DE102011014915B4 - Process for the production of an optical waveguide with an optimizable macrobending loss and preform for the production of an optical waveguide - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit einem optimierbaren Makrokrümmungsverlust mit den Verfahrensschritten
- Herstellen einer primären Preform (1),
- Herstellen von Dünnstäben (4) mit jeweils einem brechzahlerniedrigenden oder brechzahlerhöhenden dotierten Dünnstabkern (5),
- Umgeben der primären Preform (1) mit den Dünnstäben (4) zum Ausbilden einer mindestens einlagigen Dünnstabbedeckung,
- Verwinden der einlagigen Dünnstabbedeckung um die Längsachse der primären Preform (1),
- Fixieren der verwundenen Dünnstabbedeckung an der primären Preform (1),
- Herstellen einer sekundären Preform durch Einfügen der Gesamtheit aus der primären Preform (1) und der verwundenen Dünnstabbedeckung in ein Jacketingrohr (10),
- Anlegen eines Vakuums an den Zwischenraum zwischen der primären Preform und dem Jacketingrohr (10) zum Entfernen luftgefüllter Hohlräume und Ziehen des Lichtwellenleiters.

Figure DE102011014915B4_0000
Method for producing an optical waveguide with an optimizable macrobending loss using the method steps
Preparing a primary preform (1),
- producing thin rods (4) each having a refractive index-reducing or refractive index-increasing doped thin-rod core (5),
Surrounding the primary preform (1) with the thin rods (4) to form at least one single-layer thin rod covering,
Twisting the single-layer thin rod covering around the longitudinal axis of the primary preform (1),
Fixing the twisted thin rod covering on the primary preform (1),
Producing a secondary preform by inserting the entirety of the primary preform (1) and the twisted thin rod covering into a jacketing tube (10),
- Applying a vacuum to the gap between the primary preform and the Jacketingrohr (10) for removing air-filled cavities and pulling the optical waveguide.
Figure DE102011014915B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters nach Anspruch 1 und eine Preform zur Herstellung eines Lichtwellenleiters nach Anspruch 8.The invention relates to a method for producing an optical waveguide according to claim 1 and to a preform for producing an optical waveguide according to claim 8.

Lichtwellenleiter werden sowohl zur Signalübertragung mittels Licht als auch im Bereich der nichtelektrischen Spannungs-, Dehnungs- und Biegesensorik vielfältig genutzt. Die Lichtwellenleiter sind beispielsweise in Form von Gradientenindex-Multimode-Fasern ausgebildet. Diese ermöglichen eine dispersionsarme Lichtleitung verschiedener Schwingungsmoden und Polarisationszustände des eingekoppelten Lichtes.Fiber optic cables are widely used both for signal transmission by means of light and in the field of non-electrical stress, strain and bending sensors. The optical waveguides are designed, for example, in the form of gradient index multimode fibers. These enable a dispersion-poor light conduction of different vibration modes and polarization states of the coupled-in light.

Die Multimode-Fasern bestehen im Allgemeinen aus einem Multimodekern und einem oder mehreren Claddingbereichen. Um die Unterschiede in den Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Moden unterschiedlicher Ordnung in der Multimode-Faser zu vermindern, ist bekannt, dass für den Kern und/oder das Cladding ein graduierter radialer Brechzahlverlauf wie z.B. ein parabolischer Brechzahlverlauf verwendet werden kann, bei dem die Brechzahl in Abhängigkeit vom Faserradius einen kontinuierlichen Verlauf aufweist. Derartige Lichtwellenleiter werden auch als Gradientenindexfasern bzw. Gradientenindex-Multimodefasern bezeichnet.The multimode fibers generally consist of a multimode core and one or more cladding regions. In order to reduce the differences in the propagation velocities of modes of different orders in the multimode fiber, it is known that for the core and / or cladding, a graded radial refractive index profile, e.g. a parabolic refractive index profile can be used in which the refractive index has a continuous course as a function of the fiber radius. Such optical waveguides are also referred to as gradient index fibers or gradient index multimode fibers.

Eine besonders wichtige Eigenschaft, die für die Güte und die Verwendungsmöglichkeiten derartiger Multimode-Fasern von ausschlaggebender Bedeutung ist, ist die so genannte Makrokrümmungsempfindlichkeit, insbesondere der Makrokrümmungsverlust der Faser. Der Makrokrümmungsverlust gibt an, in welchem Maße die Faserdämpfung durch Biegung, Krümmung, Knickung und dergleichen, beeinflusst wird. Es sind bisher verschiedene Ausführungsformen und Gestaltungen für Multimode-Fasern bekannt, mit denen sich die Krümmungsempfindlichkeit der Fasern reduzieren oder auch gezielt beeinflussen lässt:A particularly important property, which is crucial for the quality and uses of such multimode fibers, is the so-called macrobend sensitivity, especially the macrobending loss of the fiber. The macrobending loss indicates the extent to which the fiber attenuation is affected by bending, bending, buckling and the like. Various embodiments and designs for multimode fibers have hitherto been known with which the curvature sensitivity of the fibers can be reduced or selectively influenced:

Eine erste Möglichkeit besteht im Wesentlichen darin, die Brechzahldifferenz zwischen dem Faserkern und dem Cladding, bzw. die daraus berechnete so genannte Kern-NA, zu vergrößern. Damit sinkt jedoch die Übertragungsbandbreite des Lichtwellenleiters, denn die für den Lichtwellenleiter erreichbare Bandbreite hängt indirekt proportional vom Quadrat der Kern-NA ab.A first possibility consists essentially of increasing the refractive index difference between the fiber core and the cladding, or the so-called core NA calculated therefrom. However, this reduces the transmission bandwidth of the optical waveguide, because the achievable bandwidth for the optical waveguide depends indirectly proportionally on the square of the core NA.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, den Lichtwellenleiter so auszubilden, dass dieser einen homogen dotierten Brechzahlgraben enthält, der direkt an den Faserkern grenzt oder der vom Kern über eine Cladding-Zwischenschicht getrennt ist. Die Herstellung eines derartigen Lichtwellenleiters gestaltet sich jedoch in der Regel sehr aufwändig.A second possibility is to form the optical waveguide such that it contains a homogeneously doped refractive index trench which directly adjoins the fiber core or which is separated from the core by a cladding intermediate layer. However, the production of such an optical waveguide is usually very complex.

Weiterhin können die Fasern mit einer Lochstruktur in einem undotierten oder Fluor-dotierten kreisringförmigen Claddingbereich ausgebildet werden.Furthermore, the fibers may be formed with a hole structure in an undoped or fluorine doped annular cladding region.

Die Druckschrift JP 2004-102281 A lehrt eine photonische Kristallfaseranordnung. Offenbart wird dort die Verwendung von Hohlstäben bzw. Kapillaren. Nach dem Verziehen der dort gezeigten Anordnung, die aus einem Kernmaterial, Kapillaren und einem Jacketingmaterial besteht, wird dort in der Folge eine Kapillarfaser erzeugt. Diese besteht aus Hohlräumen, die um einen Kern herum angeordnet sind.The publication JP 2004-102281 A teaches a photonic crystal fiber array. There is disclosed the use of hollow rods or capillaries. After warping the arrangement shown there, which consists of a core material, capillaries and a jacketing material, a capillary fiber is produced there in the sequence. This consists of cavities which are arranged around a core.

