DE3689472T2 - Wellenleiter-Kommunikations- und Sensorsysteme. - Google Patents

Wellenleiter-Kommunikations- und Sensorsysteme.

Info

Publication number
DE3689472T2
DE3689472T2 DE3689472T DE3689472T DE3689472T2 DE 3689472 T2 DE3689472 T2 DE 3689472T2 DE 3689472 T DE3689472 T DE 3689472T DE 3689472 T DE3689472 T DE 3689472T DE 3689472 T2 DE3689472 T2 DE 3689472T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
radiation
fiber
optical fiber
optical radiation
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE3689472T
Other languages
English (en)
Other versions
DE3689472D1 (de
Inventor
Leonard George Cohen
John Hegarty
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by American Telephone and Telegraph Co Inc filed Critical American Telephone and Telegraph Co Inc
Publication of DE3689472D1 publication Critical patent/DE3689472D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3689472T2 publication Critical patent/DE3689472T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0126—Opto-optical modulation, i.e. control of one light beam by another light beam, not otherwise provided for in this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
    • G01D5/35341—Sensor working in transmission
    • G01D5/35348—Sensor working in transmission using stimulated emission to detect the measured quantity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/3537—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself
    • G01D5/3538—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself using a particular type of fiber, e.g. fibre with several cores, PANDA fiber, fiber with an elliptic core or the like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
    • G01K11/3213—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering using changes in luminescence, e.g. at the distal end of the fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/011—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Kommunikations- und Sensorsysteme, die Wellenleiter, beispielsweise optische Fasern enthalten. Genauer betrifft die Erfindung ein lokales Netzwerk (LAN) mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einen optischen Sensor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 2.
    • 2. Stand der Technik
  • Wellenleiter werden zur Führung elektromagnetischer Strahlung benutzt. Dazu gehören optische Fasern, die in typischer Weise einen Kern und einen Mantel enthalten und im allgemeinen aus Quarzglas hergestellt werden. Da der Kern in üblicher Weise mit höherem Brechungsindex als der Mantel hergestellt ist, wird elektromagnetische Strahlung auf grund innerer Totalreflexion im wesentlichen auf den Kern begrenzt und durch diesen geführt.
  • Optische Fasern werden in einem weiten Bereich optischer Kommunikations- und Sensorsystems benutzt oder sind hierfür vorgeschlagen worden. Bei der erstgenannten Kategorie ist eine der vielversprechenden Anwendungen optischer Fasern ein optischer Datenbus, der die Eingangs/Ausgangs (I/O) -Geräte, beispielsweise Rechnerterminals, eines lokalen Netzwerks (LAN) verbindet. (Ein LAN ist ein Kommunikationssystem mit Vielfachzugriff, bei dem zwei oder mehrere I/O-Geräte, beispielsweise Computerterminals. Mit einer zentralen Prozessoreinheit und/oder miteinander über eine Datenverbindung miteinander verbunden sind.) Das heißt, jedes I/O-Gerät eines Optikfaser-LAN enthält eine optische Quelle und einen optischen Detektor zur Erzeugung bzw. Feststellung optischer Signale, wobei der Optikfaser-Datenbus diese optischen Signale zwischen den I/O-Geräten überträgt.
