DE1807574C3

DE1807574C3 - Eingabekoppeleinnchtung für einen optischen Wellenleiter und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1807574C3
Application number: DE19681807574
Authority: DE
Inventors: Richard Burnaby Chalfont St. Peter Buckinghamshire Dyott (Grossbritannien)
Original assignee: POST OFFICE LONDON
Current assignee: POST OFFICE LONDON
Priority date: 1967-11-08
Filing date: 1968-11-07
Publication date: 1973-11-22
Also published as: FR1591681A; DE1807574B2; NL6815883A; DE1807574A1; GB1252732A

Description

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das 500fache dci Vakuum*· llenlange. ui jenen sicli /a. so daß das Lichlbiiiidel leichter zentriert werden

der AuLVndurchmesser etwa auf das 50i)öfa~che der kann, Ein Parallel- oder Quasiparallellichtbündel zur

\ akuumsvelleniängc beläuft. !r/ciimin·; eines kreisförmigen Lichtflecks mit einem

Als Aiisfiihrung-heispiel soll nunmehr cm Verfall- Durchmesser son etwa 50 IO "m kann leicht ei-

ren zur Herstellung einer Eingabekoppeieinrichtung 5 zeuiü und ohne izroße Schwierigkeiten auf die Ein-

unier Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung iii siabekcrplläehe 4 "zentriert werden. Der Koppelwir-

Einzelheiten erläutert werden, [■·. stellen dar kungsgrad der Einrichtung ist größer als bei einei

I-i g. 1 einen Querschnitt durch einen herkömm- bekannten Einrichtung.

liehen optischen Wellenleiter in \ crgrößertem Maß- Die Koppelrichtung kann nach folgendem Verfah-

^M;lh· ι» len hergestellt werden.

I-i g. 2 die Fddverteilung in dem Κ·:ΐη des WeI- Ein Kapillarro'M aus dem Beschichtungsglas ma

knickers nach F-" i g. ] und einem Brechungsindex 1,50 wird mit einem Inneii-

l-ig. 1 eine Seitenansicht der Koppdeinnchtung durchmesser von etwa 0.5 mm und einem Außen-

nach der Erfindung in einem anderen Maßstab. durchmesser von etwa 5,0 mm hergestellt. Ein Slab

Der optische Wellenle^: .τ nach Fig. 1 besitzt 15 aus dem Kernglas mit einem Brechungsindex 1.55

einen Glaskern 1 mit dium Brechungsindex/;, und wird mit einem Durchmesser von etwas sveniger als

einem Durchmesser in der Größe der Vakuumsvel- 0.5 mm gefertigt. Ein Abschnitt dieses Glasstäbe-

L-nlänge des zu übertragenden Lichtes. Der Korn isl wird in die Bohrung des Kapillarrohres gleiche:

mil einer (ilasbeschichtung 2 mit einem Brechungs- Länge eingefügt. Die Anordnung wird dann auf eine

index η., überzogen, wobei n_{ > /!., gilt. Das Licht 20 Temperatur erhitzt, wo ;ie Einrichtung ausgezogen

wird in dem WeUenleiterkern nach "dem HE₁ ,-Modus werden kann, bis der Ruhnußendurchmesser etwas

übertragen, wie durch die Feldseruilung 3 in Fig. 2 kleiner als der Ausgangsbohrungsdurchmesser ist.

angedeutet ist. Dieses Ausziehen bedingt etwa eine lOfache Verrin-

F i g. 3 ist eine Seitenansicht einer Eingabekoppel- gerung des Durchmessers von Rohr und Kernstab,

einrichtung nach der Erfindung in vergrößertem j. Das gezogene Werkstück svird dann in einen ande-

Maßstab. Dieselbe besitzt eine polierte Eingabe- ren Längenabschnitt des Kapillarrohres eingestellt,

fläche 4 an einem Ende, senkrecht zur Längsachse die gesamte Anordnung wird erhitzt und wiederum'

der Einrichtung. Von der Fläche 4 zu der Übergangs- ausgezogen, bis das Rohr einen Außendurchmesser

Hache 5 am anderen Ende erfolgt eine Verjüngung von etwa 0.1 mm aufweist. Der Verjüngungsabschnitt