Die Druckschrift US 4,360,372 A lehrt einen Faseraufbau, der sogenannte Speckle- und Modenrauscheffekte reduzieren oder beseitigen soll. Die Druckschrift schlägt vor, als faseroptisches Element ein Bündel aus einer Vielzahl wellenleitender Einzelkomponenten oder Filamente zu verwenden. Das Bündel wird gemäß der Lehre der Druckschrift entweder in einem Cladding eingeschlossen oder ohne Cladding miteinander verschmolzen.The publication US 4,360,372 A teaches a fiber construction that should reduce or eliminate so-called speckle and mode noise effects. The document proposes to use as a fiber optic element, a bundle of a plurality of wave-guiding individual components or filaments. According to the teaching of the document, the bundle is either enclosed in a cladding or fused together without cladding.

Die Druckschrift US 2006/0024008 A1 lehrt eine Faseranordnung, die aus zwei verschiedenen Wellenleitern aufgebaut ist. Gemäß der Druckschrift ist ein zentraler Kern als eine sogenannte large mode area vorgesehen. Der dort bezeichnete Kern ist helikal von einem Seitenkern umgeben. Der zentrale Kern soll Lichtmoden entlang seiner Achse leiten, der helikale Seitenkern bestimmte Moden auskoppeln.The publication US 2006/0024008 A1 teaches a fiber assembly constructed of two different waveguides. According to the document, a central core is provided as a so-called large mode area. The core designated there is helically surrounded by a side core. The central nucleus is supposed to guide light modes along its axis, while the helical side nucleus decouples certain modes.

Die Druckschrift JP H02-120703 A lehrt einen Lichtleiter, bei dem durch eine Vielzahl von Einzelfasern ein optisches Bild übertragen werden soll. Die Druckschrift lehrt ein faserlängenabhängiges Verdrehen eines aufgenommenen Bildes.The publication JP H02-120703 A teaches a light guide in which an optical image is to be transmitted by a plurality of individual fibers. The document teaches a fiber-length-dependent twisting of a recorded image.

In der US-Schrift US2008/0166094A1 wird eine Gradientenindex-Multimodefaser beschrieben, die sich durch eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Makrokrümmungen auszeichnet. Das verbesserte Krümmungsverhalten gegenüber Standard-Gradientenindexfasern wird dadurch erreicht, dass sich an den Gradientenindex-Kern ein Claddingbereich anschließt, der einen ringförmigen Bereich mit einer reduzierten effektiven Brechzahl umfaßt. Der Kreisringbereich reduzierter Brechzahl umschließt nicht den Kernbereich direkt, sondern umgibt einen inneren Claddingbereich. Die reduzierte Brechzahl bezieht sich auf die Brechzahl des restlichen Claddingbereiches. Die reduzierte effektive Brechzahl wird dabei durch eine Vielzahl von periodisch oder nichtperiodisch angeordneten Löchern oder Fluor-dotiertes Glas oder Fluor-dotiertes Glas mit Löchern erzeugt.In the US script US2008 / 0166094A1 describes a gradient index multimode fiber characterized by low sensitivity to macrobending. The improved curvature behavior over standard gradient index fibers is achieved by joining to the gradient index core a cladding region comprising an annular region with a reduced effective refractive index. The circular ring region of reduced refractive index does not surround the core region directly, but surrounds an inner cladding region. The reduced refractive index refers to the refractive index of the remaining cladding region. The reduced effective refractive index is generated by a plurality of periodically or non-periodically arranged holes or fluorine-doped glass or fluorine-doped glass with holes.

Die Nachteile der in der US2008/0166094A1 beschriebenen Lösung bestehen darin, dass sich beim Spleißen von Fasern mit Löchern Probleme ergeben können. Diese ergeben sich vor allem daraus, dass in die Löcher Feuchtigkeit oder andere Kontaminationen eindringen können, die damit die Lebensdauer der Faser einschränken. Außerdem erfordert die Herstellung definierter Lochstrukturen eine spezielle Technologie, die bei der Herstellung kompakter Faserstrukturen üblicherweise sonst nicht erforderlich ist und daher nicht ohne weiteres in einen gegebenen Herstellungsablauf eingefügt werden kann. The disadvantages of in the US2008 / 0166094A1 The solution described is that problems can arise when splicing fibers with holes. These are mainly due to the fact that in the holes moisture or other contaminants can penetrate, thus limiting the life of the fiber. In addition, the production of defined hole structures requires a special technology, which is otherwise usually not required in the manufacture of compact fiber structures and therefore can not be readily incorporated into a given manufacturing process.

Die Schrift EP 2 166 386 A1 offenbart ebenfalls Ausführungsformen, mit denen sich Makrokrümmungsverluste bei der Lichtwellenleitung in Gradientenindex-Multimodefasern begrenzen lassen. Gemäß der dort offenbarten Lehre wird durch Einführung eines Fluor-dotierten Brechzahlgrabens mit vorgegebenen Abmessungen und einer radialen Position zwischen dem inneren und äußeren Cladding einer Gradientenindex-Multimodefaser erreicht, dass die Makrokrümmungsverluste gegenüber einer konventionellen Gradientenindexfaser deutlich vermindert werden. Dabei wird die Übertragungskapazität der Faser, beschrieben durch die Bandbreite oder DMD, nicht signifikant verschlechtert. Von hervorgehobener Bedeutung für krümmungsbezogenen-Verluste und DMD-Verbreiterungen ist die radiale Lage des Brechzahlgrabens sowie die Breite des Grabens. Die Grabenbreite sollte größer als 2,5 µm sein, vorzugsweise 10 bis 13 µm. Die Herstellung eines derartigen Lichtwellenleiters erfordert jedoch ebenfalls den Einsatz spezieller Technologien und eines nicht unerheblichen Aufwands, um diese entsprechenden Grabenstrukturen zu realisieren.The font EP 2 166 386 A1 also discloses embodiments for limiting macrobending losses in optical waveguide in gradient index multimode fibers. According to the teaching disclosed therein, by introducing a fluorine-doped refractive index trench having predetermined dimensions and a radial position between the inner and outer cladding of a gradient index multimode fiber is achieved that the macrobending losses compared to a conventional Gradientenindexfaser be significantly reduced. At this time, the transmission capacity of the fiber described by the bandwidth or DMD is not significantly deteriorated. Of particular importance for curvature-related losses and DMD broadening is the radial location of the refractive index trench and the width of the trench. The trench width should be greater than 2.5 μm, preferably 10 to 13 μm. However, the production of such an optical waveguide also requires the use of special technologies and a considerable effort to realize these corresponding trench structures.

