DE19534106A1 - Optische Faser und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents
Optische Faser und Herstellungsverfahren dafürInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Faser und ein Herstellungs
verfahren für eine solche und insbesondere auf eine optische Faser mit einer Kernquer
schnittsform, die zur optischen Verbindung mit einer Lichtquelle geeignet ist, wie
beispielsweise einem einen elliptischen Strahl aussendenden Halbleiterlaser, und ein
Herstellungsverfahren für eine solche.
In dem Bereich von optischen Messungen unter Verwendung von optischen Fasern und
dem Bereich der optischen Kommunikation wurden verschiedene Einrichtungen
konstruiert, um ein wirksames Auftreffen des Lichtstrahls von der Lichtquelle auf den
Kern der optischen Faser zu gewährleisten.
In dem Bereich der optischen Kommunikation usw. wird in vielen Fällen ein
Halbleiterlaser (oder eine Laser-Diode (LD)) als Lichtquelle verwendet. Gewöhnlich
wird ein Lichtstrahl mit elliptischem Querschnitt von dem Ende der Laser-Diode
ausgesendet. In der Vergangenheit wurde der Kern einer Einmoden (SM)-optischen
Faser mit einem kreisförmigen Querschnitt geformt. Damit der einfallende Lichtstrahl
von der Laser-Diode in eine optische Faser mit solch einem Kern gerichtet wird, wurde
ein optisches System bestehend aus speziellen Linsen geschaffen, damit der elliptische
Lichtstrahl, der von der Laser-Diode ausgesendet wird, ein kreisförmiger Lichtstrahl
wird, bevor er in den Kern der optischen Faser ausgesendet wird.
Die Verwendung eines optischen Systems, um die Lichtstrahlform in dieser Weise zu
verändern, erfordert indessen die Vorsehung eines komplizierten optischen Systems, so
daß die Kosten steigen und gleichermaßen der benötigte Raumbedarf steigt. Weiterhin
treten in dem optischen System optische Verluste auf.
Dementsprechend wurden Versuche unternommen, eine optische Faser zur Moden-
Feldumwandlung oder eine optische Faser zur Leuchtfleck-Größenumwandlung zu
verwenden. Eine optische Faser zur Moden-Feldumwandlung oder eine optische Faser
zur Leuchtfleck-Größenumwandlung weist einen Kern mit einem elliptischen
Querschnitt an der lichtempfangenden Seite an ihrem einen Ende und einen Kern mit
kreisförmigem Querschnitt an der lichtabstrahlenden Seite an ihrem anderen Ende auf.
Der elliptische von der Laser-Diode abgestrahlte Lichtstrahl wird direkt in den
elliptischen Kern an dem einen Ende (Lichtaufnahmeseite) der optischen Faser gestrahlt
und ein kreisförmiger Lichtstrahl wird von dem kreisförmigen Kern an dem anderen
Ende (Lichtabstrahlseite) der optischen Faser ausgesendet.
Bei solch einer optischen Faser zur Moden-Feldumwandlung oder Leuchtfleck-
Größenumwandlung wird der elliptische Lichtstrahl zu einem kreisförmigen Lichtstrahl
längs der Längsrichtung der optischen Faser geändert.
Ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser zur Leuchtfleck-
Größenumwandlung wurde beispielsweise in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 3-64707 vorgeschlagen.
Das Verfahren zur Herstellung der optischen Faser zur Leuchtfleck-Größenumwandlung
wird als nächstes bezugnehmend auf die Fig. 2A bis 2C beschrieben.
Wie in Fig. 2A gezeigt ist, besteht eine optische Faser 40 mit elliptischem Kern aus
einem Kern 41, an dessen äußerem Umfang ein Mantel 42 gebildet ist. Die Abmessung
des Kerns 41 an dem einen Ende sind 5 µm als Durchmesser der längeren Achse und 2
µm als Durchmesser der kürzeren Achse, was eine im wesentlichen elliptische Form,
ähnlich der eines Rechtecks ergibt. Wenn längs der Längsrichtung der optischen Faser
mit elliptischem Querschnitt Wärme ausgeübt wird, rundet sich die Ellipse zunehmend
ab und wird schließlich ein Kreis, wie in Fig. 2B gezeigt ist. Als Ergebnis wird der
Kern an dem anderen Ende, wie in Fig. 2C gezeigt, zu dem kreisförmigen Kern 41A.
Der Durchmesser dieses kreisförmigen Kerns ist 3,6 µm. Durch Anwendung der
Wärme breitet sich das Dotierungsmittel, d. h. Germanium (Ge), das in dem Kern 41
enthalten ist, aus und die Leuchtfleck-Größe wird 11,2 µm. Dies bedeutet, daß das
Verfahren, das dem in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr.
3-64707 vorgeschlagen ist, den Kern durch Wärmeausbreitung des elliptischen Kerns in
eine kreisförmigen Form umwandelt.
Dieses Verfahren leidet indessen unter der Schwierigkeit, das, was in der Tat nahe
einem rechteckförmigen elliptischen Kerns ist, in einen echten kreisförmigen Kern zu
ändern. Als Ergebnis taucht das Problem auf, daß große Transmissionsverluste bei dem
sich im Inneren der optischen Faser ausbreitenden Licht auftreten.
Weiterhin, selbst wenn der elliptische Kern in einen echt kreisförmigen Kern geändert
werden könnte, würde das Problem bestehen, daß sich die Brechungsindizes zwischen
dem Kern und dem Mantel aufgrund der Ausbreitung des Dotierungsmittels verringern
und sich daher der Wirkungsgrad der Verbindung verringert.
Ein Beispiel eines bekannten Herstellungsverfahrens für eine optische Faser zur Moden-
Feldumwandlung wird als nächstes erläutert. Eine optische Faser mit einem elliptischen
Kern, eine optische Faser mit einem kreisförmigen Kern werden an ihren Enden
verbunden. Wenn nötig, wird diese Verbindung erwärmt, damit das Dotierungsmittel in
den Kernbereichen sich ausbreitet und einen Abschnitt längs der Längsrichtung bildet,
der nach und nach seine Form von einem elliptischen Kern in einen kreisförmigen Kern
ändert. Dementsprechend ist das Ergebnis eine optische Faser mit einem elliptischen
Kern an einem Ende, einem kreisförmigen Kern an dem anderen Ende und einem
Kernabschnitt, der sich längs der Längsrichtung der optischen Faser nach und nach von
einer Ellipse in einen Kreis ändert.
Bei diesem Verfahren treten indessen ebenfalls Probleme bezüglich einer schlechten
Verbindung zwischen dem elliptischem Abschnitt und dem kreisförmigen Abschnitt des
Kerns und bezüglich des Auftretens von großen Transmissionsverlusten bei dem sich in
dem Inneren der optischen Faser ausbreitenden Licht auf.
Weiterhin besteht, selbst wenn der elliptische Kern in einen echt kreisförmigen Kern
geändert werden kann, das Problem der Verringerung des Unterschieds der
Brechungsindizes zwischen dem Kern und dem Mantel aufgrund der Ausbreitung des
Dotierungsmittels und daher der Verringerung des Wirkungsgrads der Verbindung.
Wie oben erklärt, leidet sowohl das Verfahren zur Herstellung der optischen Faser zur
Moden-Feldumwandlung als auch das Verfahren zur Herstellung der optischen Faser
zur Leuchtfleck-Größenumwandlung unter dem Problem eines hohen
Transmissionsverlustes in der hergestellten optischen Faser. Weiterhin haben sie das
Problem der Verringerung des Unterschiedes der Brechungsindizes zwischen den
Kernen und den Mänteln.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine optische
Faser mit geringer Verringerung der Brechungsindizes zwischen dem Kern und dem
Mantel und mit einem kreisförmigen Kern an dem einen und einem elliptischen an dem
anderen Ende zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine optische Faser mit einer
geringen Verringerung der Brechungsindizes zwischen dem Kern und dem Mantel und
mit einem kreisförmigen Kern an dem einen Ende und einem elliptischen an dem
anderen Ende zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer
optischen Faser mit einem Kern, dessen Querschnittsform an einem Abschnitt und an
einem anderen Abschnitt unterschiedlich ist, wobei das Verfahren den Schritt des
Erhitzens einer ersten optischen Faser entlang ihrer Längsrichtung umfaßt, wobei die
erste optische Faser einen Kern mit einer in Längsrichtung im wesentlichen
einheitlichen Querschnittsfläche und einen Mantel aufweist, der zumindest mit einem
durchgehenden Loch in Längsrichtung des Kernes ausgebildet ist, um die Form des
durchgehenden Loches in Längsrichtung kontinuierlich zu verändern, so daß die
Querschnittsform des Kernes in Längsrichtung kontinuierlich verändert wird, um
hierdurch eine optische Faser mit einem Kern herzustellen, der in Längsrichtung eine
sich kontinuierlich ändernde Querschnittsfläche aufweist.
Vorzugsweise wird beim Erhitzen der Druck in dem durchgehenden Loch verringert.
Vorzugsweise weist die erste optische Faser zwei durchgehenden Löcher auf, die im
wesentlichen einheitliche Querschnittsflächen aufweisen und in paralleler Weise zu
beiden Seiten des Kernes ausgebildet sind.
Insbesondere ist die ursprüngliche Querschnittsform des Kernes der ersten optischen
Faser vor dem Erhitzen ein Kreis, und bleibt nach dem Erhitzen die Querschnittsform
des Kernes an einem Ende ein Kreis und wird die Querschnittsform des durchgehenden
Loches in Richtung zum anderen Ende durch eine Wärmebehandlung verringert, so daß
die Querschnittsform des Kernes am anderen Ende eine Ellipse wird.