  • Ein Optikfaser-LAN muß notwendigerweise optische Anzapfungen besitzen, um optische Signale aus dem Optikfaser-Datenbus zu entnehmen und jedem I/O-Gerät zuzuführen sowie optische Koppler zur Einkopplung optischer Signale von jedem I/O-Gerät in den Optikfaser-Datenbus. Es wird eine Vielzahl von Anzapfungen heute verwendet, und zwar einschließlich von invasiven Anzapfungen (Anzapfungen, die ein Einschneiden in den Optikfaser- Datenbus erfordern) und nicht invasiven Anzapfungen. Die letztgenannten werden im allgemeinen bevorzugt, um eine Verschlechterung der Stärke des Datenbus zu vermeiden. Ausführungsbeispiele für nicht invasive Anzapfungen enthalten eine oder mehrere enge Krümmungen (typischerweise mit einem Krümmungsradius von mehreren Zentimetern) im Optikfaser-Datenbus, die dazu führen, daß optische Signalleistung aus dem Datenbus abgestrahlt wird. Eine ähnliche Einrichtung ist beschrieben in EP-A-0 221 560, die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht worden ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel für einen heute benutzten optischen Koppler, der für die Einkopplung optischer Signale in einen und für die Anzapfung optischer Signale aus einem Optikfaser-Datenbus brauchbar ist, enthält zwei optische Fasern 10 und 20 (vgl. Fig. 1). In typischer Weise wird der Koppler durch Entfernen eines genügend großen Mantelteils von jedem der beiden Fasern hergestellt, so daß, wenn die sich ergebenden Faseroberflächen in Kontakt gebracht werden, die beiden Kerne der optischen Fasern relativ dicht zueinander kommen (bis zu einigen wenigen Kerndurchmessern oder in Kontakt). Dann werden die beiden Kerne sorgfältig zueinander ausgerichtet, um einen gewünschten optischen Koppelwirkungsgrad zu erreichen, indem die beiden optischen Fasern entlang ihrer geschnittenen Oberflächen aneinander gleiten. Zum Schluß werden die geschnittenen Oberflächen durch beispielsweise eine Wärmebehandlung miteinander verschmolzen. Die Einkopplung eines optischen Signals aus einem I/O-Gerät in einen Optikfaser-Datenbus kann dann dadurch erreicht werden, daß der Optikfaser-Datenbus aufgeschnitten und eine der Fasern des optischen Kopplers, beispielsweise die optische Faser 10, mit dem geschnittenen Teil des Datenbus verspleißt wird. Beim Einführen eines optischen Signals aus einem I/O-Gerät in die optische Faser 20 wird dann ein Teil des diesem optischen Signal zugeordneten, austretenden Feldes sich in den Kern der Faser 10 erstrecken und folglich in den Kern des Optikfaser-Datenbus eingekoppelt werden. (Das austretende Feld ist der exponentiell abfallende Teil der elektromagnetischen, durch eine optische Faser geführten Strahlung, der sich über den Kern hinaus und in den Mantel der Faser erstreckt).
  • Der oben beschriebene optische Koppler ist zwar brauchbar, hat aber eine Anzahl von Nachteilen. Beispielsweise ist das Verbinden des Kopplers mit einem Optikfaser-Datenbus ein invasiver Vorgang, d. h., der Bus muß geschnitten werden, wodurch notwendigerweise die physikalische Unversehrtheit des Bus beeinträchtigt wird. Außerdem stellt die Herstellung des optischen Kopplers (der im Betrieb integraler Teil des Optikfaser- Datenbus wird) einen zusätzlichen Schritt bei der Herstellung des Optikfaser-Datenbus dar. Dadurch werden die Kompliziertheit und der Aufwand für die Herstellung des Optikfaser-Datenbus wesentlich erhöht. Darüber hinaus bedeutet die Hinzufügung eines neuen Benutzers zum LAN das Einspleißen eines optischen Kopplers in den Optikfaser-Datenbus (ein Vorgang, der in typischer Weise nach Installation des Optikfaser-Datenbus stattfindet), was im allgemeinen eine Betriebsunterbrechung nötig macht. Wichtig ist, daß die beiden Spleißstellen bei der Verbindung eines optischen Kopplers mit einem Optikfaser-Datenbus in typischer Weise eine kombinierte optische Dämpfung von etwa 0,5 dB besitzen. Außerdem wird ein Teil eines durch den Optikfaser-Datenbus geführten, optischen Signals notwendigerweise in jeden optischen Koppler (einschließlich derjenigen, für die das Signal nicht bestimmt ist) eingekoppelt, wobei jede solche Kopplung in typischer Weise einen Verlust von etwa 0,5 dB bedeutet. (Es tritt außerdem ein zusätzlicher Verlust in Verbindung mit jedem optischen Koppler von ebenfalls typisch etwa 0,5 dB auf, der bis jetzt noch unerklärt geblieben ist.) Die Hinzufügung eines neuen Benutzers führt also zu einer beachtlichen und kumulativen Erhöhung der Dämpfung. Tatsächlich sind die Spleißdämpfung, die Koppeldämpfung und andere (bisher unerklärte) Dämpfungen so hoch, daß die Gesamtzahl der LAN-Benutzer in typischer Weise auf nicht mehr als etwa 20 beschränkt ist.