Aus dem Vorgenannten ergibt sich somit die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Lichtwellenleiter mit einem optimierbaren Makrokrümmungsverlust sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben. Für die Lichtleitfaser soll insbesondere eine Dämpfung von weniger als 0,1 dB unter der Bedingung einer Lichtwellenlänge von 850 nm bei 2 Windungen und einem Krümmungsradius von 15 mm erreichbar sein. Andererseits soll der Lichtwellenleiter falls erforderlich einen hinreichend deutlich detektierbaren und eindeutig mit dessen Biegung korrelierten Makrokrümmungsverlust aufweisen, der deren Anwendung in der optischen Sensorik sicherstellt. Das Verfahren zur Herstellung des Lichtwellenleiters soll mit einem möglichst geringen Aufwand und kostengünstig ausführbar sein.From the foregoing, therefore, the object underlying the invention to provide an optical waveguide with an optimizable macrobending loss and a method for their preparation. For the optical fiber in particular an attenuation of less than 0.1 dB under the condition of a light wavelength of 850 nm with 2 turns and a radius of curvature of 15 mm should be achievable. On the other hand, should the optical waveguide have a sufficiently clearly detectable and clearly correlated with its bending macrobending loss, if necessary, which ensures their application in the optical sensor. The method for producing the optical waveguide should be executable with the least possible effort and cost.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit den Merkmalen das Anspruchs 1 und hinsichtlich ihres Vorrichtungsaspektes mit einer Preform zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche beinhalten zweckmäßige und/oder vorteilhafte Ausführungsformen des beanspruchten Verfahrens bzw. der beanspruchten Preform.The object is achieved with a method for producing an optical waveguide having the features of claim 1 and with respect to its device aspect with a preform for producing an optical waveguide with the features of claim 8. The respective subclaims include expedient and / or advantageous embodiments of the claimed method or the claimed preform.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters umfasst folgende Verfahrensschritte: The method according to the invention for producing an optical waveguide comprises the following method steps:

Das Verfahren beginnt mit einem Herstellen einer primären Preform. Zeitlich parallel dazu erfolgt ein Herstellen von Dünnstäben mit jeweils einem brechzahlerniedrigend oder brechzahlerhöhend dotierten Dünnstabkern. Im Anschluss daran wird die primäre Preform mit den Dünnstäben umgeben und es erfolgt ein endständiges Fixieren der Dünnstäbe an der primären Preform. Aus der so gefertigten Gesamtheit aus primärer Preform und umgebenden Dünnstäben wird eine sekundäre Preform gefertigt. Dies erfolgt durch ein Einfügen der Gesamtheit aus der primären Preform und den fixierten Dünnstäben in ein Jacketingrohr. Das Jacketingrohr umgibt damit die primäre Preform und die Dünnstäbe von außen. Der so gebildete Verbund dient als sekundäre und eigentliche Preform für die daraus erfolgende Fertigung des Lichtwellenleiters. Diese erfolgt durch ein Anlegen eines Vakuums an die sekundäre Preform und ein Ziehen der sekundären Preform, wobei dadurch der Lichtwellenleiter erzeugt wird.The process begins with making a primary preform. Parallel to this time, thin rods are produced, each with a thin-rod core doped with a reduction in the number of refractive indices or with an increase in the refractive index. Subsequently, the primary preform is surrounded with the thin rods and there is a terminal fixation of the thin rods to the primary preform. A secondary preform is produced from the totality of primary preform and surrounding thin rods produced in this way. This is done by inserting the entirety of the primary preform and the fixed thin rods into a jacketing tube. The jacketing tube surrounds the primary preform and the thin rods from the outside. The composite formed in this way serves as a secondary and actual preform for the resulting production of the optical waveguide. This is done by applying a vacuum to the secondary preform and pulling the secondary preform, thereby producing the optical fiber.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird die primäre Preform mit einem primären Preformkern und einem primären Preformcladding gefertigt.In an expedient embodiment, the primary preform is made with a primary preform core and a primary preform cladding.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform erfolgt das Herstellen je eines Dünnstabes in einem Abscheideverfahren und durch ein Ziehen eines dickeren Ausgangsstabes in einem thermischen und feuchtigkeitsarmen Verfahren. Bei der Fertigung des Ausgangsstabes wird bei einer ersten Ausgestaltung ein Ausgangsstab oder ein gezogener Dünnstab mit einer Fluor- und/oder Bor-Kerndotierung und einem undotierten Siliziumdioxid-Mantel erzeugt. Durch die undotierten Bereiche des SiO2-Mantels werden die für eine optimale Modenmischung notwendigen Unterbrechungen im dotierten Mantelbereich des späteren Lichtwellenleiters ermöglicht und somit in den Gestaltungen der Dünnstäbe bereits angelegt. Zugleich führt der SiO2-Mantel im fertigen Lichtleiter über mechanische und thermische Spannungen und aufgrund seiner Viskosität zu Brechzahlbeeinflussungen des Faserkerns und eine Verbesserung der Modenmischung.In an expedient embodiment, the production of each of a thin rod is carried out in a deposition process and by pulling a thicker starting rod in a thermal and low-moisture process. In the manufacture of the starting rod, in a first embodiment, a starting rod or a drawn thin rod having a fluorine and / or boron core doping and an undoped silicon dioxide jacket is produced. Due to the undoped regions of the SiO 2 jacket necessary for optimal mode mixing interruptions in the doped cladding region of the subsequent optical waveguide allows and thus already created in the designs of thin rods. At the same time, the SiO 2 cladding in the finished optical waveguide leads via mechanical and thermal stresses and, due to its viscosity, to refractive index influences of the fiber core and an improvement in the mode mixture.

Alternativ kann ein Ausgangsstab oder ein gezogener Dünnstab mit einer Germanium- und/oder Phosphor-Kerndotierung und einem undotierten Siliziumdioxid-Mantel erzeugt werden.Alternatively, a starting rod or drawn thin rod having a germanium and / or phosphorus core doping and an undoped silicon dioxide jacket may be produced.

Das endständige Fixieren der Dünnstäbe mit der primären Preform kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zweckmäßigerweise werden die Dünnstäbe durch ein Verschmelzen oder ein Verkleben fixiert. Möglich ist auch das Festbinden der Dünnstäbe mittels eines thermisch beständigen Drahtes. The terminal fixation of the thin rods with the primary preform can be done in various ways. Conveniently, the thin rods are fixed by a fusion or gluing. Also possible is the tying of the thin rods by means of a thermally resistant wire.

Die erfindungsgemäße Preform zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit einem optimierbaren Makrokrümmungsverlust ist wie folgt zusammengesetzt:The preform according to the invention for producing an optical waveguide with an optimizable macrobending loss is composed as follows:

Die Preform enthält im Inneren eine primäre Preform. Um die primäre Preform ist eine Gesamtheit aus abstandslos gelagerten und endständig an der primären Preform fixierten Dünnstäben angeordnet. Die so gebildete Gesamtheit aus primärer Preform und Dünnstäben ist von einem Jacketingrohr umgeben. Die Dünnstäbe weisen jeweils einen brechzahlerniedrigend oder brechzahlerhöhend dotierten Dünnstabkern (5) auf.The preform contains a primary preform inside. Arranged around the primary preform is a set of thin rods which are mounted without any spacing and fixed terminally to the primary preform. The ensemble of primary preform and thin rods thus formed is surrounded by a jacketing tube. The thin rods each have a refractive index-reducing or refractive index-increasing doped thin-rod core ( 5 ) on.

Bei einer Ausführungsform weist die primäre Preform einen primären Preformkern und ein primäres Preformcladding auf. Der primäre Preformkern kann brechzahlerhöht sein.In one embodiment, the primary preform has a primary preform core and a primary preform cladding. The primary preform core may be increased in refractive index.