Alternativ ist die Querschnittsform des Kernes der ersten optischen Faser vor dem
Erhitzen eine Ellipse und bleibt nach dem Erhitzen die Querschnittsform des Kernes an
einem Ende eine Ellipse und wird die Querschnittsform des durchgehenden Loches in
Richtung zum anderen Ende durch eine Wärmebehandlung verringert, so daß die
Querschnittsform des Kernes am anderen Ende ein Kreis wird.
Vorzugsweise wird eine Abdichtung des verringerten oder zusammengedrückten
durchgehenden Loches der optischen Faser an einem Ende durchgeführt.
Das Abdichten kann das Verbinden mit einer zweiten optischen Faser umfassen, die
einen Mantelabschnitt, der an dem durchgehenden Loch der hergestellten optischen
Faser zum Abdichten des durchgehenden Loches anliegt, und einen Kern mit einer
gleichen Querschnittsform wie der Kern der optischen Faser aufweist.
Das Abdichten kann auch das Verbinden mit einer zweiten optischen Faser umfassen,
die einen im wesentlichen gleichen Aufbau wie die erste optische Faser aufweist, und
die aus dem gleichen Material gebildet ist, so daß die beiden Enden der Kerne
aneinanderliegen und die beiden durchgehenden Löcher nicht aneinanderliegen.
Das Abdichten kann das Einfüllen eines Dichtungsmateriales in das durchgehende Loch
der hergestellten optischen Faser umfassen.
Weiter vorzugsweise wird ein weiteres Abdichten durchgeführt, um den Abschnitt des
verringerten oder zusammengedrückten durchgehenden Loches am anderen Ende
abzudichten.
Das zweite Abdichten kann das Verbinden einer dritten optischen Faser mit dem
anderen Ende umfassen, die einen Mantelabschnitt an dem anderen Ende und einen
Kern mit einer gleichen Querschnittsform wie der Kern der hergestellten optischen
Faser aufweist.
Das Abdichten kann das Verbinden mit einer dritten optischen Faser umfassen, die
einen im wesentlichen gleichen Aufbau wie die erste optische Faser an dem anderen
Ende aufweist und die aus dem gleichen Material gebildet ist, so daß die beiden Enden
der Kerne aneinanderliegen und die beiden durchgehenden Löcher nicht
aneinanderliegen.
Vorzugsweise ist mit dem Kernabschnitt an dem Ende mit der kreisförmigen
Querschnittsform eine dritte optische Faser verbunden, die einen Kern mit dem gleichen
Durchmesser und aus dem gleichen Material wie der Kern der hergestellten optischen
Faser und einen Mantel aus dem gleichen Material aufweist.
Alternativ ist mit dem Kernabschnitt an dem Ende mit der elliptischen Querschnittsform
eine dritte optische Faser verbunden, die einen Kern der gleichen Querschnittsform und
aus dem gleichen Material wie der Kern der hergestellten optischen Faser und einen
Mantel aus dem gleichen Material aufweist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine optische Faser, hergestellt
durch Erhitzen einer ersten optischen Faser, die einen Kern mit einer in Längsrichtung
im wesentlichen einheitlichen Querschnittsfläche und einen Mantel umfaßt, der mit
zumindest einem durchgehenden Loch in Längsrichtung des Kernes ausgebildet ist,
wobei die erste optische Faser entlang ihrer Längsrichtung erhitzt wird, um die
Querschnittsform des durchgehenden Loches kontinuierlich zu verändern und die
Querschnittsform des Kernes in Längsrichtung kontinuierlich zu verändern, und um
hierdurch eine optische Faser herzustellen, die einen Kern mit einer sich in
Längsrichtung kontinuierlich ändernden Querschnittsfläche umfaßt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung
einer optischen Faser mit einem Kern, dessen Querschnittsform an einem Abschnitt und
an einem anderen Abschnitt unterschiedlich ist, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfaßt: Bilden einer optischen Faser-Vorform, die einen ersten Abschnitt zum
Bilden eines Kernes der optischen Faser und einen zweiten Abschnitt zum Bilden eines
Mantels aufweist, der zumindest ein entlang dem ersten Abschnitt ausgebildetes
Minimalabstand zwischen dem Außenumfang des durchgehenden Loches und dem
Außenumfang der optischen Faser-Vorform zumindest einen vorbestimmten Wert
aufweist, Einfüllen eines Gases um einen Druck auf das durchgehende Loch in der
optischen Faser-Vorform auszuüben, und Ziehen einer optischen Faser-Vorform bei
einer Temperatur aus einem vorbestimmten Ziehtemperatur-Bereich.
Vorzugsweise beträgt der Minimalabstand zumindest 10% eines Durchmessers der
optischen Faser-Vorform.
Vorzugsweise wird die Ziehtemperatur auf eine bestimmte Temperatur zwischen
1800°C und 2000°C eingestellt.
Vorzugsweise wird der auf das durchgehende Loch ausgeübte Gasdruck hoch
eingestellt, wenn die Querschnittsform des Kernes kreisförmig werden soll, und
niedriger eingestellt, wenn die Querschnittsform des Kernes elliptisch werden soll.
Vorzugsweise wird die Querschnittsform des Kernes an einem Ende kreisförmig
gemacht, die Querschnittsform des Kernes an dem anderen Ende elliptisch gemacht,
und ein Zwischenabschnitt ausgebildet, so daß der Kernabschnitt mit der Kreisform an
dem einen Ende und der Kernabschnitt mit der Ellipsenform an dem anderen Ende
kontinuierlich verbunden sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf eine optische Faser mit einem
Kern, dessen Querschnittsform an einem Abschnitt und an einem anderen Abschnitt
unterschiedlich ist, hergestellt durch Bilden einer optischen Faser-Vorform, die einen
ersten Abschnitt zum Bilden eines Kernes der optischen Faser und einen zweiten
Abschnitt zum Bilden eines Mantels aufweist, der zumindest ein entlang dem ersten
Abschnitt ausgebildetes durchgehendes Loch zum Bilden des Kernes dergestalt aufweist,
daß der Minimalabstand zwischen dem Außenumfang des durchgehenden Loches und
dem Außenumfang der optischen Faser-Vorform zumindest einen vorbestimmten Wert
erreicht, durch Ausüben eines Gasdruckes auf das durchgehende Loch in der optischen
Faser-Vorform und durch Ziehen der optischen Faser-Vorform bei einer Temperatur
aus einem vorbestimmten Ziehtemperatur-Bereich.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der
im folgenden bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen gegebenen Beschreibung
deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer optischen Faser mit kreisförmigem Kern
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2A bis Fig. 2C Ansichten eines bekannten Herstellungsverfahrens für eine optische Faser
zur Leuchtfleck-Größenumwandlung,
Fig. 3 die Anordnung einer Vorrichtung zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten
optischen Faser mit kreisförmigem Querschnitt,
Fig. 4A und 4B die Änderung der Querschnittsform des Kerns durch Erwärmen einer
optischen Faser mit kreisförmigem Querschnitt gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine optische Faser zur Moden-Feldumwandlung, die gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde,
Fig. 6 eine optische Faser zur Moden-Feldumwandlung, die gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde,
Fig. 7 die in Fig. 6 gezeigte optische Faser zur Moden-Feldumwandlung,
Fig. 8 eine optische Faser zur Moden-Feldumwandlung, die gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde,
Fig. 9 eine optische Faser zur Moden-Feldumwandlung, die gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde,
Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer Vorform für eine optische Faser, die in einem
fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Geräts zum Ziehen einer optischen Faser aus
der Vorform der optischen Faser, die in Fig. 10 gezeigt ist,
Fig. 12 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Innendruck des
Durchgangsloches der optischen Faser, die durch die Vorrichtung von Fig.
11 hergestellt wurde, und der Elliptizität des Kerns zeigt, und
Fig. 13 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Außendurchmesser der
optischen Faser-Vorform und der Elliptizität des Kerns der gezogenen
optischen Faser zeigt.
Unten werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen optischen Faser und ein
Herstellungsverfahren für eine solche erläutert.
Eine optische Faser zur Moden-Feldumwandlung wird zunächst als ein erstes
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen optischen Faser erläutert.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer optischen Faser 1 mit kreisförmigem Kern vor
der Herstellung einer optischen Faser zur Moden-Feldumwandlung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der optischen Faser der vorliegenden Erfindung.
Diese optische Faser 1 mit kreisförmigem Kern weist einen kreisförmigen Kern 3 und
einen Mantel 2 auf, der um dessen äußeren Umfang herum vorgesehen ist. Im Inneren
des Mantels 2 sind an den beiden Seiten des kreisförmigen Kerns längs der
Längsrichtung des kreisförmigen Kerns 3 zwei Seitenlöcher (Durchgangslöcher) 4A und
4B gebildet, die parallel an den beiden Seiten des kreisförmigen Kerns 3 ausgerichtet
sind. Die Seitenlöcher 4A und 4B weisen in der Längsrichtung der optischen Faser 1 im
wesentlichen gleiche Querschnitte auf. Das heißt, die in Fig. 1 dargestellte optische
Faser 1 mit kreisförmigem Kern ist eine optische Faser mit den Seitenlöchern 4A und
4B.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Mantels 2, 125 µm, der
Durchmesser des kreisförmigen Kerns 3 ist 8,1 µm, die Durchmesser der Seitenlöcher
4A und 4B sind jeweils 18,9 µm und der Abstand SD zwischen den Seitenlöchern 4A
und 4B ist 38,4 µm.
Das Material des Mantels 2 ist reines Siliziumdioxid-Glas. Das Material des
kreisförmigen Kerns 3 ist Siliziumdioxid-Glas, das Germaniumoxid als Dotierungsmittel
enthält.
