DE2825412A1 - Optische gradientenfaser - Google Patents
Optische gradientenfaserInfo
- Publication number
- DE2825412A1 DE2825412A1 DE19782825412 DE2825412A DE2825412A1 DE 2825412 A1 DE2825412 A1 DE 2825412A1 DE 19782825412 DE19782825412 DE 19782825412 DE 2825412 A DE2825412 A DE 2825412A DE 2825412 A1 DE2825412 A1 DE 2825412A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- deep
- value
- fiber
- core
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
- G02B6/0288—Multimode fibre, e.g. graded index core for compensating modal dispersion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
- C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
- C03B2203/26—Parabolic or graded index [GRIN] core profile
Description
Die Erfindung betrifft eine optische Gradientenfaser mit einem Kern und einem Mantel, der den Kern koaxial umgibt, wobei die Brechungsindexverteilung n in Abhängigkeit von dem radialen Abstand r von der Kernachse gegeben ist durch:
wobei n[tief]0 der Brechungsindex an dem Mittelpunkt des Kerns, a der Kernradius, kleines Alpha ein Exponent, großes Delta = (n[tief]0-n[tief]e)/n[tief]0 und n[tief]e der Brechungsindex des Mantels ist, und insbesondere die Struktur einer solchen optischen Faser für optische Nachrichtenübertragung.
Eine optische Faser ist eine Nachrichtenübertragungsleitung, in der ein optisches Signal durch die Totalreflexion der optischen Energie übertragen wird. Die Faser besteht aus einem Mantel mit gleichförmigem Brechungsindex und einem Kern mit einem größeren Brechungsindex als der Brechungsindex des Mantels. Eine optische Faser, deren Brechungsindex sich in der Art einer Stufe an der Grenzfläche zwischen dem Kern und dem Mantel ändert wird im folgenden als Standardfaser bezeichnet. Eine optische Faser, bei der sich der Brechungsindex in dem Kern allmählich ändert, wird als Gradientenfaser bezeichnet. Bekanntlich gibt es zwei Arten von optischen Fasern, die nach der Zahl der sich in ihnen fortpflanzenden Moden klassifiziert werden. Der eine Typ ist die sogenannte Monomode-Faser, in der nur ein einziger Mode (LP[tief]01 Mode) sich fortpflanzt. Obwohl die Monomode-Faser den Vorteil einer breiten Bandbreite (beispielsweise ist die Bandbreite größer als 30 GH[tief]z mal Km) hat,
hat sie den Nachteil, daß die Verbindung oder das Spleißen der Fasern sehr schwierig ist, da der Kerndurchmesser sehr klein ist (beispielsweise liegt der Kerndurchmesser bei einigen µm). Der andere Typ der optischen Faser wird als Multimode-Faser (oder Multimode-Lichtleiter) bezeichnet, wobei in dieser Faser eine Vielzahl von Moden fortschreiten können. Die Multimode-Faser hat den Vorteil eines großen Kerndurchmessers (beispielsweise einige 10 µm). Die Multimode-Faser hat jedoch den Nachteil einer geringen Bandbreite, da die Gruppenverzögerungen der Moden unterschiedlich sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile und Einschränkungen bekannter Fasern zu vermeiden und eine verbesserte Faser zu schaffen, die sowohl eine große Bandbreite als auch einen großen Kerndurchmesser hat.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Hauptanspruch gekennzeichnete Faser gelöst, wobei eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, daß der Exponent kleines Alpha die Ungleichung: 3.2 <= kleines Alpha <= 6 erfüllt.
Die erfindungsgemäße Gradientenfaser hat den Vorteil, daß sie sowohl eine breite Bandbreite als auch einen großen Kerndurchmesser hat. Ein großer Kerndurchmesser erleichtert die Verbindung oder das Spleißen von zwei optischen Fasern erheblich.
Theoretische Überlegungen zu den Eigenschaften optischer Fasern und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Brechungsindex und dem radialen Abstand von der Kernachse in einer Standardfaser;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Brechungsindex und dem radialen Abstand von der Kernachse in einer Gradientenfaser;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Kurvenverläufe von Gruppenverzögerungen von zwei Moden;
Fig. 4 (A), 4 (B) und 4 (C) graphische Darstellungen der Beziehung zwischen der normalisierten Frequenz v und dem Exponenten kleines Alpha für jeden Wert von großes Delta;
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Kurve, die die Verteilung des Brechungsindex in der erfindungsgemäßen Gradientenfaser zeigt;
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die optimalen Werte von kleines Alpha und v zeigt, wenn der Wert von großes Delta von der Wellenlänge abhängt;
Fig. 7 eine Einrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gradientenfaser.