  • Wie oben erwähnt, sind optische Fasern auch zur Verwendung in Sensoren vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist ein Typ einer Faser, die potentiell als verteilter Sensor brauchbar ist (ein Sensor, der Anregungen an einer Vielzahl von im Abstand angeordneten Punkten oder Bereichen feststellen kann), eine mit Kunststoff beschichtete Quarzglasfaser (PCS). Bei Verwendung als verteilter Sensor enthält eine PCS-Faser in typischer Weise einen Quarzglaskern 30 (vgl. Fig. 2) sowie einen Kunststoffmantel 40, der verteilte aktive Kerne oder Zentralen aufweist, beispielsweise Neodym oder Oxazinperchlorat. Wenn die aktiven Kerne einer äußeren Anregung ausgesetzt werden, beispielsweise einer Änderung der Umgebungstemperatur oder einer Konzentrationsänderung einer Chemikalie, sprechen die aktiven Kerne durch Änderung ihrer optischen Absorption an. Durch Übertragung derjenigen Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung, deren Intensität mit Wahrscheinlichkeit durch diese Änderung der Absorption beeinflußt wird, und durch Detektieren der Intensitäten bei diesen Wellenlängen läßt sich das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Anregung leicht bestimmen. Weiterhin kann durch Reflexion dieser Wellenlängen zurück durch die Faser bis zu ihrem Ursprungspunkt und Anwendung der üblichen Technik einer optischen Reflektometrie im Zeitbereich (OTDR) die Position der Anregung über die Länge der Faser ebenfalls leicht bestimmt werden. (Bezüglich der OTDR wird hingewiesen auf beispielsweise M. Barnoski und S. Personick, "Messungen an Faseroptiken", Proceedings of IEEE, Band 66, Nr. 4, Seiten 429-441, 1978.) Obwohl mit aktiven Kernen dotierte PCS-Fasern sicherlich als verteilte Sensoren brauchbar sind, sind sie hinsichtlich ihrer räumlichen Auflösung beschränkt, d. h., ihre Fähigkeit, die räumliche Ausdehnung einer Anregung aufzulösen, ist nicht besser als etwa 50 m. Demgemäß kann der Ort von Anregungen nur bis innerhalb etwa 50 m bestimmt werden. Außerdem ist eine OTDR-Vorrichtung außerordentlich teuer (sie kostet typisch zwischen zehn- und zwanzigtausend Dollar).
  • Die mit der Entwicklung optischer Fasersysteme beschäftigten Fachleute haben daher bis heute ohne Erfolg nach Optikfaser-LANs gesucht, bei denen die optischen Koppler ohne Verschlechterung der physikalischen Unversehrtheit des Optikfaser-Datenbus hergestellt werden können, ferner ohne die Kompliziertheit bei der Herstellung des Optikfaser-Datenbus zu erhöhen und ohne daß dämpfungserzeugende Spleißstellen sowie Betriebsunterbrechungen erforderlich sind. Darüber hinaus haben Entwicklungsingenieure für optische Fasersysteme bisher ebenfalls ohne Erfolg nach verteilten Optikfaser-Sensoren gesucht, die sowohl verhältnismäßig billig sind als auch räumliche Auflösungen wesentlich kleiner als etwa 50 m haben.
  • Ein Aufsatz "Applied Optics", Band 16, Nr. 1, Januar 1977, Seiten 23-24 von Matsuda et al. ist generell auf eine Photo-induzierte Sperrung von geführtem Licht in Farbstoff-dotierten Polyurethanfilmen gerichtet. Der Absorptionsmechanismus innerhalb der Filme ist ein verhältnismäßig langsamer Prozeß, so daß eine solche Anordnung nicht für eine Verwendung in optischen Übertragungssystemen mit hohen Bitraten geeignet ist. Darüber hinaus wird diese Anordnung in Lesesystemen verwendet.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Zur Überwindung der oben erläuterten Probleme schafft die Erfindung ein lokales Netzwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Ferner stellt die des Anspruchs 10 bereit.
  • Zusätzlich zu dem Wellenleiter enthält das System nach der Erfindung eine optische Quelle, die elektromagnetische Strahlung mit im wesentlichen konstanter Intensität aussenden kann. Der Wellenleiter steht in optischer Verbindung mit der optischen Quelle und führt demgemäß wenigstens einen Teil der von der Quelle ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung.