Der kreisförmige Kern 3 wird durch das VAD-Verfahren hergestellt. Der Unterschied
der Brechungsindizes des Mantels 2 und des kreisförmigen Kerns 3 beträgt 0,35%.
Die Herstellung der optischen Faser 1 mit dem kreisförmigen Kern, die diese
Seitenlöcher aufweist, wird als nächstes erläutert.
Als Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser mit Seitenlöchern ist eines aus der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 59-35034 als Beispiel
bekannt.
Die optische Faser 1 mit dem kreisförmigen Kern wird durch Ziehen einer optischen
Faser-Vorform (Vorform) in der gleichen Weise wie bei der Herstellung einer
gewöhnlichen optischen Faser erzeugt. Die optische Faser-Vorform ähnelt der optischen
Faser mit dem kreisförmigen Kern.
Die optische Faser-Vorform weist einen Abschnitt zur Bildung des kreisförmigen Kerns
3 der optischen Faser mit dem kreisförmigen Kern und einen Abschnitt zur Bildung des
Mantels 2 mit einem Abschnitt zur Bildung der Seitenlöcher 4A und 4B der optischen
Faser 1 mit kreisförmigen Kern auf. Der Abschnitt zur Bildung der Seitenlöcher 4A
und 4B wird beispielsweise durch Bohren der Durchgangslöcher nach der Herstellung
der originalen optischen Faser-Vorform bestehend aus dem Abschnitt zur Bildung des
kreisförmigen Kerns 3 und dem Abschnitt zur Bildung des Mantels 2 und ohne Löcher
gebildet.
Die optische Faser 1 mit kreisförmigem Kern wird durch Ziehen der optischen Faser-
Vorform in aufgeheiztem Zustand hergestellt, während ein Gasdruck auf die Abschnitte
zur Bildung der Seitenlöcher 4A und 4B der optischen Faser-Vorform ausgeübt wird.
Das Verfahren zur Erzeugung einer optischen Faser 1 mit kreisförmigem Kern aus der
obigen optischen Faser-Vorform ist im wesentlichen das gleiche wie das herkömmliche
Verfahren zum Ziehen einer optischen Faser aus einer herkömmlichen optischen Faser-
Vorform ohne Seitenlöcher, bis auf das Bearbeiten der Abschnitte zur Bildung der
Seitenlöcher 4A und 4B.
Die Bedingungen zum Unterdrucksetzen der Abschnitte zur Bildung der Seitenlöcher
4A und 4B werden unter Berücksichtigung der Ziehtemperatur, Ziehgeschwindigkeit,
Durchmesser der optischen Faser-Vorform usw. festgelegt. Diese Druckbedingungen
können durch Vorexperimente festgelegt werden, aber in diesem Ausführungsbeispiel
betrug der Druck auf die Abschnitte zur Bildung der Seitenlöcher 4A, 4B ungefähr
50 mm Hg.
Es ist anzumerken, daß eine Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung einer
optischen Faser mit solchen Seitenlöchern später als das fünfte Ausführungsbeispiel
erläutert werden wird.
Fig. 3 zeigt die schematische Anordnung einer Vorrichtung zur Herstellung der
optischen Faser zur Moden-Feldumwandlung aus einer optischen Faser 1 mit
kreisförmigem Kern, die in dieser Weise hergestellt wurde. Diese Vorrichtung hat einen
Gummischlauch 6, einen Gummipfropfen 5 und einen Verbinder 7, der mit einer
nichtgezeigten Vakuumpumpe und einer nichtgezeigten Druckverringerungsvorrichtung
verbunden ist. Der Druck in dem Hohlabschnitt 8 wird durch die Vakuumpumpe und
die Druckverringerungsvorrichtung verringert.
Das Ende der optischen Faser mit kreisförmigem Kern wird in den Gummistopfen 5
eingesetzt und der Druck in den Seitenlöchern 4A und 4B wird durch den Hohlabschnitt
8 des Gummischlauchs 6 verringert. Die beiden Enden des Abschnitts, wo der
kreisförmige Kern der optischen Faser 1 mit kreisförmigem Kern elliptisch gemacht
werden soll, werden unter Verringerung des Drucks der Seitenlöcher 4A und 4B
gehalten und der Mittenabschnitt des kreisförmigen Kerns 3 zwischen ihnen wird von
den Seiten durch eine Propanoxidflamme eines Mikrobrenners 9 mit 3 mm
Flammendurchmesser erhitzt.
Das Ausmaß der Druckverringerung des Hohlabschnitts 8 ist vorzugsweise größer als
-20 mm Hg. Weiterhin ist die optische Faser 1 mit kreisförmigem Kern vorzugsweise
zum Zeitpunkt der Wärmebehandlung noch nicht gezogen. Der Grund dafür ist, daß
beim Ziehen der Durchmesser des kreisförmigen Kerns 1 kleiner wird und daher die
mechanische Festigkeit der optischen Faser 1 mit kreisförmigem Kern sinkt.
Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden genauer
beschrieben.
Im folgenden werden drei Versuche zu dem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
Die optische Faser 1 mit kreisförmigem Kern, die hier verwendet wurde, weist einen
Manteldurchmesser 2 von 125 µm auf, einen Durchmesser des kreisförmigen Kerns 3
von 8,1 µm, Seitenloch-Durchmesser 4A und 4B von jeweils 18,9 µm und einen
Mittenabstand SD zwischen den beiden Seitenlöchern 4A und 4B von 38,4 µm.
Das Material des Mantels 2 ist reines Siliziumdioxid-Glas, während das Material des
kreisförmigen Kerns 3 Siliziumdioxid-Glas mit Germaniumoxid als Dotierungsmittel
ist.
Der kreisförmige Kern 3 wurde durch das VAD-Verfahren gefertigt. Der Unterschied
der Brechungsindizes zwischen dem Mantel 2 und dem kreisförmigen Kern 3 betrug
0,35%.
Wie in Fig. 3 und Fig. 4A dargestellt ist, wurde ein Mikrobrenner 9 mit einem
Flammendurchmesser von 3 mm zum Erwärmen der optischen Faser 1 mit
kreisförmigem Kern während einer Minute über eine gewisse Breite bei einer
Temperatur von 1800 bis 2000°C verwendet. Das Wärmen wurde eine Minute nach
dem Beginn der Erwärmung beendet. Wie in Fig. 4B gezeigt, wurde die optische Faser
1 mit kreisförmigem Kern in der Mitte des erwärmten Abschnitts zum Erhalten von
zwei optischen Fasern 1A und 1B auseinandergeschnitten. Die Schnittflächen der beiden
optischen Fasern 1A und 1B, d. h. der Querschnitt des erwärmten Abschnitts, wurden
untersucht und als Ergebnis waren die Seitenlöcher 4A und 4B im wesentlichen
Ziehedrückt und das kreisförmige Loch 3 war zu einem ellipsenförmigen Kern 13
verformt. Indessen blieben die nicht erwärmten Abschnitte, beispielsweise die beiden
Endseiten der optischen Fasern 1A und 1B mit ihren kreisförmigen Kernen 3 und den
Seitenlöchern 4A und 4B unverletzt.
Aus diesem ist zu ersehen, daß das Erwärmen durch den Mikrobrenner 9 ein
Zusammendrücken der Seitenlöcher 4A und 4B des erwärmten Abschnitts der optischen
Faser 1 mit kreisförmigem Kern und eine Ellipsenformung des kreisförmigen Kerns 3
gestattet. Mit anderen Worten ist es durch Erwärmen der optischen Faser 1 mit
kreisförmigem Kern mit den Seitenlöchern 4A und 4B möglich, sie in eine optische
Faser mit einem ellipsenförmigen Kern 13 abzuändern.
Bei dem ersten Versuch erfolgte nur ein Erwärmen eines Teils der optischen Faser 1
mit kreisförmigem Kern durch den Mikrobrenner 9, dagegen wurde in einem zweiten
Versuch der Mikrobrenner 9 nicht bewegt und die optische Faser 1 mit kreisförmigem
Kern wurde kontinuierlich über die Flamme des Mikrobrenners 9 bewegt, oder
umgekehrt. Es wurden also der Mikrobrenner 9 und die optische Faser 1 relativ
gegeneinander bewegt. Als Ergebnis wurde die in Fig. 5 dargestellte optische Faser 11
zum Moden-Feldumwandlung erzeugt. Diese optische Faser 11 zur Moden-
Feldumwandlung ist eine optische Faser, bei der ein Ende wie die ursprüngliche
optische Faser 1 mit kreisförmigem Kern bleibt, die aus dem kreisförmigen Kern 3 und
dem Mantel 2 mit den Seitenlöchern 4A und 4B besteht, und deren anderes Ende die
beiden Seitenlöcher 4A und 4B durch das Erwärmen des kreisförmigen Kerns 3
zusammengedrückt sind, der zu einer Ellipse 13 verformt ist.
In der optischen Faser 11 zur Moden-Feldumwandlung ändert sich die Querschnittsform
des Kerns kontinuierlich von einem kreisförmigen Kern 3 zu einem ellipsenförmigen
Kern 13 von dem Ende, bei dem der Zustand der ursprünglichen optischen Faser 1 mit
kreisförmigem Kern unverändert bleibt, bis zu dem anderen Ende, wo der elliptische
Kern 13 gebildet ist. Dies bedeutet,daß sie zu einer optischen Faser zur Moden-
Feldumwandlung umgeformt wurde.
Die optische Faser zur Moden-Feldumwandlung ist eine optische Faser mit einem
Außendurchmesser von 120 µm. Die Abmessungen des elliptischen Kerns 13 betrugen
13,4 mm für die längere Hauptachse und 4,7 µm für die kürzere Hauptachse.