Fig. 1 zeigt den Verlauf des Brechungsindex im Kern und im Mantel der Fasern. Der Brechungsindex im Kern ist größer als der im Mantel, wobei die beiden Brechungsindizes jeweils konstant sind.
Fig. 2 zeigt den Verlauf des Brechungsindex im Kern und den konstanten Brechungsindex im Mantel der Gradientenfaser. Der Brechungsindex n in dem Kern genügt der Gleichung:
n = n[tief]0 {1-großes Delta (r/a)[hoch]kleines Alpha}, (1)
wobei n[tief]0 der Brechungsindex an der Kernachse, r der radiale Abstand von dem Kernmittelpunkt, a der Kernradius, kleines Alpha ein
Exponent und großes Delta die relative Brechungsindexdifferenz zwischen Kern und Mantel bedeutet. Großes Delta ist dabei definiert als:
großes Delta = (n[tief]0 - n[tief]e) / n[tief]0, (2)
wobei n[tief]e der Brechungsindex des Mantels ist. Es ist zu beachten, daß der Brechungsindex des Mantels in dem gesamten Mantel konstant ist.
Bei der Diskussion der Eigenschaften einer Gradientenfaser spielt die normalisierte Frequenz v eine Rolle, die durch die folgende Gleichung definiert ist:
(3)
wobei kleines Lambda die Wellenlänge ist. Dabei muß die Bedingung großes Delta <<1 erfüllt sein.
Eine optische Faser mit einem Wert von v kleiner als 2,405 arbeitet als Monomode-Faser, und eine Faser mit einem Wert v gleich oder größer als 2,405 arbeitet als Multimode-Faser, wobei diese Aussage für Standardfasern gilt. Bei einer Monomode-Faser mit einem gegebenen Wert von v kann man einen größeren Kernradius a dadurch erreichen, daß man den Wert großes Delta verringert. Dies ist aus Gleichung (3) ersichtlich. Obwohl dieses Mittel versucht worden ist, ist die daraus resultierende optische Faser nicht befriedigend, da neue unerwünschte Nachteile, beispielsweise größere Verluste bei Biegungen der Faser, damit verbunden sind. Andererseits kann eine Multimode-Faser einen Wert von v haben, der um einige Zehner größer ist; die Bandbreite der Multimode-Faser ist jedoch, wie bereits erwähnt wurde, zu schmal. Obwohl der Wert von kleines Alpha näherungsweise gleich 2 gewählt wird, um eine breitere Bandbreite in einer Gradientenfaser zu erzielen, ist die auf diese Weise erhältliche Band-
breite immer noch unbefriedigend.
Die Erfindung befasst sich daher mit dem Problem des Kerndurchmessers und der Bandbreite bei Gradientenfasern.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gradientenfaser läßt sich wie folgt beschreiben:
1. Es wird eine Gradientenfaser mit einem Brechungsindexverlauf wie in Fig. 2 verwendet.
2. Der Grundmode LP[tief]01 und der Mode LP[tief]11 der ersten höheren Ordnung bewegen sich simultan fort.
3. Der Wert der normalisierten Frequenz v wird so groß wie möglich gewählt, solange der Wert v kleiner als die Grenzfrequenz (cut-off frequency) von dem Moden LP[tief]21 der zweiten höheren Ordnung ist.
4. Die Brechungsindexverteilung in dem Kern wird so gewählt, daß die Gruppenverzögerung von dem Moden LP[tief]01 mit der Gruppenverzögerung von dem Moden LP[tief]11 zusammenfällt.
Die Brechungsindexverteilung einer erfindungsgemäßen Gradientenfaser ist gegeben durch:
wobei n[tief]0 der Brechungsindex an der Kernachse, a der Kernradius, großes Delta die relative Brechungsindexdifferenz, die durch Gleichung (2) definiert ist, n[tief]e der Brechungsindex des Mantels und kleines Alpha ein Exponent ist.
