechungsindex nahe der Spleißung gegenüber einer Radialposition ab.
Wie in 5 gezeigt ist, treten aufgrund der bestimmten
Fasern, die aneinandergespleißt
wurden, in dem Graphen 100 die Brechungsindexveränderungen
hauptsächlich
in einer Region 102 des Graphen auf, die der Umhüllungsregion
der Fasern entspricht. Die untere Spur 104 zeigt den ursprünglichen
Brechungsindex der Faser vor einem Spleißen. Die obere Spur 106 zeigt
den Brechungsindex der gespleißten
Faser vor einer Nachspleißverarbeitung.
Die zweite Spur 108 unmittelbar unter der oberen Spur 106 zeigt
den Brechungsindex der gespleißten
Faser, wenn die gespleißte
Faser in Abwesenheit einer ausgeübten
Spannung erwärmt
wird. Die dritte Spur 110 zwischen der zweiten Spur 108 und
der ursprünglichen
Spur 104 zeigt den Brechungsindex der Faser, nachdem eine
Nachspleißerwärmung und
Spannung an die gespleißte
Faser gemäß der vorliegenden
Erfindung angelegt wurden.
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Der
eingesetzte Graph 150 bildet einen Spleißungsverlust,
in Dezibel, gegenüber
einer Signalwellenlänge
ab. Die obere Spur 152 (gestrichelt) stellt einen Spleißungsverlust
vor einer Nachspleißungsverarbeitung dar.
Die zweite Spur 154 (gepunktet) stellt einen Spleißungsverlust
dar, wenn die gespleißte
Faser in Abwesenheit einer ausgeübten
Spannung erwärmt
wird. Die untere Spur 156 (durchgezogen) stellt einen Spleißungsverlust
dar, nachdem eine Nachspleißungswärme und
eine Spannung an die gespleißte
Faser gemäß der vorliegenden
Erfindung angelegt wurden.
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5 zeigt
klar, dass der Brechungsindex der gespleißten Faser ohne Nachspleißungsbehandlung, Spur 106,
sich deutlich von dem ursprünglichen
Faserbrechungsindexprofil, Spur 104, unterscheidet. Die Spleißungen,
die mit Wärme
behandelt wurden, jedoch keiner Spannung, zeigen eine kleine Veränderung
bei ihrem Brechungsindexprofil, Spur 108, was dieselben
näher an
das ursprüngliche
Brechungsindexprofil der ursprünglichen
Faser, Spur 104, bringt, und dies könnte teilweise für den beobachteten
Vorteil bei einem Spleißungsverlust
verantwortlich sein. Der Brechungsindex der Spleißungen,
die mit sowohl Wärme
als auch Spannung behandelt wurden, Spur 110, ist sehr
nahe an dem ursprünglichen
Brechungsindexprofil, Spur 104, und der Spleißungsverlust
und dessen Wellenlängenabhängigkeit
sind wesentlich reduziert.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die Spannungseffekte reversibel sind.
So könnte
im Graph 100 die zweite Spur 108 in die dritte
Spur 110 verändert
werden, indem Wärme
und Spannung angelegt werden, und die dritte Spur 110 könnte zurück in die
zweite Spur verändert
werden, indem Wärme
in Abwesenheit einer Spannung angelegt wird. Ähnliche Veränderungen könnten in dem Graph 150 zwischen
der zweiten Spur 154 (gepunktet) und der dritten Spur 156 (durchgezogen)
beobachtet werden.
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6 zeigt
ein Diagramm eines Systems 200 zum Reduzieren eines Spleißungsverlusts
gemäß einem
Aspekt der Erfindung. In 6 wird das System 200 verwendet,
um eine erste Faser 202 und eine zweite Faser 204 an
einem Spleißungspunkt 206 aneinander
zu spleißen.
Das System 200 umfasst eine Mehrzahl von Faserführungen 208 zum
Halten der ersten und der zweiten Faser 204 und 206 an
einer Position zum Spleißen.
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Wie
oben erwähnt
wurde, wird der Spleißungsvorgang
durch ein Verwenden einer Wärmequelle 210, um
ausreichend Wärme
an den Spleißungspunkt 206 anzulegen,
um zu bewirken, dass die Enden der ersten und der zweiten Faser 202 und 204 aneinandergeschmolzen
werden, erzielt. Zusätzlich
könnte,
um für
einen glatten Übergang über den
Spleißungspunkt 206 zu
sorgen, Wärme
an beide Seiten des Spleißungspunkts 206 angelegt
werden. Dies könnte
z. B. durch ein Verwenden einer geeignet breiten Wärmequelle 210 erzielt werden.