Bei dem obigen Versuch wurden die Seitenlöcher 4A und 4B des elliptischen Kerns 13
vollständig durch die Wärmebehandlung Ziehedrückt, wenn indessen die
Erwärmungszeit des Mikrobrenners 9 verkürzt wird, können die Seitenlöcher 4A und
4B auch unverändert bleiben.
Weiterhin hängen der Schrumplungsgrad der Seitenlöcher 4A und 4B und der Grad, in
dem der kreisförmige Kern 3 eine Ellipse bildet, zusammen. Wenn der
Schrumpfungsgrad der Seitenlöcher 4A und 4B aufgrund des Erwärmens verringert
wird, wird die Ellipsenförmigkeit, die durch den kreisförmigen Kern 3 erreicht wird
ebenso verringert.
Der erste und der zweite Versuch zeigten Beispiele, bei denen der Druck der
Seitenlöcher 4A und 4B verringert wurde und die Seitenlöcher 4A und 4B an dem
anderen Ende zerdrückt wurden. Der dritte Versuch zeigt ein Beispiel, bei dem der
Druck der Seitenlöcher 4A und 4B nicht verringert wurde und die Seitenlöcher 4A und
4B an dem anderen Ende nicht vollständig zerdrückt wurden.
Eine optische Faser 1 mit kreisförmigem Kern der gleichen Form, wie sie in dem ersten
Versuch verwendet wurde, wurde ohne Druckverringerung für 10 Sekunden über eine
gewisse Breite durch den Mikrobrenner 9 mit einer Erwärmungstemperatur von
1800 bis 2000°C erhitzt. Nach 10 Sekunden Erwärmen wurde die optische Faser 1 mit
kreisförmigem Kern an dem erhitzten Abschnitt auseinandergeschnitten und die Flächen
der zwei sich ergebenden optischen Fasern wurden untersucht.
Als Ergebnis wiesen die optischen Fasern einen kreisförmigen Kern 3 an dem einen
Ende und ellipsenförmige Kerne 13 an dem anderen Ende auf. Das heißt, das Ende der
optischen Faser 1A an dem erwärmten Abschnitt wies geschrumpfte Seitenlöcher 4A
und 4B auf, aber die Seitenlöcher 4A und 4B blieben unzerdrückt. Der Durchmesser
des Mantels 3 war 123 µm, der Durchmesser der Seitenlöcher 4A und 4B 22,7 µm und
der Abstand zwischen den Seitenlöchern 4A und 4B 29, 1 µm. Der kreisförmige Kern
wurde zu einer Ellipse mit einer langen Hauptachse von 10,6 µm und einer kurzen
Hauptachse von 5,5 µm.
Wie oben erwähnt, kann abhängig davon, ob der Druck der Seitenlöcher 4A und 4B
verringert wird und durch die Bedingungen, unter denen die optische Faser 1 mit
kreisförmigem Kern durch den Mikrobrenner 9 erhitzt wird usw., die Form des
kreisförmigen Kerns 3 und der Seitenlöcher 4A und 4B der optischen Faser 1 mit
kreisförmigem Kern in verschiedenster Weise verändert werden.
Aus diesem bleibt festzustellen, daß es gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung durch geeignetes Einstellen der Bedingung möglich ist, eine
optische Faser zur Moden-Feldumwandlung mit den gewünschten Eigenschaften und
mit einem Kern gewünschten Querschnitts herzustellen.
Das Material des Kerns ist nicht auf das oben Beschriebene beschränkt. Das Material
des Kerns ist geeigneterweise Siliziumdioxidglas, das Germaniumoxid enthält, kann
aber ebenso aus Siliziumdioxidglas, das herkömmliche Kernkomponenten, wie z. B.
Phosphoroxid, Titanoxid und Aluminiumoxid enthält, bestehen.
Das Material des Mantels ist ebenfalls nicht auf das oben Beschriebene beschränkt. Das
Material des Mantels ist geeigneterweise Siliziumdioxidglas, kann aber auch aus
Siliziumdioxidglas bestehen, das Fluor- oder Boroxid enthält. Selbstverständlich wird
ein bestimmter Unterschied der Brechungsindizes zwischen dem Kern und dem Mantel
aufrechterhalten.
Die Durchmesser der Seitenlöcher 4A und 4B, der Abstand zwischen den zwei
Seitenlöchern 4A und 4B und der Abstand zwischen den Seitenlöchern 4A und 4B, und
dem kreisförmigen Kern 3 sind nicht auf die oben beschriebenen begrenzt, sondern
können frei gewählt werden. Diese Bedingungen werden jedoch unter Betrachtung des
Ausmaßes gewählt, in dem der kreisförmige Kern in der Hitzebehandlung elliptisch
gemacht werden soll.
Die Vorrichtung zum Erhitzen ist nicht auf den oben genannten Mikrobrenner 9
beschränkt. Es können ebenso Heizvorrichtungen wie z. B. ein kleiner elektrischer Ofen
Verwendung finden.
Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung ist ebenfalls lediglich ein Beispiel und die Erfindung
ist nicht auf dieses beschränkt. Es kann irgendeine Vorrichtung verwendet werden, die
eine Verringerung des Druckes auf die Seitenlöcher 4A und 4B gemäß den oben
genannten Bedingungen ermöglicht.
Es ist anzumerken,daß die optische Faser des ersten Ausführungsbeispieles der
vorliegenden Erfindung eine optische Faser ist, die aus einem kreisförmigen Kern,
einem den Kern enthaltenden Mantel, und Seitenlöchern 4A und 4B besteht, die in der
Längsrichtung des Mantels dergestalt ausgebildet sind, daß sie einander in
Durchmesser-Richtung zu beiden Seiten des kreisförmigen Kerns gegenüberliegen,
wobei aber eine Vorform für eine optische Faser, die dieser optischen Faser ähnlich ist,
jedoch größere Ausmaße aufweist, durch bekannte Ziehverfahren hergestellt werden
kann, so daß eine Herstellung nicht besonders schwierig ist.
Im obigen Ausführungsbeispiel wurde eine optische Faser 1 mit einem kreisförmigen
Kern mit zwei Seitenlöchern 4A und 4B beschrieben, es ist aber beim Durchführen der
vorliegenden Erfindung nicht notwendig, zwei Seitenlöcher vorzusehen. Es ist z. B.
auch möglich, eine optische Faser mit einem Seitenloch zu erhitzen, und wenn nötig,
den Druck in dem Seitenloch zu verringern, um die Querschnittsform des Kernes zu
verändern.
Es ist natürlich ebenfalls möglich, drei oder mehr Seitenlöcher vorzusehen.
Wie oben erklärt, wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, durch Erhitzen eines Teiles einer optischen Faser 1 mit einem kreisförmigen
Kern, mit einem diesen umhüllenden Mantel, und mit vorZiehsweise zwei Seitenlöchern
4A und 4B an den zwei Seiten des kreisförmigen Kernes, um den Kern in eine Ellipse
zu verwandeln, der kreisförmige Kern kontinuierlich elliptischer und eine optische
Faser zur Moden-Feldumwandlung, kann mit einem kreisförmigen Kern an ihrem einen
Ende und einem elliptischen Kern an ihrem anderen Ende gebildet werden.
Weiterhin hat diese optische Faser zur Moden-Feldumwandlung geringe
Übertragungsverluste.
Außerdem werden, wenn erhitzt wird, während der Druck in den Seitenlöchern 4A und
4B verringert wird, die Seitenlöcher 4A und 4B schnell bei einer geringen
Heiztemperatur zusammengedrückt, so daß die Veränderung des kreisförmigen Kerns in
eine Ellipse stärker vorangetrieben wird, die Wärmeverteilung des Dopierungsstoffes
geringer ist, und eine geringere Reduzierung der Differenz der Brechungsindizes des
Kernes und des Mantels auftritt.
Die optische Faser zur Moden-Feldumwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung kann geeigneterweise in der optischen Kommunikation oder für
optische Messungen etc. als polarisationserhaltende optische Faser oder als als Sensor
zu verwendende optische Faser eingesetzt werden.
Im folgenden wird eine optische Faser zur Moden-Feldumwandlung als zweites
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt.
In der optischen Faser zur Moden-Feldumwandlung des ersten Ausführungsbeispiels
blieben die Seitenlöcher 4A und 4B teilweise unzusammengedrückt oder die
Seitenlöcher 4A und 4B wurden ein wenig zusammengedrückt. Es gibt eine
Wahrscheinlichkeit, daß ein lichtabsorbierendes Gas oder eine lichtabsorbierende
Flüssigkeit in diese Seitenlöcher 4A und 4B eindringen und hierdurch größere
Übertragungsverluste der optischen Faser verursachen.
Abhängig von der Art des Gases oder Flüssigkeit, die in die Seitenlöcher 4A und 4B
eintreten, gibt es eine Wahrscheinlichkeit, daß sich die mechanischen Eigenschaften der
optischen Faser verändern.
Das zweite Ausführungsbeispiel verbessert diese Schwächen der optischen Faser zu
Moden-Feldumwandlung des oben erklärten ersten Ausführungsbeispiels.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht der optischen Faser zur Moden-Feldumwandlung gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dieser moden
feldumwandelnden optischen Faser ist eine kurze optische Faser 21 mit einem
kreisförmigen Kern 23 des gleichen Durchmessers und Materiales wie der kreisförmige
Kern 3 und ein Mantel 22 des gleichen Durchmessers und Materiales wie der Mantel 2
mit dem Ende derjenigen Seite der optischen Faser 1 der in der Fig. 5 gezeigten
moden-feldumwandelnden optischen Faser mit dem kreisförmigen Kern verbunden,
wobei die Seitenlöcher 4A und 4B verbleiben, so daß der kreisförmige Kern 3 und der
kreisförmige Kern 23 übereinander liegen und hierdurch die Seitenlöcher 4A und 4B
von der Umgebungsluft abdichten.