  • Es ist wichtig, daß der Wellenleiter ein Material enthält, das wenigstens einen Teil der vom Wellenleiter geführten elektromagnetischen Strahlung mit im wesentlichen konstanter Intensität absorbiert. Diese Absorption tritt jedoch nur auf, nachdem das Material Energie absorbiert hat, beispielsweise elektromagnetische Strahlung (verschieden von der geführten Strahlung) oder Wärme aus einem gerichteten Energiestrahl, der von einer Energiequelle außerhalb des Wellenleiters ausgesendet wird. Alternativ tritt eine Strahlungsabsorption unter Ansprechen auf eine Kombination einer Energieabsorption und einer Anregung auf, beispielsweise einer Änderung der Umgebungstemperatur oder einer Änderung der Konzentration für eine chemische Art in der Nähe des Wellenleiters.
  • Ein optisches Signal wird entsprechend der Erfindung nicht invasiv in den Wellenleiter eingekoppelt, in dem eine Strahlung mit im wesentlichen konstanter Intensität aus der optischen Quelle in den Wellenleiter gekoppelt wird. Die Intensität dieser Strahlung wird dann selektiv verringert, indem man selektiv einen gerichteten Energiestrahl oder eine Kombination eines Energiestrahls und einer Anregung auf den Wellenleiter auftreffen läßt, um das gewünschte optische Signal zu erzeugen.
  • Beispielsweise enthält bei dem Ausführungsbeispiel eines Optikfaser-LAN nach der Erfindung jedes I/O-Gerät im System selbst eine Energiequelle. Außerdem enthält die optische Faser Material, das nach Absorption von Energie aus einem gerichteten Energiestrahl, der von einer der Energiequellen ausgesendet wird, wenigstens einen Teil der elektromagnetischen, durch die optische Faser geführten Strahlung mit im wesentlichen konstanter Intensität. Durch Modulation der Intensität des von seiner Energiequelle ausgesendeten Energiestrahls kann ein I/O-Gerät ein optisches Signal in der optischen Faser erzeugen, ohne daß die Faser geschnitten werden muß und ohne daß dämpfungserzeugende Spleißstellen erforderlich sind. Es ist wichtig, daß das strahlungsabsorbierende Fasermaterial auf einfache Weise während der Herstellung in die Faser eingebracht werden kann, ohne daß die Kosten oder die Kompliziertheit der Faserherstellung wesentlich ansteigen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel für eine Optikfaser-Sensor nach der Erfindung werden eine oder mehrere Energiequellen an gewählten Stellen über die Länge der Faser angeordnet. Die optische Faser enthält wiederum Material, das wenigstens einen Teil der geführten elektromagnetischen Strahlung nach Absorption von Energie aus einem gerichteten Energiestrahl absorbiert, der von einer der Energiequellen ausgesendet wird. Der Grad der Absorption wird jedoch durch das Vorhandensein (oder die Abwesenheit) sowie die Stärke einer äußeren Anregung bestimmt. Alternativ absorbiert das Material die geführte Strahlung, aber erst nachdem sowohl Energie aus einem Energiestrahl absorbiert worden und eine Anregung aufgetreten ist. Das Vorhandensein einer Anregung (falls vorhanden) entspricht also einer geänderten Verringerung oder alternativ nur einer Verringerung bei der Intensität der geführten Strahlung. Außerdem entspricht der Ort der Anregung der Position desjenigen Faserteils, auf den Energie aus einer Energiequelle auftrifft. Es ist bedeutsam, daß die erreichbare räumliche Auflösung gerade gleich der Breite des von der Energiequelle emittierten Energiestrahls ist, die auf einfache Weise kleiner als ein Zentimeter oder selbst kleiner als ein Millimeter gemacht werden kann. Dadurch, daß keine OTDR-Ausrüstung vorhanden ist, wird der erfindungsgemäße Sensor verhältnismäßig billig.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines konventionellen Optikkopplers;
  • Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer dotierten, mit Kunststoff umhüllten Quarzglasfaser, die als verteilter Sensor brauchbar ist;
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung des optischen Systems nach der Erfindung;
  • Fig. 4 die Energiepegel des strahlungsabsorbierenden Materials, das für die Erfindung brauchbar ist;
  • Fig. 5 den Aufbau optischer Fasern, die für die Erfindung zweckmäßig sind;
  • Fig. 6 ein gemessenes optisches Signal, das bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt wird.