Bei einer Ausführungsform schließen die Längsachse jedes jeweiligen Dünnstabes und die Längsachse der primären Preform einen endlichen Winkel ein. In einem derartigen Fall bilden die Dünnstäbe somit eine um die primäre Preform gewundene Anordnung, wobei der Winkel die Stärke der Verwindung anzeigt.In one embodiment, the longitudinal axis of each respective thin rod and the longitudinal axis of the primary preform include a finite angle. In such a case, the thin rods thus form an arrangement wound around the primary preform, the angle indicating the amount of distortion.

Bei einer Ausführungsform weisen die Dünnstäbe jeweils einen dotierten Dünnstabkern und einen Siliziumdioxid-Mantel auf. Damit lässt sich eine die Modenmischung vorteilhaft fördernde unterbrochene Dotierungsstruktur in dem fertigen Lichtwellenleiter realisieren und innerhalb der Preform vorgeben.In one embodiment, the thin rods each have a doped thin rod core and a silicon dioxide cladding. In this way, an interrupted doping structure advantageously promoting the mode mixture can be realized in the finished optical waveguide and predefined within the preform.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform weist das Jacketingrohr einen im Bereich von 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 mm, größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Gesamtheit aus der primären Preform und den umgebenden Dünnstäben auf. Durch eine solche Gestaltung wird beim Zusammenfügen der Preform, insbesondere beim Einschieben der Gesamtheit aus primärer Preform und ummantelnden Dünnstäben ein oberflächliches Zerkratzen und ein damit einhergehendes Beschädigen zwischen der Innenoberfläche des Jacketingrohrs und der Dünnstabummantelung vermieden. Die Dünnstäbe sind deutlich dünner als die primäre Preform. Der Durchmesser jeweils eines Dünnstabes beträgt etwa 1/5 bis 1/100, vorzugsweise 1/8 bis 1/20 des Durchmessers der primären Preform.In an expedient embodiment, the jacketing tube has a inside diameter in the range of 0.1 to 2 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm, larger than the outside diameter of the entirety of the primary preform and the surrounding thin rods. By such a design, a superficial scratching and concomitant damage between the inner surface of the Jacketingrohrs and the Dünnstabummantelung is avoided when joining the preform, especially when inserting the entirety of primary preform and sheathing thin rods. The thin rods are significantly thinner than the primary preform. The diameter of each thin rod is about 1/5 to 1/100, preferably 1/8 to 1/20 of the diameter of the primary preform.

Der jeweilige Dünnstab weist ein Verhältnis zwischen einem Stabdurchmesser und einem Stab-Kerndurchmesser von 1,005 bis 1,2, vorzugsweise von 1,02 bis 1,08, auf. Die Dicke des undotierten Bereichs ist im Vergleich zum dotierten Dünnstabkern somit klein.The respective thin rod has a ratio between a rod diameter and a rod core diameter of 1.005 to 1.2, preferably from 1.02 to 1.08. The thickness of the undoped region is thus small compared to the doped thin rod core.

Das Herstellungsverfahren für den Lichtwellenleiter und die dafür verwendete Preform sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die 1 bis 10. Es werden für gleiche oder gleichwirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet.The manufacturing method for the optical waveguide and the preform used therefor will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. To clarify serve the 1 to 10 , The same reference numbers are used for identical or equivalent parts.

Es zeigt

  • 1 eine Darstellung einer primären Preform im Querschnitt,
  • 2 eine Darstellung mehrerer Dünnstäbe und eines beispielhaften Dünnstabquerschnittes,
  • 3 eine Darstellung einer von Dünnstäben ummantelten primären Preform im Querschnitt,
  • 4 eine Darstellung des Fertigungsschritts des endständigen Fixierens der Dünnstäbe an der primären Preform,
  • 5 eine Darstellung des Fertigungsschritts des Vereinigens zwischen ummantelter primärer Preform und Jacketingrohr,
  • 6 eine Darstellung einer Dünnstabummantelung der primären Preform mit verdrillten Dünnstäben,
  • 7 eine Darstellung der fertigen Preform aus primärer Preform, Dünnstabummantelung und Jacketingrohr im Querschnitt,
  • 8 eine schematische Darstellung des Ziehens des Lichtwellenleiters aus der in 7 gezeigten Preform,
  • 9 eine schematische Darstellung der Struktur eines fertigen Lichtwellenleiters im Querschnitt.
  • 10 ein beispielhaftes Brechzahlprofil eines aus der Preform gefertigten Lichtwellenleiters.
It shows
  • 1 a representation of a primary preform in cross section,
  • 2 a representation of several thin rods and an exemplary thin rod cross-section,
  • 3 a representation of a sheathed by thin rods primary preform in cross section,
  • 4 an illustration of the manufacturing step of the terminal fixing of the thin rods to the primary preform,
  • 5 a representation of the manufacturing step of uniting between jacketed primary preform and jacketing tube,
  • 6 a representation of a thin rod sheath of the primary preform with twisted thin rods,
  • 7 a representation of the finished preform of primary preform, thin rod sheath and Jacketingrohr in cross section,
  • 8th a schematic representation of the pulling of the optical waveguide from the in 7 shown preform,
  • 9 a schematic representation of the structure of a finished optical waveguide in cross section.
  • 10 an exemplary refractive index profile of a fabricated from the preform optical fiber.

1 zeigt eine primäre Preform 1 im Querschnitt. Die primäre Preform enthält in diesem Beispiel einen Preformkern 2 und ein Preformcladding 3. Die primäre Preform kann aber auch als ein nackter Kern oder Stab ohne Cladding ausgebildet sein. Im Falle einer claddingbewehrten Preform beträgt der Durchmesser des Preformkerns typischerweise 10 bis 30 mm, der Durchmesser der gesamten primären Preform beträgt etwa 15 bis 35 mm. In Abhängigkeit von den konkreten Herstellungserfordernissen können aber auch kleinere oder größere Abmessungen gewählt werden. Zur Herstellung der primären Preform kann auf die dafür üblichen Verfahren, beispielsweise das MCVD, das OVD oder das PCVD-Verfahren, zurückgegriffen werden. 1 shows a primary preform 1 in cross section. The primary preform contains a preform core in this example 2 and a preformcladding 3 , The primary preform can also be designed as a bare core or rod without cladding. In the case of a cladding-reinforced preform, the diameter of the preform core is typically 10 to 30 mm, the diameter of the entire primary preform is about 15 to 35 mm. Depending on the specific manufacturing requirements but also smaller or larger dimensions can be selected. For the preparation of the primary preform, the usual methods, For example, the MCVD, the OVD or the PCVD method, are used.

Der Brechzahlverlauf im Preformkern wird bei der Fertigung der primären Preform bestimmt. Er kann insbesondere einen graduierten, vom Radius abhängigen Verlauf aufweisen. Die Brechzahl des Preformcladding der Primärpreform ist üblicherweise kleiner als die Brechzahl des entsprechenden Preformkerns.The refractive index profile in the preform core is determined during the production of the primary preform. In particular, it can have a graduated, radius-dependent profile. The refractive index of Preformcladding the Primärpreform is usually smaller than the refractive index of the corresponding Preformkerns.