Im folgenden wird die Verbindung des Endes der optischen Faser 1 mit dem
kreisförmigen Kern und der optischen Faser 22 erklärt.
Diese Verbindung wird vorzugsweise durch Schmelzfusion wegen ihrer hohen
Dichtungseigenschaften gebildet. Für die Schmelzfusion kann eine handelsübliche
Schmelzfusions-Verbindungsvorrichtung für optische Fasern verwendet werden. Bei der
Schmelzfusion schmelzen, wenn die Fusionstemperatur hoch ist, die Endflächen der
optischen Fasern mehr als notwendig und es entsteht die Möglichkeit, daß die
Seitenlöcher 4A und 4B zusammengedrückt und der Kernteil deformiert werden.
Demgemäß wird die Schmelzfusion vorzugsweise bei einer so geringen Temperatur
wie möglich durchgeführt, bei der ein Schmelzen des Glases gewährleistet ist.
Weiterhin ist es möglich, die Verbindungsabschnitte durch einen Klebstoff anstelle der
Schmelzfusion zu verbinden.
Weiterhin ist das Verfahren zur Abdichtung der Seitenlöcher 4A und 4B nicht auf die
Verbindung der moden-feldumwandelnden optischen Faser 11 und einer kurzen
optischen Faser 21 durch eine Schmelzfusion oder einen Klebstoff beschränkt. Es ist
ebenso möglich, eine Schicht oder einen Block eines transparenten Kunststoffes zum
Abdecken und Blockieren der Seitenlöcher 4A und 4B zu verwenden, und sie bzw. ihn
an die optische Faser 21 durch einen Klebstoff oder mechanisch anzudrücken.
Weiterhin ist es zusätzlich zu den obigen Dichtungsverfahren möglich, Glas oder eine
transparente dichte organische Substanz in die Seitenlöcher 4A und 4B einzufüllen, um
die Seitenlöcher 4A und 4B abzudichten. Beim Füllen der Löcher mit Glas ist es
möglich, Glas mit einer geringen Schmelztemperatur in geschmolzenem Zustand in die
Seitenlöcher 4A und 4B einzufüllen, und es dann abzukühlen und auszuhärten.
Alternativ ist es möglich, die Seitenlöcher 4A und 4B mit einem Sol-Sol-Material zu
füllen und eine Reaktion zu verursachen, um es auszuhärten. Beim Einfüllen einer
organischen Substanz in die Seitenlöcher 4A und 4B wird ein Kunststoff, der zum
Schmelzen erhitzt wurde, in die Seitenlöcher 4A und 4B eingefüllt und dann zum
Aushärten abkühlt. Weiterhin ist es möglich, die Seitenlöcher 4A und 4B mit einem
wärmeaushärtendem Kunstharz oder lichtaushärtendem Kunstharz zu befüllen und dann
das Aushärten durch Hitze oder Licht zu verursachen, um die Seitenlöcher 4A und 4B
abzudichten.
Demgemäß können die Seitenlöcher 4A und 4B durch verschiedene Verfahren
zusätzlich zum oben erwähnten Schmelzen und Verbinden der Enden abgedichtet
werden.
Durch Abdichten der Seitenlöcher 4A und 4B durch das Verfahren der Verbindung der
optischen Faser 21 mit dem Ende der optischen Faser mit kreisförmigem Kern etc. wird
der Eintritt von lichtabsorbierendem Gas oder lichtabsorbierender Flüssigkeit in die
Seitenlöcher 4A und 4B verhindert, so daß es keine Veränderungen im
Übertragungsverlust der optischen Faser gibt. Weiterhin ist es möglich, eine
Veränderung der mechanischen Eigenschaften der optischen Faser 11 zu vermeiden.
Fig. 7 zeigt eine Modifikation der in der Fig. 6 gezeigten moden-feldumwandelnden
optischen Faser.
In der moden-feldumwandelnden optischen Faser, die in Fig. 7 gezeigt ist, ist eine
kurze optische Faser 13 mit einem kreisförmigen Kern, die einen kreisförmigen Kern 3,
Seitenlöcher 4A und 4B, und einen Mantel 2 aufweist, mit dem Ende 11A der optischen
Faser 11 verbunden, wobei die Seitenlöcher 4A und 4B verbunden bleiben, so daß die
kreisförmigen Kerne 3 übereinanderliegen. Jedoch wird die optische Faser 12 mit
kreisförmigen Kern mit dem Ende 11A der moden-feldumwandelnden optischen Faser
11 so verbunden, daß die Seitenlöcher 4A und 4B nicht übereinanderliegen, sondern,
im dargestellten Beispiel sind die Paare der Seitenlöcher 4A und 4B voneinander
verschoben, so daß die Seitenlöcher 4A und 4B der Seite der moden-feldumwandelnden
optischen Faser mit dem Ende 11A abgedichtet werden.
Details und Modifikationen der Verbindung ergeben sich aus den Erklärungen der
verschiedenen verwendeten Techniken, die bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels
gemacht wurden.
Auch in dieser Modifikation werden die Seitenlöcher 4A und 4B der Seite der moden-
Faserumwandelnden optischen Faser mit dem Ende 11A abgedichtet. Demgemäß treten
auch in diesem Ausführungsbeispiel die gleichen Wirkungen auf, wie in dem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Es ist anzumerken, daß es bei dieser Modifikation möglich ist, die optische Faser 12
mit dem kreisförmigen Kern vor dem Bilden der moden-feldumwandelnden optischen
Faser 11 zu verwenden, so daß die Wirkung auftritt, daß kein Bedarf besteht, eine
spezielle optische Faser zum Abdichten der Enden zu präparieren.
Fig. 8 zeigt eine moden-feldumwandelnde optische Faser eines dritten
Ausführungsbeispiels als eine Modifikation eines zweiten Ausführungsbeispieles. Die
moden-feldumwandelnde optische Faser 11, die in Fig. 8 gezeigt ist, ist mit der in Fig.
5 gezeigten optischen Faser 21 (oder mit der optischen Faser 12 mit kreisförmigen
Kern, die in Fig. 7 gezeigt ist,) ausgestattet und hat weiterhin an ihrem
ellipsenförmigen Ende 11 der moden-feldumwandelnden optischen Faser 11, die in
Fig. 5 gezeigt ist, eine kurze optische Faser mit einem elliptischen Kern 26 des gleichen
Querschnittes, wie der elliptische Kern 13 des gleichen Materiales, und einen Mantel 25
des gleichen Durchmessers und Materiales wie der Mantel 2, die mit dem Ende 11 der
moden-feldumwandelnden optischen Faser 11 verbunden ist, so daß die Querschnitte
des elliptischen Kernes 13 und des elliptischen Kernes 26 übereinander liegen.
Details und Modifikationen der Verbindung ergeben sich aus den Erklärungen der
verschiedenen verwendeten Techniken im zweiten Ausführungsbeispiel.
Das Ende 11B, das mit dem elliptischen Kern 13 ausgebildet ist, sollte keine
verbleibenden Seitenlöcher 4A und 4B aufweisen, aber manchmal verbleiben Löcher als
geschrumpfte Löcher 4A′ und 4B′, die groß genug sind, daß Gas ect. eintreten kann.
Weiterhin verbleiben, wie im ersten Ausführungsbeispiel erklärt wurde, die
geschrumpften Löcher 4A′ und 4B′ manchmal ohne daß sie vollständig
zusammengedrückt sind.
Demgemäß werden durch das Verbinden der optischen Faser 24 mit dem Ende 11B die
geschrumpften Löcher 4A′ und 4B′ am Ende 11B ebenfalls abgedichtet, so daß der
Eintritt von lichtabsorbierendem Gas oder lichtabsorbierenden Flüssigkeiten in die
Löcher 4A′ und 4B verhindert werden kann und der Übertragungsverlust der optischen
Faser nicht verändert wird. Weiterhin ist es möglich, Veränderungen in den
mechanischen Eigenschaften der moden-feldumwandelnden optischen Faser 11 zu
verhindern.
Anstelle der obigen optischen Faser 24 ist es ebenso möglich, eine optische Faser mit
einem kreisförmigen Kern mit einem gleichen Durchmesser wie der lange Durchmesser
des ellipsenförmigen Kernes 13 des Endes 11B der moden-feldumwandelnden optischen
Faser 11 mit dem Ende 11B der moden-feldumwandelnden optischen Faser 11 zu
verbinden, so daß der ellipsenförmige Kern 13 und der entsprechende kreisförmige
Kern übereinander liegen.
Details der Verbindung und Modifikationen der Verbindung ergeben sich aus den
Erklärungen der verschiedenen verwendeten Techniken im zweiten
Ausführungsbeispiel.
Zusätzlich zu dem im zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Eigenschaften der
moden-feldumwandelnden optischen Faser treten, da das Ende der Seite mit dem
elliptischen Kern 13 abgedichtet ist, keine Veränderungen des Übertragungsverlustes
der moden-feldumwandelnden optischen Faser auf, und es ist möglich, Veränderungen
in den mechanischen Eigenschaften zu verhindern.
Fig. 9 zeigt eine Ansicht der moden-feldumwandelnden optischen Faser eines vierten
Ausführungsbeispiels.
Die moden-feldumwandelnde optische Faser des vierten Ausführungsbeispieles umfaßt
die optische Faser 21 mit kreisförmigem Kern, die mit einer moden-feldumwandelnden
optischen Faser verbunden ist, wobei sie mit dem Ende 11A anstelle mit der langen
optischen Faser 21A verbunden ist.