Alternativ könnte,
wie in 6 gezeigt ist, die Wärmequelle 210 an einer
Verschiebungsstufe 212 befestigt sein, die es erlaubt,
dass die Wärmequelle 210 an
der Länge
der ersten und der zweiten Faser 202 und 204 in
der Umgebung des Spleißungspunkts 206 herunterbewegt
werden kann. Zusätzlich
könnte
das System einen geeigneten Mechanismus 214 zum Einstellen
der Intensität
der Wärme,
die an die erste und die zweite Faser 202 und 204 angelegt
wird, umfassen. Das System umfasst ferner einen Tester 216 zum Überwachen eines
Spleißungsverlusts über den
Spleißungspunkt 206.
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Das
System 200 umfasst ferner einen Mechanismus 218 zum
Ausüben
einer Spannung auf die erste und die zweite Faser 202 und 204,
nachdem dieselben aneinandergespleißt wurden. Der Mechanismus
umfasst eine Serie von Führungsrollen 220,
wobei jede Rolle 220 einen Radius aufweist, der ausreichend
groß ist,
um eine Beschädigung
an einer optischen Faser zu verhindern. Eine Spannung wird durch
Verwendung einer Kolbenanordnung 222 auf eine optische
Faser ausgeübt.
Andere Techniken könnten
jedoch verwendet werden, um eine Spannung auszuüben, ohne von der Wesensart
der Erfindung abzuweichen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Mikroprozessorsteuerung 224 verwendet,
um die verschiedenen Komponenten des Systems 200, einschließlich der
Intensität
und Position der Wärmequelle 210,
und eine Spannung, die auf die erste und die zweite Faser 202 und 204 ausgeübt wird,
zu steuern. Die Steuerung 224 überwacht außerdem einen Spleißungsverlust
durch den Tester 216, der eine Rückkopplung liefert.
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Die 7A und 7B zeigen
Diagramme, die die Funktionsweise des Spannmechanismus 218 aus 6 darstellen.
In 7A läuft
die Faser 204 ohne ausgeübte Spannung durch die Führungsrollen 220a–220c.
In 7B wurde der Kolbenmechanismus 222 betätigt, was
bewirkt, dass die mittlere Führungsrolle 220b gegen
die Faser 204 getrieben wird, wobei so eine gesteuerte
Nicht-Null-Spannung in die gespleißten Fasern 202 und 204 eingeführt wird.
Wie oben erwähnt
wurde, könnte
gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ein Spannmechanismus zur Einstellung
oder Modulation der Faserspannung während des Spleißungsvorgangs
vorgesehen sein.
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Die
Spannanordnung 218 könnte
als Teil einer einzelnen Einheit implementiert sein, wobei die anderen
Komponenten in 6 dargestellt sind. Alternativ
könnte
die Spannanordnung 218 als eine separate Einheit implementiert
sein, die in Verbindung mit den anderen Komponenten, die in 6 dargestellt
sind, funktioniert. Es wäre
z. B. innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, eine Spannanordnung 218 zu
erzeugen, die in Verbindung mit einem Standardschmelzspleißer eingesetzt
werden könnte.
In diesem Fall könnte
die Spannanordnung geeigneterweise eine Befestigungsanordnung zum
Anbringen der Spannanordnung 218 an dem Spleißer umfassen.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß der Erfindung.
Bei Schritt 302 werden eine erste Faser und eine zweite
Faser an einem Spleißungspunkt
schmelzmäßig aneinandergespleißt. Bei Schritt 304 wird,
sobald die Fasern aneinandergespleißt wurden, die Region der Übertragungsleitung
nahe an dem Spleißungspunkt
auf eine Temperatur erwärmt,
die ausreichend hoch ist, um einen Übertragungsverlust zu reduzieren,
jedoch ausreichend niedrig, so dass eine minimale plastische Verformung
der Faser vorliegt. Bei Schritt 306 wird Spannung auf die
Spleißung
ausgeübt,
was einen weiteren Rückgang
des Übertragungsverlusts
erzeugt. Falls dies erwünscht
ist, könnte
die Menge angelegter Wärme
und/oder die Menge ausgeübter
Spannung eingestellt werden, um die Menge eines Spleißungsverlusts
einzustellen. Bei Schritt 308 wird die Wärmequelle
von dem Spleißungspunkt
entfernt und die gespleißte
Faser darf abkühlen,
während
die Spannung beibehalten wird. Schließlich wird bei Schritt 310 die
ausgeübte
Spannung von der Faser entfernt.
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Während die
vorstehende Beschreibung Details umfasst, die es Fachleuten auf
dem Gebiet ermöglichen,
die Erfindung zu praktizieren, sollte zu erkennen sein, dass die
Beschreibung darstellender Natur ist, und dass viele Modifizierungen
und Variationen derselben für
Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich sind, die den Nutzen dieser
Lehren aufweisen. Folglich ist beabsichtigt, dass die Erfindung
hierin lediglich durch die angehängten
Ansprüche
definiert ist, und dass die Ansprüche so breit interpretiert
werden, wie durch den Stand der Technik erlaubt ist.