2 zeigt eine Reihe von Dünnstäben 4. Die Dünnstäbe weisen typischerweise einen kreisrunden Querschnitt auf. Jedoch ist es prinzipiell möglich, auch andere Querschnittsformen zu verwenden. In Betracht kommen hierbei vor allem rechteckige, insbesondere quadratische, trapezförmige, halbrunde, dreieckige oder hexagonale Formen. 2 shows a series of thin rods 4 , The thin rods typically have a circular cross-section. However, it is in principle possible to use other cross-sectional shapes. In particular, rectangular, in particular square, trapezoidal, semicircular, triangular or hexagonal shapes are considered here.

Jeder der Dünnstäbe weist einen Dünnstabkern 5 und einen Dünnstabmantel 6 auf. Der Dünnstabkern weist eine Fluor- und/oder Bor-Dotierung, gegebenenfalls eine Germanium- und/oder Phosphordotierung auf. Um die Makrokrümmungsverluste des späteren Lichtwellenleiters in Form der Multimode-Faser zu verringern müssen brechzahlreduzierende Dotanden wie z.B. Fluor oder Bor im Kernbereich der Stäbe verwendet werden. Soll der Makrokrümmungsverlust erhöht werden, müssen brechzahlerhöhende Dotanden wie z.B. Germanium oder Phosphor verwendet werden. Derartige Multimode-Fasern mit einer erhöhten Makrokrümmungsempfindlichkeit werden beispielsweise in der Sensorik verwendet. Über die Gestaltung der Dünnstäbe lässt sich somit in einfacher Weise eine gezielte Einstellung der späteren Eigenschaften des Lichtwellenleiters vornehmen.Each of the thin rods has a thin rod core 5 and a thin rod coat 6 on. The thin rod core has a fluorine and / or boron doping, optionally a germanium and / or phosphorus doping. In order to reduce the macrobending losses of the later optical fiber in the form of the multimode fiber, refractive index reducing dopants such as fluorine or boron must be used in the core region of the rods. If the macrobending loss is to be increased, refractive index-increasing dopants such as germanium or phosphorus must be used. Such multimode fibers with increased macrobend sensitivity are used, for example, in sensor technology. On the design of the thin rods can thus make a targeted adjustment of the subsequent properties of the optical waveguide in a simple manner.

Der Dünnstabmantel 6 besteht aus undotiertem Siliziumdioxid SiO2. Dieser undotierte Bereich um die dotierten Dünnstabkerne ist erforderlich, um nach der später erfolgenden Verschmelzung zur massiven Faser durch die unterschiedlichen Beschaffenheiten, insbesondere in den Brechzahlen und den Viskositäten, des dotierten Glases im Dünnstabkern und des undotierten Glases in der Dünnstabhülle geringe azimutale Spannungsänderungen und damit Brechzahländerungen im Kernbereich zu erzeugen, und so eine verstärkte Modenmischung und damit eine Verringerung von Modenlaufzeitunterschieden in dem späteren als Multimodefaser ausgebildeten Lichtwellenleiter zu bewirken. Darüber hinaus wird durch die undotierte Dünnstabschicht ein blasenfreies Verschmelzen der Dünnstäbe mit dem undotierten Quarzglas des Primärpreformcladding bzw. Jacketingrohres gewährleistet.The thin rod coat 6 consists of undoped silicon dioxide SiO 2 . This undoped region around the doped thin-rod cores is required to have low azimuthal voltage changes and thus refractive index changes after subsequent fusion to the bulk fiber due to the different textures, particularly in refractive indices and viscosities, of the doped glass in the thin rod core and the undoped glass in the thin rod core to produce in the core region, and so to effect an increased mode mixing and thus a reduction of mode delay differences in the later than multimode fiber formed optical waveguide. In addition, a bubble-free fusion of the thin rods with the undoped quartz glass of Primärpreformcladding or Jacketingrohres is ensured by the undoped Dünnstabschichtes.

Die Fertigung der beschriebenen Dünnstäbe erfolgt durch ein Ziehen eines dickeren Ausgangsstabes unter Anwendung einer Wärmequelle. Der Querschnitt der Dünnstäbe, insbesondere deren Durchmesser bei einer kreisförmigen Querschnittsform, beträgt nur einen Bruchteil der Querschnittsgröße der primären Preform. Der Durchmesser des dotierten Dünnstabkernes beträgt beispielsweise ca. 2 bis 2,4 mm, der Durchmesser des gesamten Dünnstabes dagegen etwa 2,2 bis 2,6 mm. Der beschichtete Dünnstab ist also nur unwesentlich dicker als dessen dotierter Kern. Das Verhältnis des Gesamtdurchmessers des Dünnstabes zum Durchmesser des Kerns beträgt im Allgemeinen etwa 1,005 bis 1,2.The production of the thin rods described is done by pulling a thicker output rod using a heat source. The cross-section of the thin rods, in particular their diameter in a circular cross-sectional shape, is only a fraction of the cross-sectional size of the primary preform. The diameter of the doped thin rod core is for example about 2 to 2.4 mm, while the diameter of the entire thin rod is about 2.2 to 2.6 mm. The coated thin rod is thus only slightly thicker than its doped core. The ratio of the overall diameter of the thin rod to the diameter of the core is generally about 1.005 to 1.2.

3 und 4 zeigen die darauffolgenden Fertigungsschritte. Die in ihrem Kern mit Fluor/Bor- bzw. Germanium/Phosphor dotierten Dünnstäbe 4 werden als bündelförmige Umhüllung um die primäre Preform 1 gelegt und schließen diese im Wesentlichen vollständig ein, wie die Querschnittsdarstellung aus 3 zeigt. 3 and 4 show the subsequent production steps. The in their core with fluorine / boron or germanium / phosphorus doped thin rods 4 be as a bundle-shaped cladding around the primary preform 1 essentially complete and include these as the cross-sectional representation 3 shows.

Anschließend erfolgt ein endständiges Fixieren der Dünnstäbe mit der primären Preform, wie in 4 dargestellt. Das endständige Fixieren kann z.B. durch ein Verschmelzen über eine äußere Wärmezufuhr oder durch ein Verkleben mittels eines Hochtemperatur-Glaskleber erfolgen. Möglich ist auch ein Befestigen der Dünnstäbe mittels eines temperaturbeständigen Drahtes, der um das Bündel aus primärer Preform und Dünnstabummantelung geschlungen wird.Subsequently, a terminal fixing of the thin rods with the primary preform, as in 4 shown. The terminal fixing can be done, for example, by fusing over an external heat supply or by gluing using a high-temperature glass adhesive. It is also possible to fasten the thin rods by means of a temperature-resistant wire, which is wound around the bundle of primary preform and thin-rod sheath.

Bei dem in 4 gezeigten Beispiel ist eine Wärmequelle 8, insbesondere eine ringförmige Brenneranordnung, vorgesehen, die die Enden der Dünnstäbe und der primären Preform an einem Heißpunkt 7 zu einer Schmelze oder einem zähflüssigen Ring aufschmilzt. Beim Abkühlen werden die Dünnstäbe mit der primären Preform an den Stabenden fixiert. Es entsteht ein fester Verbund aus primärer Preform und ummantelnden Dünnstäben.At the in 4 The example shown is a heat source 8th , in particular an annular burner assembly, provided the ends of the thin rods and the primary preform at a hot spot 7 melts into a melt or a viscous ring. Upon cooling, the thin rods are fixed to the bar ends with the primary preform. The result is a solid composite of primary preform and sheathing thin rods.