    • Ins einzelne gehende Beschreibung
  • Wie oben erläutert betrifft die Erfindung ein System mit einem Wellenleiter, beispielsweise einer optischen Faser, bei dem optische Signale nicht invasiv in den Wellenleiter an jedem Punkt entlang seiner Länge eingekoppelt werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Informationen.
  • Entsprechend dem Übertragungsverfahren nach der Erfindung wird eine elektromagnetische Strahlung mit im wesentlichen konstanter Intensität in ein Medium eingekoppelt, das wenigstens teilweise für die Strahlung transparent ist, beispielsweise ein Wellenleiter, und ein strahlungsabsorbierendes Material enthält. Eine Information wird dann der Strahlung dadurch überlagert, daß man auf das Medium einen gerichteten Energiestrahl auftreffen läßt oder eine Kombination aus einem Energiestrahl und einer Anregung, der eine wenigstens teilweise Absorption der Strahlung durch das Material induziert. Beispielsweise wird entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ein optisches Signal in einer optischen Faser erzeugt, indem elektromagnetische Strahlung im wesentlichen konstanter Intensität in die Faser eingekoppelt wird und man dann auf die Faser einen gerichteten Energiestrahl aus einer Energiequelle außerhalb der Faser auftreffen läßt, oder eine Kombination aus einem Energiestrahl und einer Anregung. Der Energiestrahl oder der Energiestrahl und die Anregung dienen zur Induzierung einer wenigstens teilweisen Absorption der elektromagnetischen Strahlung durch Material in der Faser, um das gewünschte Signal zu erzeugen.
  • Gemäß Fig. 3 enthält das erfindungsgemäße System 50 eine optische Quelle 60, die elektromagnetische Strahlung 65 im wesentlichen konstanter Intensität abstrahlen kann, beispielsweise einen Dauerstrichlaser. (Für die Zwecke der Erfindung bedeutet der Ausdruck "im wesentlichen konstante Intensität", daß eine Abweichung der Intensität der von der Quelle 60 emittierten Strahlung 65 von der zeitlich gemittelten Intensität (gemittelt über die Zeit, während der optische Signale in dem nachfolgend beschriebenen Wellenleiter detektiert werden sollen) gleich oder kleiner als etwa 1% der zeitlich gemittelten Intensität ist.) Das System 50 enthält außerdem einen Wellenleiter 70, der zur Erläuterung hier als optische Faser angenommen werden soll. Die Faser 70 steht in optischer Verbindung mit der Quelle 60 und kann demgemäß wenigstens einen Teil der emittierten Strahlung 65 führen. Diese optische Verbindung wird beispielsweise dadurch erreicht, daß die Quelle 60 mit einem Ende der optischen Faser 70 ausgerichtet wird und man die elektromagnetische Strahlung 65 in die Faser 70 richtet. Alternativ kann, wenn beispielsweise die optische Faser 70 eine geschlossene Faserschleife ist, die optische Verbindung mit Hilfsmitteln erreicht werden, beispielsweise mit einem konventionellen Optikkoppler.
  • Entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet das System 50 ein LAN, das zusätzlich zur Quelle 60 und Faser 70 zwei oder mehrere I/O-Geräte (nicht gezeigt) enthält, das heißt Geräte, die Signale erzeugen und empfangen können. Solche Geräte enthalten beispielsweise Rechner, Rechnerterminals und optoelektronische Bauteile. (Ein optoelektronisches Bauteil ist ein Bauteil, das optische Ausgangssignale unter Ansprechen auf ein elektrisches Eingangssignal oder umgekehrt erzeugt, beispielsweise ein Halbleiterlaser.) Es ist wichtig, daß jedes I/O-Gerät eine Quelle 80 (in Fig. 3 dargestellt) für Energie enthält, beispielsweise elektromagnetische Strahlung (verschieden von der elektromagnetischen Strahlung 65) oder Wärme, die einen gerichteten Strahl 85 dieser Energie auf einen gewählten Teil der optischen Faser 70 auftreffen lassen kann. Außerdem enthält die optische Faser 70 Material, das wenigstens einen Teil der geführten elektromagnetischen Strahlung 65 absorbieren kann, aber erst, nachdem Energie aus einem Energiestrahl 85 aufgetroffen und absorbiert worden ist. Dieses Material ist entweder in gewählten Teilen der optischen Faser 70 enthalten, die für die Energiestrahlen 85 zugänglich sind, oder ist über die gesamte Länge der Faser 70 verteilt. Dadurch kann jedes I/O-Gerät die Intensität der geführten elektromagnetischen Strahlung 65 modulieren, um ein von der Faser 70 geführtes optisches Signal zu erzeugen, und zwar indem auf einen Teil der optischen Faser 70 ein Energiestrahl 85 aufgebracht wird, dessen Intensität entsprechend moduliert ist. Ein solches optisches Signal wird durch die anderen I/O-Geräte unter Verwendung beispielsweise konventioneller, nicht invasiver optischer Anzapfungen oder konventioneller optischer Detektoren festgestellt.
  • Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt das System 50 einen Sensor dar, der zusätzlich zur Quelle 60 und optischen Faser 70 eine oder mehrere Energiequellen 80 enthält, die an gewählten Stellen über die Länge der Faser 70 angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die optische Faser 70 Material, das wenigstens einen Teil der geführten elektromagnetischen Strahlung 65 absorbiert, nachdem Energie aus einem der gerichteten Energiestrahlen 65 aufgetroffen und absorbiert worden ist. Der Grad der Absorption wird jedoch durch das Vorhandensein (oder die Abwesenheit) sowie die Stärke einer Anregung bestimmt. (Eine Anregung ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eine Änderung in der Umgebung der Faser 70, die die optischen Absorptionseigenschaften des strahlungsabsorbierenden Materials ändert.) Eine solche Anregung ist beispielsweise eine Änderung der Umgebungstemperatur, eine Änderung der angelegten mechanischen Spannung, beispielsweise des Umgebungsdrucks, oder eine Änderung für die Konzentration einer Substanz in der Nähe der Faser. Alternativ tritt eine Absorption der geführten Strahlung 65 nur unter Ansprechen auf die Absorption von Energie aus einem Energiestrahl 85 und einer äußeren Anregung auf. Sowohl das Vorhandensein als auch der Ort einer Anregung wird demgemäß festgestellt, indem beispielsweise sequentiell die Energiequellen 80 erregt werden (deren Position über die Länge der Faser 70 bekannt ist) und die Intensität der geführten elektromagnetischen Strahlung 65 detektiert wird. Eine geänderte Verringerung der Intensität oder alternativ einfach nur eine Verringerung der Intensität (abhängig von der Art des strahlungsabsorbierenden Materials), die durch Einschalten einer bestimmten Energiequelle 80 erzeugt wird, zeigt dann das Vorhandensein einer Anregung am Ort dieser Energiequelle an. Da verfügbare Energiequellen 80N beispielsweise Laser, Energiestrahlen 85 erzeugen, die wesentlich schmaler als ein Zentimeter und sogar schmaler als ein Millimeter sind, läßt sich die Position der Anregung über die Länge der Faser 70 leicht innerhalb eines Zentimeters oder sogar eines Millimeters oder weniger bestimmen.
  • Die strahlungsabsorbierenden Materialien, die für die Erfindung brauchbar sind, werden so gewählt, daß sie besondere Energiepegel besitzen, beispielsweise elektronische Energiepegel. Wenn beispielsweise das strahlungsabsorbierende Material elektromagnetische Strahlung 65 nach Absorption von Energie aus einem Energiestrahl 85 absorbieren soll, dann wird dieses Material so gewählt, daß es wenigstens drei Energiepegel besitzt, die hier E&sub1;, E&sub2; und E&sub3; bezeichnet sind (vgl. Fig. 4(A)). Wenn die optische Quelle 60 und die optischen Quellen 80 nicht in Betrieb sind, dann sollte nur das Energieniveau E&sub1; bei der Betriebstemperatur des Systems 50 besetzt sein. Außerdem ist die Energielücke zwischen E&sub2; und E&sub1; so gewählt, daß nur E&sub2; besetzt ist, das heißt, Material auf dem Energieniveau E&sub1; wird durch Absorption von Energie aus dem Energiestrahl 85 auf das Energieniveau E&sub2; gebracht. Weiterhin ist die Energielücke zwischen E&sub3; und E&sub2; so gewählt, daß Material auf dem Niveau E&sub2; durch Absorption von Energie aus der geführten Strahlung 65 nur auf das Niveau E&sub3; gebracht wird. Wenn beispielsweise die geführte elektromagnetische Strahlung 65 die Wellenlänge λ2 und die Energiestrahlen 85 elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ&sub1; sind, dann werden die Energieniveaus so gewählt, daß Material durch Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge 1 von E&sub1; auf E&sub2; und angeregtes Material auf E&sub2; durch Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ2 nur auf E&sub3; gebracht wird.