Im folgenden wird die Gruppenverzögerung kleines Tau[tief]g von linear polarisierten Moden, den sogenannten LP-Moden diskutiert. Die LP-Moden umfassen zwei linearpolarisierte
Spezialfälle von Moden, wobei ein Mode LP[tief]ml definiert ist als HE[tief]m+1,l (großes Theta -Abhängigkeit gegeben durch cos (m+1)großes Theta) und der andere Fall TE[tief]0l oder EH[tief]m-1,l (großes Theta -Abhängigkeit gegeben durch cos (m-1)großes Theta) ist. Zur Ableitung dieser Moden und deren theoretischer Diskussion wird auf: IEEE Trans. MTT, Band 24, Nr. 7 (1976) S. 416 ff. und Applied Optics, Band 10, Nr. 10, Oktober 1971, S. 2252 ff. verwiesen. In der erstgenannten Veröffentlichung wird die Gruppenverzögerung kleines Tau[tief]g für den Grundmoden (LP[tief]01 Mode) oder die Modengruppen erster höherer Ordnung (LP[tief]11 oder HE[tief]21, TE[tief]01 und TM[tief]01 Moden) in der nachfolgenden Formel angegeben, wobei die Potenzreihenentwicklung von großes Delta bis zu der ersten Ordnung in Betracht gezogen wird:
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
wobei c die Lichtgeschwindigkeit, n[tief]g der Gruppenindex an der Faserachse ausgedrückt als n[tief]g = n[tief]0 - kleines Lambda dn[tief]o : d kleines Lambda, und y der Profil-Dispersionsparameter ist, der durch Gleichung (15) definiert ist. u, w und v sind Parameter, die Eigenschaften der optischen Faser angeben, und J bezeichnet die Besselfunktion des ersten Typs, während K die modifizierte Besselfunktion des ersten Typs darstellt. Die Gleichungen (10) und (11) werden in Bezug auf u, w und v in diesem Fall befriedigt
wie folgt:
(10)
(11)
wobei v die oben definierte, normalisierte Frequenz ist. Aus den Gleichungen (10) und (11) können die Konstanten u, w für die Moden LP[tief]01 oder LP[tief]11 bei einer vorgegebenen, normalisierten Frequenz erhalten werden. Das Resultat wird in die Gleichungen (5) bis (9) eingesetzt, um die Gruppenverzögerungsdifferenz kleines Tau[tief]g zu erhalten.
Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Gruppenverzögerung kleines Tau[tief]g von dem Wert v für beide Moden, wobei kleines Alpha = 4,5 und y = 0 ist. Es ist in Fig. 3 zu beachten, daß die Gruppenverzögerungen der beiden Moden bei v = 4,605 zusammenfallen. Dieser Wert von v (= 4,605) ist auch der gleiche Wert wie die Grenzfrequenz v[tief]c2 von dem Moden der zweiten höheren Ordnung. Bei Fig. 3 wird angenommen, daß die Brechungsindexdifferenz großes Delta konstant ist und nicht von der Wellenlänge abhängt. Von den Daten analog zu Fig. 3 ausgehend ist der Bereich von Werten v, bei dem die Bedingung einer größeren Bandbreite als g = 1 GH[tief]z mal Km für gegebene Werte von kleines Alpha und großes Delta erfüllt ist, in den Fig. 4 (A), 4 (B) und 4 (C) gezeigt. Fig. 4 (A) zeigt den Fall für großes Delta = 0,004, Fig. 4 (B) zeigt den Fall für großes Delta = 0,003 und Fig. 4 (C) zeigt den Fall für großes Delta = 0,002. In diesen Figuren zeigen die gestrichelten Linien auf der rechten Seite der Darstellungen die Grenzfrequenz v[tief]c2 der Modengruppe der zweiten höheren Ordnung (LP[tief]21, d.h. HE[tief]31 und EH[tief]11 Moden). Es ist zu beachten, daß eine normalisierte Frequenz, die höher als die Grenzfrequenz v[tief]c2 liegt, nicht ausgenutzt werden kann, da Moden höherer Ordnung ins Spiel gebracht werden, die höher liegen als die Moden der zweiten höheren Ordnung.
In den Fig. 4 (A) bis 4 (C) liegen die Werte für v und kleines Alpha, bei denen die erwünschte Bandbreite erfüllt wird, in einem Bereich, der durch zwei Kurven eingegrenzt wird, die beide den gleichen Wert g haben.