Bei der Umwicklung des Bündels mit Draht wird zu einer umlaufenden Drahtrolle gegriffen. Diese enthält den temperaturbeständigen Draht und wickelt diesen um das Bündel herum ab. Das Umwickeln kann zickzack-förmig ausgeführt werden, sodass sich die Wicklung selbst stabilisiert. Der Draht wird nach dem Erreichen einer vorgegebenen Windungszahl abgeschnitten.When wrapping the bundle with wire, a revolving wire roll is used. This contains the temperature-resistant wire and wraps it around the bundle. The wrapping can be done zigzag so that the winding stabilizes itself. The wire is cut off after reaching a predetermined number of turns.

5 zeigt den darauffolgenden Fertigungsschritt. Die über eine endständige Fixierung 9 mit den Dünnstäben 4 belegte primäre Preform 1 wird nun in die Öffnung eines Jacketingrohres 10 eingefügt, insbesondere eingeschoben. Das Jacketingrohr besteht im einfachsten Fall aus einer undotierten Quarzglasmatrix, kann jedoch bei Bedarf ebenfalls dotiert und/oder strukturiert sein. 5 shows the subsequent production step. The over a terminal fixation 9 with the thin rods 4 occupied primary preform 1 is now in the opening of a Jacketingrohres 10 inserted, in particular inserted. The Jacketingrohr consists in the simplest case of an undoped quartz glass matrix, but can also be doped and / or structured if necessary.

Für einen reibungslosen Einschiebevorgang ist der innere Durchmesser des Jacketingrohres geringfügig, beispielsweise 0,5 bis 2 mm, größer als der Außendurchmesser der mit den Dünnstäben belegten primären Preform. Dadurch wird ein Verkratzen der inneren Jacketingrohroberfläche während des Einfädelns der mit Stäben belegten primären Preform vermieden.For a smooth insertion process is the inner diameter of the Jacketingrohres slightly, for example, 0.5 to 2 mm, larger than the outer diameter of the occupied with the thin rods primary preform. This avoids scratching the inner jacket tubing surface during threading of the barred primary preform.

Der Außenquerschnitt und auch die äußere Form des Jacketingrohres sind ansich beliebig. Allein dessen Innendurchmesser und Innenform wird durch den Querschnitt der ummantelten primären Preform bestimmt. So beträgt beispielsweise der Durchmesser der primären Preform mit der Dünnstabummantelung ca. 30 mm. Der dafür notwendige Innendurchmesser des Jacketingrohrs beträgt dann mindestens ca. 30,5 mm, wobei der Außendurchmesser des Jacketingrohres so gewählt wird, dass die sich ergebende Faser das gewünschte Kern-/Mantel-Verhältnis aufweist.The outer cross section and the outer shape of the Jacketingrohres are arbitrary ansich. Only its inner diameter and inner shape is determined by the cross section of the sheathed primary preform. For example, the diameter of the primary preform with the thin-rod sheath is about 30 mm. The necessary inner diameter of the Jacketingrohrs is then at least about 30.5 mm, wherein the outer diameter of the Jacketingrohres is chosen so that the resulting fiber has the desired core / sheath ratio.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform der ummantelten primären Preform 1. Bei der hier vorliegenden Variante schließen die Längsachsen der Dünnstäbe 4 in die Längsachse der primären Preform 1 einen endlichen Verdrillungswinkel α ein. Dieser Winkel entspricht eine schraubenförmige Windung der Dünnstäbe um die primäre Preform, die je nach der Größe des Winkels α enger oder weiter ausgeführt ist. 6 shows a further embodiment of the jacketed primary preform 1 , In the present variant close the longitudinal axes of the thin rods 4 in the longitudinal axis of the primary preform 1 a finite twist angle α one. This angle corresponds to a helical turn of the thin rods around the primary preform, which depends on the size of the angle α is narrower or wider.

Die Verdrillung der Dünnstäbe wird entweder bei der Bedeckung der primären Preform oder zusammen mit der Ausbildung der endständigen Fixierung 9 ausgeführt. Im letzteren Fall wird zunächst ein erstes Ende der Dünnstäbe an der primären Preform fixiert. Anschließend wird das andere Ende des Dünnstäbebündels durch eine Greifvorrichtung erfasst. Die Greifvorrichtung wird sodann um einen fest vorgegebenen Drehwinkel um die Längsachse der primären Preform gedreht, dabei stellt sich der Verdrillungswinkel α ein. Danach wird auch das andere Ende der Dünnstäbe an der primären Preform fixiert und die Greifvorrichtung abgelöst.The twist of the thin rods is either at the coverage of the primary preform or together with the formation of the terminal fixation 9 executed. In the latter case, a first end of the thin rods is first fixed to the primary preform. Subsequently, the other end of the thin-fiber bundle is detected by a gripping device. The gripping device is then rotated by a fixed predetermined angle of rotation about the longitudinal axis of the primary preform, this turns the twist angle α one. Thereafter, the other end of the thin rods is fixed to the primary preform and detached the gripping device.

7 zeigt die durch die vorhergehenden Verfahrensschritte erzeugte sekundäre Preform im Querschnitt. Diese dient als Halb- und Zwischenfabrikat zur nachfolgenden Fertigung des Lichtwellenleiters. Der Innenbereich der sekundären Preform wird durch den Preformkern 2 und das Preformcladding 3 gebildet. Dieser Innenbereich ist von der Dünnstabummantelung aus den vorhergehend beschriebenen Dünnstäben 4 umgeben. Das Jacketingrohr 10 bildet die Außenhülle der sekundären Preform. 7 shows the secondary preform produced by the preceding process steps in cross section. This serves as a semi-finished and intermediate product for the subsequent production of the optical waveguide. The interior of the secondary preform is through the preform core 2 and the preformcladding 3 educated. This interior area is from the Dünstabstabummantelung from the previously described thin rods 4 surround. The jacketing tube 10 forms the outer shell of the secondary preform.