Die Verbindung des Endes der Seite der moden-feldumwandelnden optischen Faser 11
mit dem elliptischen Kern und des Endes der optischen Faser 21A ist ähnlich der des
zweiten Ausführungsbeispiels.
Die moden-feldumwandelnde optische Faser des vierten Ausführungsbeispiels hat im
Vergleich zu den in den Fig. 6-8 dargestellten moden-feldumwandelnden optischen
Fasern den Vorteil, daß sie zur optischen Kommunikation oder für optische Messungen
etc. gemeinsam mit der verbundenen optischen Faser 21A verwendet werden kann, wie
sie ist.
Die grundsätzliche Wirkung der Abdichtung der Seitenlöcher 4A und 4B durch die
optische Faser 21A ist ähnlich der des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels.
Im folgenden wird ein fünftes Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die Herstellung
einer optischen Faser mit zwei Seitenlöchern an den zwei Seiten des Kernes aus einer
Vorform für optische Fasern erklärt.
Eine optische Faser selber, die Seitenlöcher an den zwei Seiten ihres Kernes aufweist,
wurde als optische Faser mit Seitenlöchern zur Aufrechterhaltung der Polariation
(Electronics Letters, vol. 18, Seiten 824-826, 1981), als optische Faser als Drucksensor
(Optics Letters, vol. 11, Seiten 333-335, 1986), als optische Faser für den EO-Effekt
(OFC′95 Abstracts, PD-6, 1995), etc. vorgestellt.
Als Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser mit Seitenlöchern wurde eine
bekannt, die in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) No. 59-
35034 vorgeschlagen wurde. Dieses Verfahren ist, wie oben erwähnt, ein Verfahren
zum Erhitzen und zum Ziehen einer optischen Faser-Vorform mit Seitenlöchern, die an
den zwei Seiten des Kernabschnittes ausgebildet sind und die eine ähnliche Form wie
die optische Faser aufweist, aber mit größeren Abmessungen, während der Gasdruck in
den Seitenlöchern gesteuert wird.
Die Veröffentlichung beschreibt jedoch, daß beim Erhitzen und Ziehen der Vorform für
die optische Faser, während ein Gasdruck an die Vorform angelegt wird, Erhebungen
oder Vertiefungen im äußeren Umfang der optischen Faser auftreten. Das
Vorhandensein von Erhebungen oder Vertiefungen im äußeren Umfang der optischen
Faser bedeutet, daß die Möglichkeit der Verringerung der mechanischen Stärke der
optischen Faser und ebenso Schwierigkeiten bei der Verbindung mit anderen optischen
Fasern auftreten können.
Die obige Patentveröffentlichung beschreibt die Außenumfangsform der optischen
Faser, erwähnt aber keine Veränderungen der Form des Kerns der optischen Faser.
Deshalb richteten die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung ihr Augenmerk auf
eine optische Faser, die für die moden-feldumwandelnde optische Faser der
vorliegenden Erfindung geeignet ist und zogen optische Faser-Vorformen mit
Seitenlöchern an den zwei Seiten des Kernes, während ein Gasdruck an die Seitenlöcher
angelegt wurde. Als Ergebnis entdeckten sie, daß keine Veränderungen in der
Außenumfangsform der gezogenen optischen Faser auftritt, daß sich aber die Form des
Kerns der optischen Faser auf verschiedene Arten verändert. Das fünfte
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basiert auf dieser Entdeckung und
bezieht sich auf die Herstellung einer optischen Faser, die als moden-feldumwandelnde
optische Faser geeignet ist.
Nähere Einzelheiten werden im folgenden erklärt.
Im folgenden wird ein erster Versuch des fünften Ausführungsbeispieles erklärt.
Eine durch das übliche VAD-Verfahren hergestellte Vorform aus Quarzglas für eine
einmodige optische Faser, mit einem Mantel/Kern-Verhältnis von 15,6, einem relativen
Brechungsindexunterschied A des Kerns von 0,35% und einem Außendurchmesser von
26 mm wurde zur Bildung von Löchern an den Abschnitten zur Bildung der
Seitenlöcher eingebohrt.
Die Vorform für die optische Faser glich der in Fig. 2 gezeigten optischen Faser, hatte
jedoch den in Fig. 10 gezeigten Querschnitt.
Der Abstand SD zwischen den Seitenlöchern 40A und 40B der Vorform 10 für die
optische Faser betrug 4 mm, der Durchmesser der Seitenlöcher 6 mm, und der
Minimalabstand MD 10 mm. Der Minimalabstand MD der Vorform für die optische
Faser entsprach 19% des Durchmessers D der Vorform.
Diese Vorform für die optische Faser wurde unter Verwendung der in der Fig. 11
gezeigten Ziehvorrichtung in eine optische Faser gezogen.
Die mit den Seitenlöchern ausgebildete Vorform 50 für die optische Faser wurde in
einen Heizofen 101 eingeführt. Stickstoffgas wurde in die Seitenlöcher durch einen
Druck-Speicherbehälter 102 und die Druckleitung 103 eingeführt. Es ist anzumerken,
daß eine Vakuumpumpe 105 durch eine Niederdruckleitung 10 mit den Seitenlöchern
der Vorform 50 der optischen Faser verbunden war.
Das Drucksystem und das Niederdrucksystem wurden zur Steuerung des Druckes des
Stickstoffgases in den Seitenlöchern der Vorform 50 für die optische Faser eingestellt,
die Heiztemperatur des Heizofens wurde auf 1870°C gestellt, und eine optische Faser
51 mit einem äußeren Durchmesser von 125 µm wurde mit einer Ziehgeschwindigkeit
von 20 m/min. gezogen. Diese optische Faser 51 wurde mit einer Kunststoffabdeckung
106 bedeckt, durchquerte eine UV-Strahlen-Aushärteinheit 107, und wurde mittels
Tänzerrollen etc. auf eine Aufnahmerolle 108 aufgenommen.
Wie in Fig. 12 gezeigt, wurden optische Fasern mit Seitenlöchern und verschiedenen
Kernformen durch Veränderung des Gasdruckes in den Seitenlöchern der Vorform 50
für die optische Faser hergestellt.
Die horizontale Achse in Fig. 12 zeigt den Gasdruck in den Seitenlöchern, während die
vertikale Achse die Elliptizität des Kernes zeigt. Es ist anzumerken, daß die Elliptizität
ε durch die folgende Formel ausgedrückt wird, wenn der kurze Durchmesser des
Kernes ª und der lange Durchmesser b sind:
ε = 1 - (a/b) (1)
Wenn eine Vorform für eine optische Faser mit Abschnitten zum Ausbilden von
Seitenlöchern an den beiden Seiten des den Kern bildenden Abschnittes erhitzt und ohne
das Anlegen eines Gasdruckes an das Innere der Seitenlöcher gezogen wird, werden die
Seitenlöcher durch die Oberflächenspannung des Glases zusammengedrückt und der
Kern wird elliptisch. Wenn jedoch ein Gasdruck an die die Seitenlöcher bildenden
Abschnitte angelegt wird, ist es möglich, den Gasdruck zur Steuerung der Art des
Zusammendrückens der die Seitenlöcher bildenden Abschnitte zu verwenden. Als
Ergebnis ist es möglich, die Form des den Kern bildenden Abschnittes zu steuern.
Der Gasdruck in den Seitenlöchern kann höher oder niedriger als der Außendruck der
Vorform für die optische Faser gemacht werden. Wenn der Gasdruck in den
Seitenlöchern auf einen hohen Wert eingestellt wird, sinkt die Elliptizität εdes Kernes
der hergestellten optischen Faser und der Kern wird kreisförmig.
Die Außenumfänge der hier erhaltenen optischen Fasern waren im wesentlichen
kreisförmig, wobei die Elliptizität in allen Fällen weniger als 10% betrug.
Wenn der Gasdruck in der Längsrichtung allmählich geändert wird, während die
Vorform für die optische Faser gezogen wird, ist es jedoch möglich, eine optische
Faser mit einer Elliptizität ε des Kernes herzustellen, die sich in der Längsrichtung der
resultierenden optischen Faser kontinuierlich ändert.
Unter Berücksichtigung des Minimalabstandes MD zwischen dem Außenumfang der
Seitenlöcher und dem Außenumfang der Vorform für die optische Faser werden, wenn
eine Vorform für eine optische Faser mit dem Minimalabstand MD von mindestens 5%
des Außendurchmessers der Vorform für die optische Faser gezogen wird, keine
Erhebungen oder Vertiefungen im Außenumfang der optischen Faser zum Zeitpunkt des
Ziehens auftreten, der Außendurchmesser der optischen Faser wird im wesentlichen
kreisförmig gehalten, und es ändert sich lediglich die Form des Kernes, wie gelernt
wurde.
Der Minimalabstand MD wurde in der folgenden Art und Weise analysiert. Der
Minimalabstand MD zwischen dem Außendurchmesser der Seitenlöcher und dem
Außendurchmesser der Vorform für die optische Faser bezeichnet die Minimaldicke der
Vorform für die optische Faser um die Seitenlöcher. Wenn der Minimalabstand der
Vorform für die optische Faser kurz ist, d. h. wenn die Dicke der Vorform der
optischen Faser gering ist, wird beim Erhitzen und Ziehen der Vorform für die optische
Faser bei gleichzeitigem Anlegen des Gasdruckes an die Seitenlöcher die Auswirkung
des Gasdruckes auf die Außenumfangsform der Vorform für die optische Faser groß
sein. Als Ergebnis wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Erhebungen und
Vertiefungen im Außendurchmesser der resultierenden optischen Faser größer werden.