Um eine breitbandige Faser zu erhalten, deren Brechungsindexverteilung durch Gleichung (4) definiert ist, d.h. um beispielsweise eine Bandbreite von 10 GH[tief]zKm zu erzielen, wenn großes Delta = 0,003 ist, kann eine Kombination von v und kleines Alpha in dem Bereich zugelassen werden, der durch die langen gestrichelten Linien umgeben ist, die als g = 10 in Fig. 4 (B) bezeichnet sind. Wenn beispielsweise kleines Alpha = 4,5 ist, ist der Beeich für v gegeben durch 4,5 <= v <= 4,605. Ferner ist zu beachten, daß der größere v-Wert bevorzugt ist, um einen größeren Kerndurchmesser zu erhalten. Mit anderen Worten sollte der Wert v nahe bei der Grenzfrequenz v[tief]c2 für den Moden der zweiten höheren Ordnung liegen unter der Bedingung, daß der Wert v kleiner als die Grenzfrequenz v[tief]c2 ist.
Die zulässige untere Grenze des Wertes kleines Alpha wird unter Berücksichtigung des Wertes v[tief]c2 bestimmt und wird als kleines Alpha = 4,5 ermittelt, wobei bei diesem Wert die Kurve v[tief]c2 die Kurve g = unendlich in den Fig. 4 (A) bis 4 (C) schneidet. Die Kurve g = unendlich bedeutet, daß die Bandbreite unendlich, d. h. die Gruppenverzögerungsdifferenz kleines Tau[tief]d = 0, ist.
Andererseits ist die zulässige Obergrenze für den Wert kleines Alpha durch den Kernradius bestimmt, wenn man die Energieverluste an Biegungen der Faser berücksichtigt. Der Biegungsverlust (Verlust an Energie aufgrund einer Biegung in der optischen Faser) ist bei der Standardfaser genauso groß wie bei der Gradientenfaser. Unter der Bedingung eines gleichen Biegeverlustes entspricht die relative Indexdifferenz großes Delta in einer Gradientenfaser der relativen Indexdifferenz in einer Standardfaser, wie sie durch die folgende, näherungs-
weise Gleichung angegeben wird.
Gleichung (12) zeigt, daß die relative Indexdifferenz in einer Gradientenfaser größer als der Wert großes Delta[tief]e in einer Standardfaser sein muß, wenn die Biegeverluste in beiden Fasertypen als gleich angenommen werden. Mit anderen Worten ist die Erhöhung des Wertes v in einer Gradientenfaser nicht proportional zu der Vergrößerung des Kerndurchmessers, solange der Biegeverlust der Gradientenfaser als gleich groß wie der Biegeverlust bei der Standardfaser angenommen wird.
Folglich wird eine neue normalisierte Frequenz v[tief]e
<NichtLesbar>
die anzeigt, um wieviel der Kerndurchmesser einer Gradientenfaser erhöht wird unter der Bedingung, daß die Biegeverluste bei beiden optischen Fasern damit in Einklang zu bringen sind.
<NichtLesbar>
die anzeigt, um wieviel der Kerndurchmesser einer Gradientenfaser erhöht wird unter der Bedingung, daß die Biegeverluste bei beiden optischen Fasern damit in Einklang zu bringen sind.
Aus der vorstehend erläuterten Theorie kann man die Obergrenze für den Wert kleines Alpha bestimmen als 5,4 (kleines Alpha <= 5,4) unter der Annahme, daß der Kerndurchmesser auf den Wert erhöht wird, der aus 90 % des Wertes v[tief]e für kleines Alpha = 4,5 abgeleitet wird. Kleines Alpha = 5,4 wird wie folgt abgeleitet. In Fig. 4 (B) zeigt der Kreuzungspunkt der Kurve kleines Alpha = 4,5 und der Kurve g = unendlich den Wert v = 4,61. Als nächstes zeigt der Kreuzungspunkt von v = 4,04 (v[tief]e = 3,83 x 0,9 = 3,45) und der Kurve g = unendlich den Wert kleines Alpha = 5,4. Folglich erfüllt der Bereich der Werte kleines Alpha die Ungleichung 4,5 <= kleines Alpha <= 5,4.