8 zeigt die abschließende Fertigung des Lichtwellenleiters unter Verwendung der vorhergehend erläuterten sekundären Preform. Grundsätzlich wird hierzu auf das an sich bekannte Ziehverfahren unter Verwendung einer hier schematisch angedeuteten Zieheinrichtung 11 zurückgegriffen. Je nach Größe der eingesetzten Preform und nach dem gewünschten Durchmesser des zu fertigenden Lichtwellenleiters wird die Preform zu einer Faser gezogen, deren Außendurchmesser beispielsweise 125 µm beträgt und die einen Kerndurchmesser von 50 µm aufweist. Für eine feste und von Hohlräumen und Einschlüssen freie Verbindung zwischen dem Jacketingrohr und der Dünnstabummantelung wird über eine Vakuumvorrichtung 12 ein Unterdruck zwischen Primärpreform-Oberfläche und innerer Jacketingrohroberfläche aufgebaut, wodurch das Jacketingrohr beim Ziehprozess auf die Dünnstabummantelung gepresst wird. Dabei drücken die Dünnstäbe auf den Kern der Preform und lagern sich zugleich zu einem um den Kern verlaufenden strukturierten Graben zusammen. Die entstehende Faser ist damit frei von Löchern und Einschlüssen. 8th shows the final fabrication of the optical waveguide using the previously discussed secondary preform. Basically, this is based on the known drawing method using a schematically indicated pulling device 11 resorted. Depending on the size of the preform used and the desired diameter of the optical waveguide to be produced, the preform is drawn into a fiber whose outer diameter is, for example, 125 μm and which has a core diameter of 50 μm. For a solid and free of voids and inclusions connection between the Jacketingrohr and the Dünstabstabummantelung is via a vacuum device 12 built a negative pressure between Primärpreform surface and inner Jacketingrohroberfläche, whereby the Jacketingrohr is pressed during the drawing process on the Dünstabstabummantelung. The thin rods press on the core of the preform and at the same time assemble into a structured trench running around the core. The resulting fiber is thus free of holes and inclusions.

9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Faserstruktur eines fertigen Lichtwellenleiters. Das Jacketing-Rohr der Preform bildet bei der Faserstruktur nun eine äußere Mantelzone 13 des Lichtwellenleiters aus, die auch als äußeres Cladding bezeichnet werden kann. Das äußere Cladding besteht wie das Jacketing-Rohr im Wesentlichen aus einer reinen SiO2-Matrix. 9 shows a schematic cross section through the fiber structure of a finished optical waveguide. The jacketing tube of the preform now forms an outer jacket zone in the fiber structure 13 of the optical fiber, which can also be referred to as external cladding. The outer cladding, like the jacketing tube, consists essentially of a pure SiO 2 matrix.

Der Kern des Lichtwellenleiters besteht aus einem Kern 14a und einem inneren Cladding 14b. Dieser Abschnitt geht aus der primären Preform hervor. Das innere Cladding 14b ist von einem azimutal strukturierten Graben 15 umgeben. Dieser besteht aus den im Ziehprozess eingeformten Dünnstäben und weist eine sektorale Unterteilung aus Grabenabschnitten 16 auf, die durch feine Stege 17 aus SiO2 voneinander und auch nach außen zum äußeren Cladding und nach innen zum äußeren Kern hin abgeteilt sind. Die Grabenabschnitte entsprechen den Dünnstabkernen, die Stege den Dünnstabmänteln innerhalb der Preform.The core of the fiber optic cable consists of a core 14a and an inner cladding 14b , This section is from the primary preform. The inner cladding 14b is from an azimuthally structured trench 15 surround. This consists of the formed in the drawing process thin rods and has a sectoral subdivision of trench sections 16 on, through fine bridges 17 of SiO 2 are separated from each other and also to the outside to the outer cladding and inwardly toward the outer core. The trench sections correspond to the thin-rod cores, the webs to the thin-rod shells within the preform.

Die Stege bewirken einen Eintrag mechanischer, thermischer bzw. viskoser Spannungen in die Grabenstruktur und vor allem in Richtung des Faserkerns, die dort eine Beeinflussung der Brechzahl hervorrufen und eine optimale Modenmischung des in der Faser geleiteten Lichts sichern. 10 zeigt ein beispielhaftes Brechzahlprofil eines aus der Preform herstellbaren Lichtwellenleiters. Das Brechzahlprofil stellt die auf einen Bezugswert normierte Brechzahldifferenz Δn in Abhängigkeit vom Radius R des Lichtwellenleiters dar. Der Lichtwellenleiter weist im Kern eine mit wachsendem Radius kontinuierlich, insbesondere glockenförmig abnehmende Brechzahldifferenz auf. Diese mündet in eine Stufe mit der Breite a ein. An die Stufe schließt sich ein einzelner Graben der Breite b an. Im Anschluss an den Graben ist die Brechzahldifferenz Δn konstant. Die in Richtung des Kerns gelegene Flanke des Grabens bildet in ihrem Verlauf eine Fortsetzung des im Kern gegebenen Brechzahlprofils.The webs cause an entry of mechanical, thermal or viscous stresses in the trench structure and especially in the direction of the fiber core, which cause an influence on the refractive index and ensure optimum mode mixing of the guided light in the fiber. 10 shows an exemplary refractive index profile of an manufacturable from the preform optical waveguide. The refractive index profile represents the normalized to a reference value refractive index difference .DELTA.n as a function of the radius R of the optical waveguide. The optical waveguide has in the core of a continuously increasing radius, in particular bell-shaped decreasing refractive index difference. This opens into a step with the width a one. The step is followed by a single trench of width b at. Following the trench, the refractive index difference Δn is constant. The flank of the trench in the direction of the core forms in its course a continuation of the refractive index profile given in the core.

Bei der Fertigung des Lichtwellenleiters geht der Brechzahlverlauf des Kerns aus der primären Preform hervor. Der Graben entspricht im Wesentlichen der oben beschriebenen Dünnstabummantelung. Der Verlauf des Brechzahlprofils an der in Richtung des Kerns gelegenen Flanke des Grabens ergibt sich durch das Zusammenwirken der beschichteten oder unbeschichteten Dünnstäbe mit dem primären Preformcladding. Der übrige Verlauf des Brechzahlprofils nach außen bei größeren Radien geht aus dem Jacketingrohr der oben erläuterten Preform hervor. Die Stufenbreite a beträgt etwa 0,5 µm bis 10 µm, die Grabenbreite b bewegt sich etwa im gleichen Bereich.During manufacture of the optical waveguide, the refractive index profile of the core emerges from the primary preform. The trench substantially corresponds to the above-described Dünstabstabummantelung. The course of the refractive index profile at the flank of the trench located in the direction of the core is obtained by the interaction of the coated or uncoated thin rods with the primary preform cladding. The rest of the refractive index profile outward for larger radii is evident from the jacketing tube of the above-explained preform. The step width a is about 0.5 microns to 10 microns, the trench width b moves around in the same area.

Die Erfindung wurde anhand von beispielhaften Ausführungsformen erläutert. Im Rahmen fachmännischen Handelns sind weitere Ausgestaltungen möglich. Diese ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.The invention has been explained with reference to exemplary embodiments. In the context of professional action further designs are possible. These arise in particular from the dependent claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
primäre Preformprimary preform
22
PreformkernPreformkern
33
inneres Preformcladdinginner preformcladding
44
Dünnstabthin rod
55
DünnstabkernThin rod core
66
DünnstabmantelThin rod cladding
77
Heißpunkthotspot
88th
Wärmequelleheat source
99
Fixierungfixation
1010
JacketingrohrJacketing tube
1111
Zieheinrichtung, schematischDrawing device, schematic
1212
Vakuumvorrichtung, schematischVacuum device, schematic
1313
äußeres Claddingouter cladding
14a14a
PreformkernPreformkern
14b14b
inneres Preformcladdinginner preformcladding
1515
strukturierter Grabenstructured trench
1616
Grabenabschnittegrave sections
1717
Grabenstegegrave webs
αα
Verdrillungswinkeltwist
aa
StufenbreiteTread width
bb
Grabentiefegrave depth