Andererseits wirkt sich, wenn der Minimalabstand MD groß ist, d. h. wenn die
minimale Dicke der Vorform für die optische Faser groß ist, die Wirkung des
Gasdruckes mehr auf die Form des Kerns als auf den Außenumfang der Vorform für
die optische Faser auswirkt.
Als Ergebnis der Experimente wurde herausgefunden, daß der Minimalabstand MD
zumindest 10% des Außenumfanges der Vorform für die optische Faser betragen sollte.
Weiterhin ist die Ziehtemperatur für die Vorform für die optische Faser im Heizofen
101 vorzugsweise eine so geringe Temperatur, wie als Ziehtemperatur möglich ist.
Wenn die Ziehtemperatur hoch ist, treten wegen dem an die Seitenlöcher angelegten
Gasdruck im Außenumfang der Vorform für die optische Faser leicht Veränderungen
auf. Die bevorzugte Ziehtemperatur beträgt nicht mehr als 2000°C. Wenn die
Vorform für die optische Faser bei einer derartigen Ziehtemperatur gezogen wird, wird
der Bereich der Gasdrücke, in dem keine Veränderungen in der Außenumfangsform der
optischen Faser auftreten, größer. Mit anderen Worten kann der Gasdruck zur
Veränderung der Form des Kerns innerhalb eines breiteren Bereiches eingestellt
werden.
Eine Vorform für eine optische Faser ähnlich der obigen wurde durch eine normale
Ziehvorrichtung bei einer Ziehtemperatur von 1870°C und einer Ziehgeschwindigkeit
von 20 m/Min. ohne das Anlegen eines Gasdruckes auf die Seitenlöcher zur Herstellung
einer optischen Faser eines Außendurchmessers von 125 µm gezogen. Als Ergebnis
betrug die Elliptizität des Außenumfanges der optischen Faser 34%.
Es ist anzumerken, daß die Außenumfangsformen der optischen Faser des ersten
Experimentes im wesentlichen kreisförmig waren, wobei die Elliptizität in allen Fällen
weniger als 10% betrug.
Als weitere Vergleichsbeispiele wurden optische Fasern gezogen, während der
Außendurchmesser der Vorformen für die optischen Fasern auf verschiedene Arten
verändert wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 13 gezeigt. Die Elliptizitäten der
Außenformen waren in allen Fällen größer als die des ersten Experimentes.
Ein zweiter Versuch des fünften Ausführungsbeispieles wird im folgenden erläutert.
Eine durch das übliche VAD-Verfahren hergestellte Vorform aus Quarzglas für eine
einmodige optische Faser mit einem Mantel/Kern-Verhältnis von 15,6 einem relativen
Brechungsindexunterschied Δ des Kernes von 0,35% und einem Außendurchmesser von
26 mm wurde eingebohrt, um Löcher in den Abschnitten zur Bildung der Seitenlöcher
zu bilden.
Der Abstand zwischen den Seitenlöchern in der Vorform für die optische Faser betrug
3,3 mm, der Durchmesser der Seitenlöcher betrug 8,8 mm und der Minimalabstand
betrug 2,85 mm. Der Minimalabstand MD der Vorform für die optische Faser
entsprach 11% des Durchmesser D der Vorform.
Diese Vorform für die optische Faser wurde unter Verwendung der in Fig. 11 gezeigten
Ziehvorrichtung in eine optische Faser gezogen.
Die Vorform 50 für die optische Faser wurde in einen Heizofen eingeführt. Stickstoff
unter einem Druck von 26,7 mm Hg wurde in die Seitenlöcher von oben eingeführt.
Die Vorform in einer optischen Faser 51 mit einem Außendurchmesser von 125 µm bei
einer Heiztemperatur des Heizofens 101 von 1830°C und mit einer Ziehgeschwindigkeit
von 20 m/Min. gezogen.
Als Ergebnis wurde eine einmodige optische Faser mit einem elliptischen Kern mit
einem Abstand zwischen den Seitenlöchern von 13,6 µm, einem Durchmesser der
Seitenlöcher von 42 µm, einem Minimalabstand von 13,7 µm, einer elliptischen Form
des Kernes mit Durchmessern von 6 µm×5 µm, und einer Elliptizität von 17%
hergestellt. Der Außenumfang der optischen Faser war im wesentlichen kreisförmig mit
einer Elliptizität ε von weniger als 1%.
Wie oben erklärt, ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, eine optische
Faser mit einem im wesentlichen kreisförmigen äußeren Umfang und einem Kern von
beliebiger Form herzustellen.
Die auf diese Art hergestellte optische Faser wird verwendet, um die oben erwähnte
optische Faser zur Moden-Feldumwandung herzustellen. Als Ergebnis wurde eine
moden-feldumwandelnde optische Faser mit einer höheren Qualität hergestellt.
Das Herstellungsverfahren der optischen Faser der vorliegenden Erfindung ist nicht auf
die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können z. B. Verfahren angewandt
werden, die den obigen Ausführungsbeispielen äquivalent oder alternativ sind.
Weiterhin können die obigen Ausführungsbeispiele in geeigneter Weise kombiniert
werden.
Weiterhin ist es, wie oben erklärt wurde, mit der vorliegenden Erfindung möglich, eine
optische Faser mit einem elliptischen Kern an einem Ende aus einer optischen Faser mit
einem kreisförmigen Kern und umgekehrt eine optische Faser mit einem kreisförmigen
Kern an einem Ende aus einer optischen Faser mit einem elliptischen Kern herzustellen.
Wie oben erklärt wurde, ist es gemäß diesem Herstellungsverfahren für eine optische
Faser der vorliegenden Erfindung möglich, eine moden-feldumwandelnde optische
Faser herzustellen, die für Anwendungen geeignet ist, in denen ein Halbleiterlaser etc.
als Lichtquelle verwendet wird.
Die bei diesem Verfahren hergestellte optische Faser zur Herstellung einer
erfindungsgemäßen optischen Faser hat eine gleichmäßige äußere Form und keine
Schwankungen im Übertragungsverlust. Weiterhin ist die Verringerung der Differenz
der Brechungsindizes des Kerns und des Mantels gering.
Claims (31)
1. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser mit einem Kern, dessen
Querschnittform an einem Abschnitt und an einem anderen Abschnitt unterschiedlich
ist, wobei das Verfahren den Schritt des Erhitzens einer ersten optischen Faser (1)
entlang ihrer Längsrichtung umfaßt, wobei die erste optische Faser (1) einen Kern (3)
mit einer in Längsrichtung im wesentlichen einheitlichen Querschnittsfläche und einen
Mantel (2) aufweist, der zumindest mit einem durchgehenden Loch (4A bzw. 4B) in
Längsrichtung des Kernes (3) ausgebildet ist, um die Form des durchgehenden Loches
in Längsrichtung kontinuierlich zu verändern, so daß die Querschnittsform des Kernes
(3) in Längsrichtung kontinuierlich verändert wird,
um hierdurch eine optische Faser (11) mit einem Kern herzustellen, der in
Längsrichtung eine sich kontinuierlich ändernde Querschnittsfläche aufweist.
2. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 1,
wobei beim Erhitzen der Druck in dem durchgehenden Loch (4A bzw. 4B) verringert
wird.
3. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei die erste optische Faser (1) zwei durchgehende Löcher aufweist, die im
wesentlichen einheitliche Querschnittsflächen aufweisen und in paralleler Weise zu
beiden Seiten des Kernes (3) ausgebildet sind.
4. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die ursprüngliche Querschnittsform des Kernes (3) der ersten optischen Faser (1) vor dem Erhitzen ein Kreis ist, und
wobei nach dem Erhitzen die Querschnittsform des Kernes an einem Ende (11A) ein Kreis bleibt und die Querschnittsform des durchgehenden Loches in Richtung zum anderen Ende durch eine Wärmebehandlung verringert wird, so daß die Querschnittsform des Kernes am anderen Ende (11B) eine Ellipse wird.
wobei die ursprüngliche Querschnittsform des Kernes (3) der ersten optischen Faser (1) vor dem Erhitzen ein Kreis ist, und
wobei nach dem Erhitzen die Querschnittsform des Kernes an einem Ende (11A) ein Kreis bleibt und die Querschnittsform des durchgehenden Loches in Richtung zum anderen Ende durch eine Wärmebehandlung verringert wird, so daß die Querschnittsform des Kernes am anderen Ende (11B) eine Ellipse wird.
5. Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser gemäß einem der Ansprüche 1-3,
wobei die Querschnittsform des Kernes (3) der ersten optischen Faser (1) vor dem
Erhitzen eine Ellipse ist und
wobei nach dem Erhitzen die Querschnittsform des Kernes an einem Ende (11B) eine
Ellipse bleibt, und die Querschnittsform des durchgehenden Loches in Richtung zum
anderen Ende (11) durch eine Wärmebehandlung verringert wird, so daß die
Querschnittsform des Kernes am anderen Ende (11A) ein Kreis wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 4 oder 5,
wobei ein Abdichten des verringerten oder zusammengedrückten durchgehenden Loches
der optischen Faser an einem Ende (11A) durchgeführt wird.
7. Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser gemäß Anspruch 6,
wobei das Abdichten das Verbinden mit einer zweiten optischen Faser (21) umfaßt, die
einen Mantelabschnitt (22), der an dem durchgehenden Loch der hergestellten optischen
Faser (11) zum Abdichten des durchgehenden Loches (4) anliegt, und einen Kern (23)
mit einer gleichen Querschnittsform wie der Kern (3) der hergestellten optischen Faser
(11) aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 6,
wobei das Abdichten das Verbinden mit einer zweiten optischen Faser (21) umfaßt, die
einen im wesentlichen gleichen Aufbau wie die erste optische Faser (1) aufweist und die
aus dem gleichen Material gebildet ist, so daß die beiden Enden der Kerne (3,23)
aneinanderliegen und die beiden durchgehenden Locher (4A, 4B) nicht aneinanderliegen.
9. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 6,
wobei das Abdichten das Einfüllen eines Dichtungsmaterials in das durchgehende Loch
(4A, bzw. 4B) der hergestellten optischen Faser umfaßt.
10. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei ein zweites Abdichten durchgeführt wird, um den Abschnitt des verringerten
oder zusammengedrückten durchgehenden Loches (4A, bzw. 4B) am anderen Ende
(11B) abzudichten.
11. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 10,
wobei das zweite Abdichten das Verbinden einer dritten optischen Faser (24) mit dem
anderen Ende (11B) umfaßt, die einen Mantelabschnitt (25) an dem anderen Ende und
einen Kern (26) mit einer gleichen Querschnittsform wie der Kern (13) der hergestellten
optischen Faser (1) aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 10,
wobei das Abdichten das Verbinden mit einer dritten optischen Faser umfaßt, die einen
im wesentlichen gleichen Aufbau wie die erste optische Faser an dem anderen Ende
aufweist und die aus dem gleichen Material gebildet ist, so daß die beiden Enden der
Kerne aneinanderliegen und die beiden durchgehenden Löcher nicht aneinanderliegen.
13. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß einem der Ansprüche 4-12,
wobei mit dem Kernabschnitt an dem Ende (11A) mit der kreisförmigen
Querschnittsform eine dritte optische Faser (21A) verbunden ist, die einen Kern (23)
mit dem gleichen Durchmesser und aus dem gleichen Material wie der Kern (3) der
hergestellten optischen Faser (11) und einen Mantel (22) aus dem gleichen Material
aufweist.
14. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß einem der Ansprüche 4-12,
wobei mit dem Kernabschnitt an dem Ende (11B) mit der elliptischen Querschnittsform
eine dritte optische Faser verbunden ist, die einen Kern der gleichen Querschnittsform
und aus dem gleichen Material wie der Kern (13) der hergestellten optischen Faser (11)
und einen Mantel aus dem gleichen Material aufweist.
15. Optische Faser, hergestellt durch Erhitzen einer ersten optischen Faser (1), die
einen Kern (3) mit einer in Längsrichtung im wesentlichen einheitlichen
Querschnittsfläche und einen Mantel (2) umfaßt, der mit zumindest einem
durchgehenden Loch (4A bzw. 4B) in Längsrichtung des Kernes (3) ausgebildet ist,
während die erste optische Faser (1) entlang ihrer Längsrichtung erhitzt wird, um die
Querschnittsform des durchgehenden Loches kontinuierlich zu verändern, und die
Querschnittsform des Kernes in Längsrichtung kontinuierlich zu verändern, und
um hierdurch eine optische Faser (11) herzustellen, die einen Kern mit einer sich in
Längsrichtung kontinuierlich ändernden Querschnittsfläche umfaßt.
16. Optische Faser gemäß Anspruch 15,
wobei die erste optische Faser (1) zwei durchgehende Löcher (4A, 4B) aufweist, die im
wesentlichen gleiche Querschnittsflächen aufweisen und in paralleler Weise zu den
beiden Seiten des Kernes ausgebildet sind.
17. Optische Faser gemäß Anspruch 15 oder 16,
wobei die ursprüngliche Querschnittsform des Kernes (3) der ersten optischen Faser vor
dem Erhitzen ein Kreis ist, und
wobei nach dem Erhitzen die Querschnittsform des Kernes an einem Ende (11A) ein
Kreis bleibt, und das durchgehende Loch in der Richtung zum anderen Ende (11)
verringert oder zusammengedrückt ist, um eine Ellipse als Querschnittsform des Kernes
am anderen Ende (11B) zu bewirken.
18. Optische Faser gemäß Anspruch 15 oder 16,
wobei die ursprüngliche Querschnittsform des Kernes (3) der ersten optischen Faser vor
dem Erhitzen eine Ellipse ist, und
wobei nach dem Erhitzen die Querschnittsform des Kernes an einem Ende (11B) eine
Ellipse ist, und das durchgehende Loch in Richtung zum anderen Ende (11A) verringert
oder zusammengedrückt ist, um einen Kreis als Querschnittsform des Kernes am
anderen Ende (11A) bewirken.
19. Optische Faser gemäß einem der Ansprüche 15-18,
die ein Mittel zum Abdichten des durchgehenden Loches an dem einen Ende aufweist.
20. Optische Faser gemäß Anspruch 19,
wobei als Dichtmittel eine zweite optische Faser (21) verbunden ist, die einen an dem
durchgehenden Loch (4A bzw. 4B) zum Abdichten des durchgehenden Loches
anliegenden Mantelabschnitt (22) und einen Kern (23) mit einer gleichen
Querschnittsform wie der Kern (3) aufweist.
21. Optische Faser gemäß Anspruch 19,
wobei als Dichtmittel eine zweite optische Faser (21), die einen im wesentlichen
gleichen Aufbau wie die erste optische Faser (1) aufweist, und die aus dem gleichen
Material gebildet ist, mit der hergestellten optischen Faser (11) so verbunden ist, daß
die beiden Enden der Kerne (3, 23) aneinanderliegen und die beiden durchgehenden
Löcher (4A, 4B) nicht aneinanderliegen.
22. Optische Faser gemäß Anspruch 19,
wobei das Dichtmittel aus einem Dichtmaterial besteht, das in das durchgehende Loch
(4A bzw. 4B) eingefüllt wird.
23. Optische Faser gemäß einem der Ansprüche 19-22,
wobei außerdem ein zweites Dichtmittel (24) vorgesehen ist, das das verringerte oder
zusammengedrückte durchgehende Loch an dem anderen Ende abdichtet.
24. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser mit einem Kern, dessen
Querschnittsform an einem Abschnitt und einem anderen Abschnitt unterschiedlich ist,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
- - Bilden einer optischen Faser-Vorform (10), die einen ersten Abschnitt (30) zum Bilden eines Kernes der optischen Faser und einen zweiten Abschnitt (20) zum Bilden eines Mantels aufweist, der zumindest ein entlang dem ersten Abschnitt (30) ausgebildetes durchgehendes Loch zum Bilden des Kernes dergestalt aufweist, daß der Minimalabstand (MD) zwischen dem Außenumfang des durchgehenden Loches und dem Außenumfang der optischen Faser-Vorform zumindest einen vorbestimmten Wert aufweist,
- - Einfüllen eines Gases, um einen Druck auf das durchgehende Loch (40A bzw. 40B) in der optischen Faser-Vorform (10) auszuüben, und
- - Ziehen der optischen Faser-Vorform (10) bei einer Temperatur aus einem vorbestimmten Ziehtemperatur-Bereich.
25. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 24,
wobei der Minimalabstand (MD) zumindest 10% eines Durchmessers der optischen
Faser-Vorform (10) beträgt.
26. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 24 oder 25,
wobei die Ziehtemperatur auf eine bestimmte Temperatur zwischen 1800°C und
2000°C eingestellt wird.
27. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 24, 25 oder 26,
wobei der auf das durchgehende Loch ausgeübte Gasdruck hoch eingestellt wird, wenn
die Querschnittsform des Kernes kreisförmig gemacht werden soll und niedriger
eingestellt wird, wenn die Querschnittsform des Kernes elliptisch werden soll.
28. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser gemäß Anspruch 27,
wobei die Querschnittsform des Kernes (3) an einem Ende kreisförmig gemacht wird,
die Querschnittsform des Kernes (3) an dem anderen Ende elliptisch gemacht wird und
ein Zwischenabschnitt ausgebildet wird, so daß der Kernabschnitt mit der Kreisform an
dem einen Ende und der Kernabschnitt mit der Ellipsenform an dem anderen Ende
kontinuierlich verbunden sind.
29. Optische Faser mit einem Kern, dessen Querschnittsform an einem Abschnitt und
an einem anderen Abschnitt unterschiedlich ist,
hergestellt durch
- - Bilden einer optischen Faser-Vorform (10), die einen ersten Abschnitt (20) zum Bilden eines Kernes der optischen Faser und einen zweiten Abschnitt (30) zum Bilden eines Mantels aufweist, der zumindest ein entlang dem ersten Abschnitt (20) ausgebildetes durchgehendes Loch zum Bilden des Kernes dergestalt aufweist, daß der Minimalabstand (MD) zwischen dem Außenumfang des durchgehenden Loches und dem Außenumfang der optischen Faser-Vorform (10) zumindest einen vorbestimmten Wert erreicht,
- - Ausüben eines Gasdruckes auf das durchgehende Loch (40A bzw. 40B) in der optischen Faser-Vorform (10) und
- - Ziehen der optischen Faser-Vorform (10) bei einer Temperatur aus einem vorbestimmten Ziehtemperatur-Bereiches.
30. Optische Faser gemäß Anspruch 29,
wobei der Minimalabstand (MD) zumindest 10% eines Durchmessers der optischen
Faser-Vorform beträgt.
31. Optische Faser gemäß Anspruch 30,
wobei die Querschnittsform des Kernes (3) an einem Ende kreisförmig ist, die
Querschnittsform des Kernes (3) am anderen Ende elliptisch ist, und ein
Zwischenabschnitt gebildet ist, so daß der Kernabschnitt mit der Kreisform an dem
einen Ende und der Kernabschnitt mit der Ellipsenform an einem anderen Ende
kontinuierlich verbunden sind.
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