Die Struktur der optischen Faser wird so gewählt, daß der Bereich von kleines Alpha die vorstehende Bedingung erfüllt, und daß der Wert von großes Delta in dem erlaubten Beeich bei den ausgewählten Werten von kleines Alpha ist. Für kleines Alpha = 4,5 und v = 4,5 ist beispiels-
weise die relative Indexdifferenz großes Delta[tief]e der erfindungsgemäßen Gradientenfaser etwa gleich 2/3 des entsprechenden Wertes bei früheren Gradientenfasern. Unter der Annahme, daß der Biegeverlust bei der erfindungsgemäßen Gradientenfaser der gleiche ist wie bei einer Standardfaser wird die äquivalente normalisierte Frequenz
die zu einer Vergrößerung des Kerndurchmessers bei einer optischen Faser beiträgt, gleich
Dieser Wert v[tief]e = 3,67 ist nahezu 1,5 mal so groß wie der maximale Wert v = 2,405 bei einer herkömmlichen Monomode-Standardfaser mit stufenförmiger Änderung des Brechungsindexes an der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel. Man kann daher zusammenfassen, daß, wenn die Werte von kleines Lambda, n und der äquivalente Wert von großes Delta vorgegeben sind, der resultierende Kerndurchmesser bei der erfindungsgemäßen Gradientenfaser um das 1,5fache größer sein kann als bei früheren Fasern.
Fig. 5 zeigt die Brechungsindexverteilung der erfindungsgemäßen Gradientenfaser, wobei folgende Werte vorhanden sind:
Wellenlänge = 1,25 µm
Brechungsindex n = 1,4521
Differenz großes Delta = 0,003 +/- 0,00015
Exponent kleines Alpha = 2,45 +/- 0,11
Radius kleines Alpha = 14.94<=2a<=16.54 µm
Außendurchmesser 2b = (130 +/- 1) µm
In Fig. 5 zeigt die Abszisse den Abstand von dem Kernmittelpunkt und die Ordinate den Brechungsindex n. Der schraffierte Bereich zeigt den möglichen Bereich, wo eine Bandbreite von wenigstens 10 GH[tief]z mal Km erreicht wird.
Es ist zu beachten, daß bei den vorstehenden Erläuterungen angenommen wurde, daß der Wert großes Delta unabhängig von Wellenlänge kleines Lambda ist. Der Wert großes Delta hängt jedoch in einem geringen Maße von der Wellenlänge ab. Die Änderung des Wertes großes Delta wird durch den Profil-Dispersionsparameter y ausgedrückt, der in Gleichung (5) auftaucht.
y = -(2n[tief]0/n[tief]g) (kleines Lambda/großes Delta) (d großes Delta/d kleines Lambda) (14)
wobei n[tief]g der Gruppenindex an dem Kernmittelpunkt ist.
Fig. 6 zeigt die mögliche Untergrenze kleines Alpha[tief]0 des Wertes kleines Alpha und den Wert v[tief]0, der derjenige Wert von v ist, an dem
<NichtLesbar>
<NichtLesbar>
= kleines Alpha[tief]0 ist, wenn y mit berücksichtigt wird. Es ist in Fig. 6 zu beachten, daß der Wert kleines Alpha bei y = 0 selbstverständlich kleines Alpha[tief]0 = 4,5 ist. Aus Fig. 6 ist ebenfalls zu ersehen, daß der Bereich von kleines Alpha[tief]0 von 3,2 bis 6 geht, wenn y sich von -0,3 bis 0,3 ändert. Die Kurve von Fig. 6 kann mit derselben Methode erhalten werden, wie im Zusammenhang mit den Fig. 4 (A) bis 4 (C) erläutert wurde unter der Annahme, daß der Wert großes Delta = 0,2 bis 0,3 % beträgt.