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit einem optimierbaren Makrokrümmungsverlust mit den Verfahrensschritten - Herstellen einer primären Preform (1), - Herstellen von Dünnstäben (4) mit jeweils einem brechzahlerniedrigenden oder brechzahlerhöhenden dotierten Dünnstabkern (5), - Umgeben der primären Preform (1) mit den Dünnstäben (4) zum Ausbilden einer mindestens einlagigen Dünnstabbedeckung, - Verwinden der einlagigen Dünnstabbedeckung um die Längsachse der primären Preform (1), - Fixieren der verwundenen Dünnstabbedeckung an der primären Preform (1), - Herstellen einer sekundären Preform durch Einfügen der Gesamtheit aus der primären Preform (1) und der verwundenen Dünnstabbedeckung in ein Jacketingrohr (10), - Anlegen eines Vakuums an den Zwischenraum zwischen der primären Preform und dem Jacketingrohr (10) zum Entfernen luftgefüllter Hohlräume und Ziehen des Lichtwellenleiters.Method for producing an optical waveguide with an optimizable macrobending loss using the method steps Preparing a primary preform (1), - producing thin rods (4) each having a refractive index-reducing or refractive index-increasing doped thin-rod core (5), Surrounding the primary preform (1) with the thin rods (4) to form at least one single-layer thin rod covering, Twisting the single-layer thin rod covering around the longitudinal axis of the primary preform (1), Fixing the twisted thin rod covering on the primary preform (1), Producing a secondary preform by inserting the entirety of the primary preform (1) and the twisted thin rod covering into a jacketing tube (10), - Applying a vacuum to the gap between the primary preform and the Jacketingrohr (10) for removing air-filled cavities and pulling the optical waveguide. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Herstellen der primären Preform (1) ein Fertigen eines primären Preformkerns (2) und eines primären Preformcladdings (3) erfolgt.Method according to Claim 1 , characterized in that in the manufacture of the primary preform (1), a manufacturing of a primary preform core (2) and a primary preform cladding (3) takes place. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen je eines Dünnstabes (4) in einem Abscheideverfahren und durch ein Ziehen eines dickeren Ausgangsstabes in einem thermischen und feuchtigkeitsarmen Verfahren erfolgt.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that each of a thin rod (4) is produced in a deposition process and by pulling a thicker starting rod in a thermal and low-moisture process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsstab oder ein gezogener Dünnstab (4) mit einer Fluor- und/oder Bor-Kerndotierung und einem undotierten Siliziumoxid-Mantel (6) erzeugt wird.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that a starting rod or a drawn thin rod (4) with a fluorine and / or boron core doping and an undoped silicon oxide jacket (6) is produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsstab oder ein gezogener Dünnstab (4) mit einer Germanium- und/oder Phosphor-Kerndotierung und einem undotierten Siliziumoxid-Mantel (6) erzeugt wird.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that a starting rod or a drawn thin rod (4) with a germanium and / or phosphorus core doping and an undoped silicon oxide jacket (6) is produced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verwinden der einlagigen Dünnstabbedeckung um die Längsachse der primären Preform (1) ein Verwindungswinkel (a) eingestellt wird, dessen Tangens mindestens dem Verhältnis zwischen der Hälfte des Dünnstabdurchmessers zur Dünnstablänge entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the twisting of the single-layer Dünnstabbedeckung about the longitudinal axis of the primary preform (1) a twisting angle (a) is set, the tangent of which corresponds to at least the ratio between half of the thin rod diameter to Dünnstablänge. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das endständige Fixieren der Dünnstäbe (4) mit der primären Preform (1) durch ein Verschmelzen, ein Verkleben oder durch ein Festbinden mittels eines thermisch stabilen Drahtes erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the terminal fixing of the thin rods (4) with the primary preform (1) by fusion, bonding or by a fixed bonding by means of a thermally stable wire. Preform zur Herstellung eines Lichtwellenleiters mit einem optimierbaren Makrokrümmungsverlust, enthaltend eine primäre Preform (1), eine mindestens einlagige Dünnstababdeckung aus um die primäre Preform (1) abstandslos gelagerten, endständig an der primären Preform (1) fixierten und um die Längsachse der primären Preform (1) verwundenen Dünnstäben (4) und ein die Gesamtheit aus primärer Preform und Dünnstäben umgebendes Jacketingrohr (10), wobei die Dünnstäbe jeweils einen brechzahlerniedrigend oder brechzahlerhöhend dotierten Dünnstabkern (5) aufweisen.A preform for producing an optical waveguide with an optimizable macrobending loss, comprising a primary preform (1), an at least single-layer thin-rod cover fixed around the primary preform (1) without a gap, fixed to the primary preform (1) at the end and around the longitudinal axis of the primary preform (1). 1) twisted thin rods (4) and a jacketing tube (10) surrounding the entirety of the primary preform and thin rods, the thin rods each having a thin-rod core (5) doped with a reduced number of refractions or increased in terms of refractive index. Preform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Preform (1) einen primären Preformkern (2) und ein primäres Preformcladding (3) aufweist.Preform after Claim 8 , characterized in that the primary preform (1) has a primary preform core (2) and a primary preform cladding (3). Preform nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse jedes jeweiligen Dünnstabes (4) und die Längsachse der primären Preform (1) einen endlichen Verwindungswinkel (a) einschließen.Preform after Claim 8 or 9 , characterized in that the longitudinal axis of each respective thin rod (4) and the longitudinal axis of the primary preform (1) include a finite twist angle (a). Preform nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwindungswinkel (a) einen Betrag aufweist, dessen Tangens mindestens dem Verhältnis zwischen der Hälfte des Dünnstabdurchmessers und der Dünnstablänge entspricht.Preform after one of Claims 8 to 10 , characterized in that the twisting angle (a) has an amount whose tangent at least equal to the ratio between the half of the thin rod diameter and the Dünnstablänge. Preform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnstäbe (4) jeweils einen dotierten Dünnstabkern (5) und einen Siliziumoxid-Mantel (6) aufweisen.Preform according to one of the preceding claims, characterized in that the thin rods (4) each have a doped thin rod core (5) and a silicon oxide jacket (6). Preform nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Jacketingrohr (10) einen im Bereich von 0,1 bis 2 mm größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Gesamtheit aus primärer Preform (1) und umgebenden Dünnstäben (4) aufweist.Preform after one of Claims 8 to 11 , characterized in that the Jacketingrohr (10) has a larger in the range of 0.1 to 2 mm inner diameter than the outer diameter of the entirety of the primary preform (1) and surrounding thin rods (4). Preform nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser jeweils eines Dünnstabes (4) 1/5 bis 1/100 des Durchmessers der primären Preform (1) beträgt.Preform after one of Claims 8 to 13 , characterized in that the diameter of each of a thin rod (4) is 1/5 to 1/100 of the diameter of the primary preform (1). Preform nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Dünnstab (4) ein Verhältnis zwischen einem StabDurchmesser und einem Stab-Kerndurchmesser von 1,005 bis 1,2 aufweist.Preform after one of Claims 8 to 14 , characterized in that the respective thin rod (4) has a ratio between a rod diameter and a rod core diameter of 1.005 to 1.2.
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