Die Einrichtung besitzt einen Kern 1 und eine Be- 30 wird dann abgeschnitten. Nach dem Abkühlen svird

schichtung 2, wie oben erläutert ist; sowohl Kern als die Fläche mit größerem Querschnitt in bekannter

auch Beschichtung sind nach Fig. 3 verjüngt aus- Weise poliert.

gebildet. In der zweiten Ziehstufe wird eine Durchmesser-Line beispielhafte Koppeleinrichtung hat einen verringerung von etwa 50 : 1 von Rohr und Kernstah Kerndurchmesser von etwa 50 ■ 10 "m in der Ein- 35 erreicht, so daß die beiden Ziehstufen zusammen gabefläche 4 und von etwa 1 ■ 10 ^r> in der Über- eine etwa 500fache Durchmesserverringerung gcgengangsfläche 5. Der Gesamidurchmesser in der Über- über dem Ausgangsstabdurchmesser ergeben, so daß gangsfläche 5 beträgt etwa 100 X 10 ⁶m. der Minimaldurchmesser des Stabes innerhalb des

D^:; Koppeleinrichtung ist im Bereich der Über- Verjüngungsabschnittes einen Wert von 1 ·' 10 ⁶m

gangsfläche 5 mit einem optischen Wellenleiter ver- 40 hat. Der maximale Stabdurchmesser am dicken Ende

Hunden, in den ein auf die Eingabefläche 4 auftref- des Verjüngungsabschnitts beträgt etwa 50 :·' 10⁽ⁱm.

fendes Lichtbündel eingeleitet wird. Ein größerer Die Länge des Verjüngungsabschnitts beträgt etwa

Kernquerschnitt in der Eingabefläche 4 läßt die Ver- 5 cm, und der Verjüngungsgrad ergibt sich während

wendung eines größeren Lichtbündelquerschnittes der Ziehstufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 reiche Ausbreiiungsmodi der Lichtwelle möglich, für Patentansprüche: Zwecke der Nachrichtenübertragung soll jedoch die Lichtfrequenz innerhalb eines Wertbereiches liegen.

1. Euigahckoppeleinrichiung für einen opti- wo nur eine Lichtausbreitung im HE₁,-Modus mögscheii Wellenleiter. d a d ii r e Ii g e k e η π - 5 lieh ist. Zur Lirregung dieses Ausbreitungsmodus muß zeichnet, daß innerhalb eines Wellenicilerab- der Fcldverlauf bis zu einem gewissen Grade nachschniiies der kemquer-chmu sich allmählich von izebildet werden. Dieses erfolgt üblicherweise durch einer Eingabclläche an einem linde zu einer Bündelun« eines eben polarisierten IJchtbündels in t 'bergangstläche am anderen Ende verringert. einen Fleck von ei was größerem Durchmesser als deren Durchmesser im wesentlichen der Vakuum- io der Wellenleiterkern und durch Zentrierung dieses wellenlänge des Eingahelichtes gleich ist. Flecks aiii einer Endfläche des Kerns. Die Bündelung

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch ge- ist jedoch ein schwieriger Vorgang ebenso wie die kennzeichnet, daß der Kerndurchmesser in der Zentrierun». und infolgedessen sind die Verluste Eingabefläche etwa das 5()fache der Vakuum- vergleichsweise groß.

wellenlänge des Eingabelichtes beträgt. 15 Aufgabe der Erfindung ist die Zurverfügungstel-

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2. da- lung einer Eingabekoppeleinrichtung zur Eingabe durch iiekennzcichnet. daß die Länge des Ein- eines Lichtbündels in einen optischen Wellenleiter gabeabsclmiiies etwa das 5 10'fache der Va- mit hohem Wirkungsgrad.

kuumwellenlange des lingabelichtes beträgt. Diese Aufeabe wird nach der Erfindung dadurch

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 20 gelöst, daß innerhalb eines Wellenleiterabschnittes bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ein- der Kernquerschnitt sich allmählich \on einer Eingaheabschnitt die Beschichtung des Kerns eben- gabefläche an einem Ende zu einer Übergangsfläche falls von der Eingabefläche zu der Übergangs- am anderen Ende verringert, deren Durchmesser im fläche gleichmäßig dünner wird. wesentlichen der Vakuumwellenlänge des Eingabe-

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 25 lichtes gleich ist.

bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Verjün- Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

gung iiber die Länge des Koppelabschnittes kon- findung beträgt der Kerndurchmesser in der Eingabe-

stant ist. fläche etwa das 50fache des Kerndurchmessers an

6. Verfahren zur Herstellung einer Hingabe- der Übergangsfläche.

koppeleinric'ming nach einem der Ansprüche 1 30 Die Länge des Koppelabschnittes längs der Kern-

bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in die Bob- achse zwischen Eingabe- und Übergangsfläche be-

rung eines Kapillarronres aus dem Beschichtungs- trägt etwa das 5 X 10⁴fache der Vakuumwellenlänge

stofT für den Wellenleiter mit Gleitsitz ein Stab des Lichtes.

aus dem Kernstoff des Wellenleiters eingeführt Vorzugsweise ist der Verjüngungsgrad über die

wird, daß die Anordnung nach Erhitzen auf eine 35 gesamte Länge des Koppelabschnittes im wesent-

Ziehtemperatur so weit ausgezogen wird, bis der liehen konstant.

Rohraußendurchmesser etwas kleiner als der In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ein Ver-Ausgangsdurchmesser der Bohrung ist, daß das fahren zur Herstellung einer 7:ingabekoppeleinrichausgezogene Rohrstück in die Bohrung eines rung dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrung anderen entsprechenden Kapillarrohres einge- 40 eines Kapillarrohres aus dem Beschichtungsstoff für fügt wird, daß die Anordnung nach Erhitzung den Wellenleiter mit Gleitsitz ein Stab aus dem Kernkegelstumpfformig mit einem kleinsten Durch- stoff des Wellenleiters eingefügt wird, daß die Anmesser im wesentlichen gleich der Vakuumwel- Ordnung nach Erhitzen auf eine Ziehtemperatur so lenlänge des F.ingabelichtes ausgezogen wird, daß weit ausgezogen wird, bis der Rohraußendurchmesder Kegelstumpfabschnitt abgeschnitten wird und 45 ser etwas kleiner als der Ausgangsdurchmesser der daß die Maximaldurchmesser-Endfläche poliert Bohrung ist, daß das ausgezogene Rohrstück in die wird. Bohrung eines anderen entsprechenden Kapillar-

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge- rohres eingefügt wird, daß die Anordnung nach Erkennzeichnet. daß das Ausziehen des ersten Roh- hitzung kegelstumpfförmig mit einem kleinsten res mit Kernfüliung in mindestens einer weiteren 5° Durchmesser im wesentlichen gleich der Vakuum-Erhitzungs- und Ausziehstufe erfolgt. wellenlänge des Eingabelichtes ausgezogen wird, daß

der Kegelstumpfabschnitt abgeschnitten wird und daß die Maximaldurchmesser-Endfläche poliert wird.

Im vorstehenden sind zwei Ziehstufen erwähnt,

55 doch können auch drei oder mehr Ziehstufen zur

Anwendung kommen.

Die Erfindung betrifft eine Eingabekoppeleinrich- Der Durchmesser des Kernstabes ist etwas gerin-

tung für einen optischen Wellenleiter sowie ein Ver- ger als der Innendurchmesser des Kapillarrohrcs. fahren zu deren Herstellung. damit der Kernstab leicht in die Bohrung eingeführt

Anwendungsgebiet der Erfindung ist ein optischer 60 werden kann.

Wellenleiter, der aus einer Verbund-Glasfaser bc- Wenn man mit zwei Ziehstufen arbeitet, beträgt

steht. Die Glasfaser besitzt einen Kern, dessen der Durchmesser des Kernstabes etwa das 500fache Durchmesser in der Größe der Vakuumwellenlänge der Vakuumwellenlänge des in dem Koppelabschnitt des sich in der Faser ausbreitenden Lichtes liegt; der zu übertragenden Lichtes. Nach Abschluß der beiden Kern ist mit einem Beschichtungsstoff überzogen, 65 Ziehstufen beläuft sich der maximale Kerndurchdessen Brechungsindex geringer als derjenige des messer in der Eingabefläche etwa auf das 50fache Kemwcrkstoffes ist. der Vakuumwellenlänge. Der Anfangsinnendurch-

Innerhalb eines solchen Wellenleiters sind zahl- messer des Kapillarrohres ist somit etwas größer als