Fig. 7 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gradientenfaser durch das CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition: chemische Abscheidung aus der Dampfphase), siehe US-PS 3 711 262. In Fig. 7 sind drehbare Rahmen 11a, 11b dargestellt, die von einem Motor 18 gedreht werden. Zwischen den Rahmen ist ein hohles Rohr 10 aus SiO[tief]2 montiert und dreht sich in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung. Ein verschiebbarer Brenner 12 bewegt sich in horizontaler Richtung entlang der Schraube 17, um das hohle Rohr 10 zu beheizen. Einige Gase, beispielsweise Ge, P, Al oder B werden in das hohle Rohr 10 durch das Rohr 13 eingeführt, und eine dünne Schicht wächst an der Innenwand des hohlen Rohres. Diese auf der Innenseite gewachsene Schicht dient dann als Kern für eine optische Faser. In dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Einrichtung wird das in das hohle Rohr 10 eingeführte Gas aus GeCl[tief]4, O[tief]2 und SiCl[tief]4 gebildet. Im übrigen ist ein Ständer 14 vorgesehen, um die Drehrahmen, den Brenner, das hohle Rohr und den Motor zu tragen. Ein Behälter 15, der das SiCl[tief]4 enthält, wird von einem weiteren Gestell 16 getragen. Nachdem die Innenschicht in dem hohlen Rohr voll ausgewachsen ist, wird das Rohr 10 ausgezogen, um eine dünne, lange
optische Faser zu bilden. Durch allmähliche Erhöhung der Konzentration des Dotierungsmittels ist der Brechungsindex des mittleren Teiles des Kernes größer als der des Randbereiches des Kerns. Folglich kann die gewünschte Brechungsindexverteilung durch Steuerung der Konzentration des Dotierungsmittels erhalten werden.
Ein anderen Verfahren zur Herstellung von optischen Fasern, beispielsweise VAD-Verfahren (Vapor Phase Axial Deposition: axiale Abscheidung aus der Dampfphase), siehe US-PS 4 062 665, steht ebenfalls zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gradientenfaser zur Verfügung.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die erfindungsgemäße Gradientenfaser eine solche Struktur hat, daß der Exponent kleines Alpha in dem Bereich 3,2<=kleines Alpha<=6.0 liegt, und daß der Wert kleines Alpha und die normalisierte Frequenz v so gewählt sind, daß die Gruppenverzögerung von dem Grundmoden LP[tief]01 auf die Gruppenverzögerung des Moden LP[tief]11 der ersten höheren Ordnung abgestimmt ist. Daher hat die erfindungsgemäße Gradientenfaser eine breite Bandbreite und einen großen Kerndurchmesser, der nahezu 1,5 mal so groß sein kann wie bei herkömmlichen Monomode-Standardfasern mit stufenförmiger Änderung des Brechungsindex an der Grenze zwischen Kern und Mantel. Folglich kann eine große axiale Fehlausrichtung zugelassen werden, wenn die erfindungsgemäßen Gradientenfasern miteinander gekuppelt werden oder, wenn die Faser mit einer anderen optischen Einrichtung gekuppelt wird.
Claims (6)
1. Optische Gradientenfaser mit einem Kern und einem Mantel, der den Kern koaxial umgibt, wobei die Brechungsindexverteilung n in Abhängigkeit von dem radialen Abstand r von der Kernachse gegeben ist durch:
wobei n[tief]0 der Brechungsindex an dem Mittelpunkt des Kerns, a der Kernradius, kleines Alpha ein Exponent, großes Delta = (n[tief]0-n[tief]e)/n[tief]0 und n[tief]e der Brechungsindex des Mantels ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert kleines Alpha und die normalisierte Frequenz v (=
wobei kleines Lambda die Wellenlänge ist) so gewählt sind, daß die Gruppenverzögerung von dem Grundmoden gleich der Gruppenverzögerung von dem Moden der ersten höhe-
ren Ordnung ist.
2. Gradientenfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert kleines Alpha gleich oder größer als 3,2 ist.
3. Gradientenfaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert kleines Alpha gleich oder größer als 4,5 ist.
4. Gradientenfaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert kleines Alpha gleich oder kleiner als 6,0 ist.
5. Gradientenfaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert kleines Alpha gleich oder kleiner als 5,4 ist.
6. Gradientenfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert kleines Alpha im Bereich von 2,3 bis 6,0 liegt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6851377A JPS543553A (en) | 1977-06-10 | 1977-06-10 | Optical line |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2825412A1 true DE2825412A1 (de) | 1978-12-14 |
DE2825412B2 DE2825412B2 (de) | 1981-04-16 |
DE2825412C3 DE2825412C3 (de) | 1981-11-26 |
Family
ID=13375863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2825412A Expired DE2825412C3 (de) | 1977-06-10 | 1978-06-09 | Optische Gradientenfaser |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4204745A (de) |
JP (1) | JPS543553A (de) |
DE (1) | DE2825412C3 (de) |
FR (1) | FR2394100A1 (de) |
GB (1) | GB1589006A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4001781C1 (de) * | 1990-01-23 | 1991-02-21 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5443749A (en) * | 1977-09-13 | 1979-04-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Wide range oprical fiber |
US4406517A (en) * | 1979-01-02 | 1983-09-27 | Corning Glass Works | Optical waveguide having optimal index profile for multicomponent nonlinear glass |
US4260221A (en) * | 1979-03-16 | 1981-04-07 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Multimode fiber with z-dependent index profile |
JPS5831566B2 (ja) * | 1980-08-01 | 1983-07-07 | 日本電信電話株式会社 | 低次モ−ド光フアイバ |
CA1205307A (en) * | 1981-12-07 | 1986-06-03 | Venkata A. Bhagavatula | Low dispersion, low-loss single-mode optical waveguide |
FR2519774A1 (fr) * | 1982-01-08 | 1983-07-18 | Quartz & Silice | Fibres optiques a grande bande passante |
US4516826A (en) * | 1983-04-21 | 1985-05-14 | At&T Technologies, Inc. | Single mode lightguide fiber having a trapezoidal refractive index profile |
US4560247A (en) * | 1983-07-01 | 1985-12-24 | Quartz Et Silice | Large bandwidth optical fibers |
JPS62147405A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-07-01 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Gi形コアロツド |
US4889404A (en) * | 1987-09-09 | 1989-12-26 | Corning Incorporated | Asymmetrical bidirectional telecommunication system |
US4877304A (en) * | 1987-09-09 | 1989-10-31 | Corning Incorporated | Few-mode/single-mode fiber |
US5175785A (en) * | 1991-05-02 | 1992-12-29 | Ensign-Bickford Optical Technologies, Inc. | Optical waveguides having reduced bending loss and method of making the same |
US5329607A (en) * | 1992-02-28 | 1994-07-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Pure-silica core dual-mode optical fiber |
US5729645A (en) * | 1996-08-13 | 1998-03-17 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Graded index optical fibers |
US7656578B2 (en) * | 1997-03-21 | 2010-02-02 | Imra America, Inc. | Microchip-Yb fiber hybrid optical amplifier for micro-machining and marking |
US7576909B2 (en) | 1998-07-16 | 2009-08-18 | Imra America, Inc. | Multimode amplifier for amplifying single mode light |
US6275512B1 (en) | 1998-11-25 | 2001-08-14 | Imra America, Inc. | Mode-locked multimode fiber laser pulse source |
KR100769268B1 (ko) | 2000-09-11 | 2007-10-23 | 피렐리 에스피에이 | 다수의 사용자 장비에 신호를 분배하기 위한 신호 분배 네트워크 및 이를 위한 광파이버 및 광케이블 |
IT1318846B1 (it) * | 2000-09-11 | 2003-09-10 | Pirelli Cavi E Sistemi Spa | Rete di distribuzione di segnali ad una pluralita' di apparecchiatureutente. |
JP3845260B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2006-11-15 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバおよび光伝送路 |
US7336877B2 (en) * | 2004-08-31 | 2008-02-26 | Corning Incorporated | Broadband optical fiber |
KR100672010B1 (ko) * | 2005-04-13 | 2007-01-22 | 한국과학기술원 | 광섬유와 이를 이용한 광가입자망, 구내 정보 통신망 및통신용 광부품 |
US7406237B2 (en) * | 2006-02-21 | 2008-07-29 | Corning Incorporated | Multiband optical fiber |
JP2010078701A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 光ファイバの接続構造およびシングルモードファイバ |
US20100154478A1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-06-24 | Panduit Corp. | Multimode fiber having improved index profile |
US20100269952A1 (en) * | 2009-04-23 | 2010-10-28 | Villanova University | Process and apparatus for filling microstructured fibers via convection based pressure driven technique |
