DE2427351A1

DE2427351A1 - Multimode-lichtwellenleiter

Info

Publication number: DE2427351A1
Application number: DE19742427351
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr Ing Steiner
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1974-06-06
Publication date: 1976-01-29

Description

Multimode-Lichtwellenleiter Lichtwellenleiter dienen der Nachrichtenübertragung mit optischen Frequenzen in zukllnftigen Glasfaser-Kabelsystemen.
Bekannt sind die folgenden drei wesentlichsten Typen von Lichtwellenleitern 1. der Monomode-Lichtwellenleiter (nur der Grundmode ist suabreitungsfähig) 2. der gewöhnliche Multimode-Lichtwellenleiter, bestehend aus einem homogenen Kern und einem Mantel (eine Vielzahl von Moden können angeregt werden) 3. der Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiter, bestehend aus einem Kern mit ortsabhängig variablem Brechungsindex, mit oder ohne Mantel.
Der Monomode-Lichtwellenleiter hat gegenwärtig an Interesse eingebüßt, weil ein Hantieren mit ihm wegen seines außerordentlich kleinen Kerndurchmessers von nur wenigen /um außerordentlich schwierig ist, obwohl die über ihn übertragbaren Bit-Raten in der Größenordnung von einigen GBit/ sec liegen.
Das derzeitige Interesse konzentriert sich mehr auf den Multimode-Lichtwellenleiter, der einen Kerndurchmesser von ca. 100 /um aufweist. Man unterscheidet hierbei den gewöhnlichen Multimode-Lichtwellenleiter und den Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiter. Die übertragbaren Bit-Raten des gewöhnlichen Multimode-Lichtwellenleiters liegen - bei einem zur Aufrechterhaltung der Führungseigenschaften notwendigen Indexsprung zwischen Kern und Mantel von nn = 1 o/oo ... 1 % - in der Größenordnung von ca. 50 MBit/km.8eC, während diejenigen des Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiters mit denen des Monomodetyps vergleichbar sind.
Von der Herstellbarkeit her gesehen ist der gewöhnliche Multimode-Lichtwellenleiter gegenwärtig wohl am einfachsten zu fertigen und er wird auch in den ersten Ubertragungsstrecken am ehesten eingesetzt werden. Sein Nachteil aber ist die relativ kleine übertragbare Bit-Rate.
Der Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiter hat sich trotz zahlreicher Vorschläge zu seiner praktischen Verwirklichung (DU-OS 2 311 823, DU-OS 2 011 319) bisher noch nicht durchsetzen können, weil er schwierig zu fertigen ist.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen verhältnismäßig einfach zu fertigenden Multimode-Lichtwellenleiter anzugeben, der den Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiter in seinen günstigen übertragungstechnischen Eigenschaften zumindest nahe kommt.
In Verfolgung einer ähnlichen Aufgabe ist schon ein optischer Lichtwellenleiter mit einem von einem festen rohrförmigen Mantel zur Achse des Kerngebietea hin zunehmenden Brechungsindex bekannt geworden, bei dem zur Annäherung an den Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiter das Kerngebiet aus mindestens zwei Gasen mit unterschiedlichen Brechungsindices besteht, von denen das niedriger brechende Gas mit zunehmendem Partialdruck an der Innenfläche des Rohrmantels und das höher brechende Gas mit zunehmendem Partialdruck im Bereich der Achse des Wellenleiters angeordnet ist (DU-OS 2 243 228).
Eine derartige Annäherung des Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiters weist aber neben ihrer ebenfalls schwierigen Fertigung noch den Nachteil auf, daß Lichtwellenleiter mit gasförmigem Medium erhebliche Probleme bei ihrem praktischen Einsatz d. h., der Verlegung, der Verbindung (Verspleissung) und Instandhaltung nach sich ziehen. Dieser Einwand gilt im übrigen auch für Lichtwellenleiter mit flüssigem Medium.
Auch die Erfindung geht von einem Multimode-Lichtwellenleiter aus, der aus einem rohrförmigen Mantel und einem Kern besteht, dessen Brechungsindex durch die Wahl verschiedener Kernmaterialien an der Kernachse höher als am Kernmantel ist.
Im Gegensatz zu der vorstehend erwähnten Anordnung besteht jedoch der Kern nach der Erfindung aus wenigstens zwei in sich homogenen, konzentrisch zueinander angeordneten Zonen aus lichtleitenden, festen Stoffen mit jeweils unterschiedlichem Brechungsindex. Es wird also vorgeschlagen, den Kern des gewöhnlichen Multimode-Lichtwellenleiters in seinem Brechungsindex mindestens einmal abzustufen. Je feiner diese Abstufung unterteilt wird, desto mehr nähert man sich an den Gradienten-Multimode-Lichtwellenleiter an.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vergleichenden Darstellung näher erläutert. Die linke Figur a zeigt den Verlauf des Brechungsindex n über den Leiterradius Q bei einem herkömmlichen, aus Kern und Mantel bestehenden Multimode -Lichtwellenleiter nach dem Stand der Technik. Bekanntlich weist der Kern einen größeren Brechungsindex n1 wie der des Mantels nc auf, so daß sich eine Differenz des Brechungsindex a n ergibt.
Die rechte Figur b zeigt im Vergleich zur linken Figur a den grundsätzlichen Aufbau des Lichtwellenleiters nach der Erfindung. Die innere Kernzone weist den gleichen konstanten Brechungsindex n1 wie der Kern der Figur a auf, die umgebende äußere Kernzone dagegen einen um a n' = 1/3 kleineren Brechungsindex n2. Der Mantel hat den gleichen Brechungsindex n0 und demzufolge ergibt sich die gleiche Differenz #n n wie in der Figur a.
Erste theoretische Abschätzungen zeigen, daß schon mit einem einfach gestuften Kern nach Figur b mit einem Index-Bprung von # n' = n1 - n2 = 7 n = T (n1 - nc) die übertragbare Bit-Rate wenigstens um den Faktor 3/2 gegenüber der des gewöhnlichen Multimode-Lichtwellenleiters mit nicht gestuftem Kern erhöht werden kann (jeweils gleiche a n vorausgesetzt).
Diese Abschätzungen wurden für den in der Figur b gezeichneten Fall getroffen, in dem der Radius der inneren Kernzone etwa der Stärke der umgebenden Kernzone gleichkommt. Günstigere Werte für die zu übertragende Bit-Rate sind dann zu erwarten, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung der Radius der inneren Kernzone möglichst klein gegenüber der Stärke der umgebenden Kernzone gewählt ist. Dabei muß selbstverständlich durch einen entsprechenden Mindestradius die Eigenschaft des Multimode-Lichtwellenleiters für die innere Kernzone erhalten bleiben.

Claims

Patentansprüche

Ös Multimode-Lichtwellenleiter, bestehend aus einem rohrförmigen Mantel und einem Kern, dessen Brechungsindex durch die Wahl verschiedener Kernmaterialien an der Kernachse höher als am Kernmantel ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Kern aus wenigstens zwei in sich homogenen, konzentrisch zueinander angeordneten Zonen aus lichtleitenden, festen Stoffen mit teweils unterschiedlichem Brechungsindex besteht.
2. Multimode-Lichtwellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der inneren Kernzone möglichst klein gegenüber der Stärke der umgebenden Kernzone (n) gewählt ist.

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