US8351027B2 (en) | 2009-06-15 | 2013-01-08 | Panduit Corp. | Method and metric for selecting and designing multimode fiber for improved performance |
DE102009042207A1 (de) * | 2009-09-18 | 2011-04-21 | Ludwig-Maximilians-Universität München | Wellenlängenabstimmbare Lichtquelle |
JP5394344B2 (ja) * | 2010-09-17 | 2014-01-22 | 日本電信電話株式会社 | 数モードファイバおよび数モードファイバの設計方法 |
WO2023038769A1 (en) * | 2021-09-09 | 2023-03-16 | Corning Incorporated | Optical fibers for single mode and few mode vcsel-based optical fiber transmission systems |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3711262A (en) | 1970-05-11 | 1973-01-16 | Corning Glass Works | Method of producing optical waveguide fibers |
US4062665A (en) | 1976-04-06 | 1977-12-13 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Continuous optical fiber preform fabrication method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3904268A (en) * | 1974-11-15 | 1975-09-09 | Corning Glass Works | Optical waveguide having optimal index gradient |
JPS51113641A (en) * | 1975-03-28 | 1976-10-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Low order mode propagation photo fiber |
US4006962A (en) * | 1975-05-27 | 1977-02-08 | Corning Glass Works | Communication system having low dispersion glass optical waveguide |
US4057320A (en) * | 1976-07-26 | 1977-11-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical fiber waveguide having minimum modal dispersion |
-
1977
- 1977-06-10 JP JP6851377A patent/JPS543553A/ja active Granted
-
1978
- 1978-05-30 GB GB24078/78A patent/GB1589006A/en not_active Expired
- 1978-06-09 DE DE2825412A patent/DE2825412C3/de not_active Expired
- 1978-06-09 FR FR787817346A patent/FR2394100A1/fr active Granted
- 1978-06-12 US US05/914,548 patent/US4204745A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3711262A (en) | 1970-05-11 | 1973-01-16 | Corning Glass Works | Method of producing optical waveguide fibers |
US4062665A (en) | 1976-04-06 | 1977-12-13 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Continuous optical fiber preform fabrication method |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Applied Optics, Vol. 16, No. 1, Jan. 1977, S. 108-112 * |
IEEE Trans. MTT, Vol. MTT-24, No. 7, July 1976, S. 416-421 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4001781C1 (de) * | 1990-01-23 | 1991-02-21 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2394100A1 (fr) | 1979-01-05 |
JPS5625647B2 (de) | 1981-06-13 |
JPS543553A (en) | 1979-01-11 |
FR2394100B1 (de) | 1982-07-16 |
US4204745A (en) | 1980-05-27 |
DE2825412B2 (de) | 1981-04-16 |
GB1589006A (en) | 1981-05-07 |
DE2825412C3 (de) | 1981-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2825412A1 (de) | Optische gradientenfaser | |
DE3232194C2 (de) | ||
DE602004013238T2 (de) | Multimode-Gradientenfaser und Herstellungsverfahren dafür | |
DE69824525T2 (de) | Mantelgepumpte Faserstrukturen | |
DE2922665C2 (de) | ||
DE3307874C2 (de) | ||
CH639495A5 (de) | Optischer wellenleiter. | |
DE3312698A1 (de) | Monomode-faser | |
DE2408300A1 (de) | Stossverbundenes optisches faserpaar | |
DE2550524A1 (de) | Wellenleiter fuer optische wellenenergie | |
EP0054226B1 (de) | Wellenleiter und ein Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE3812140A1 (de) | Monomode-lichtleitfaser | |
DE2733234A1 (de) | Kreissymmetrischer optischer faser-wellenleiter | |
EP0182033A2 (de) | Schmalbandiger Lasersender | |
DE2733872A1 (de) | Optische faser | |
DE3221836A1 (de) | Einzelmodenfaser | |
DE2615534B2 (de) | Fuer die nachrichtenuebertragung geeignete lichtleitfaser mit gradientenprofil aus mehrkomponentenglaesern mit angepasstem ausdehnungskoeffizienten zwischen glaskern und glasmantel sowie verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2909390A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer multikanal-lichtleitfaser | |
DE69938212T2 (de) | Optimierte dispersionsverschobene monomodige optische Faser für hohe Datenraten | |
EP0356872B1 (de) | Verfahren zum Ändern des Fleckdurchmessers von Monomode-Stufenfasern | |
EP0413387A1 (de) | Polarisationshaltige einwellige optische Faser | |
EP0198118B1 (de) | Einwelliger Lichtwellenleiter aus Quarzglas und Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP0216212A2 (de) | Externer optischer Resonator für einen Halbleiterlaser | |
DE2735312C2 (de) | Monomodelichtleiter | |
DE3700565A1 (de) | Lichtwellenleiter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE CORP., TOKIO/TOKYO, |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: DERZEIT KEIN VERTRETER BESTELLT |