  • Der Grad der Absorption der geführten elektromagnetischen Strahlung 65 wird zum Teil durch die Lebensdauer des angeregten Materials auf dem Energieniveau E&sub2; bestimmt, das heißt, je größer die Lebensdauer, um so größer ist die Absorption und umgekehrt. Diese Lebensdauer wird in vielen Fällen beeinträchtigt, das heißt verringert durch den Einfluß einer Anregung, beispielsweise einer Temperaturänderung. Wenn die geführte elektromagnetische Strahlung 65 unter Ansprechen auf Energie aus einem, Energiestrahl 85 absorbiert werden soll und der Grad der Absorption durch das Vorhandensein (oder die Abwesenheit) und die Stärke einer Anregung bestimmt werden soll, dann wird das strahlungsabsorbierende Material so gewählt, daß es eine Lebensdauer auf dem Niveau R&sub2; besitzt, die durch das Vorhandensein der Anregung geändert wird, wobei die Stärke der Anregung den Grad der Änderung bestimmt.
  • Wenn das strahlungsabsorbierende Material die geführte Strahlung 65 nur unter Ansprechen sowohl auf einen Energiestrahl als auch eine Anregung absorbieren soll, dann wird das Material so gewählt, daß es wenigstens vier und vorzugsweise fünf Energieniveaus besitzt, die mit E&sub1;, E&sub2;, E&sub3;, E&sub4; und E&sub5; (vgl. 4(B)) bezeichnet sind. Wenn die optische Quelle 60 und die Energiequellen 80 außer Betrieb sind und keine Anregung (die festzustellende Anregung) vorhanden ist, dann soll, wie vorher, nur das erste Energieniveau E&sub1; bei der Betriebstemperatur des Systems 50 besetzt sein. Weiterhin ist das zweite Energieniveau E&sub2; so gewählt, daß Material auf dem Niveau E&sub1; durch Absorption von Energie aus einem Energiestrahl 85 auf das Niveau E&sub2; gebracht wird. Weiterhin ist das dritte Energieniveau E&sub3; so gewählt, daß die Anregung Material auf dem Niveau E&sub2; auf das Niveau E&sub3; (und möglicherweise weitere Energieniveaus) bringt, beispielsweise neu verteilt. Schließlich ist das vierte Energieniveau E&sub4; so gewählt, daß Material auf dem Niveau E&sub3; durch Absorption der geführten elektromagnetischen Strahlung 65 auf das Niveau E&sub4; gebracht wird. Wenn beispielsweise eine Energiequelle 80 elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ1 aussendet und die optische Quelle 60 elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ2 emittiert, dann wird das Niveau E&sub4; durch Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ2 besetzt, aber erst, nachdem die Niveaus E&sub2; und E&sub3; durch Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ1 bzw. durch den Einfluß der Anregung gesetzt worden sind.
  • Der Grad der Absorption geführter elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ2 durch Materialien mit den Energieniveaus gemäß Fig. 4(B) wird durch die Besetzung des Energieniveaus E&sub3; bestimmt, die wiederum durch die Besetzung des Energieniveaus E&sub2; festgelegt wird. Die letztgenannte Besetzung wird jedoch in einigen Fällen durch Anregungen beeinträchtigt, die nicht die interessierende Anregung sind. Beispielsweise können diese Anregungen die Lebensdauer des erregten Materials auf dem Niveau E&sub2; verringern, wodurch sich eine verringerte Absorption der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ2 ergibt. Um den Einfluß unerwünschter Anregungen zu vermeiden, enthält die elektromagnetische Strahlung 65 vorzugsweise zwei unterschiedliche Wellenlängen, beispielsweise λ2 und λ&sub3;. Weiterhin wird das fünfte Energieniveau E&sub5; (Vgl. Fig. , 4(B)) so gewählt, daß das erregte Material auf dem Niveau E&sub2; durch Absorption von Strahlung der Wellenlänge λ2 auf das Niveau E&sub5; gebracht wird. Diese Absorption (die durch die Besetzung von E&sub2; bestimmt wird) wird aber ebenso durch die unerwünschten Anregungen beeinträchtigt, wie die Absorption der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ2. Durch Detektieren der Absorption bei beiden Wellenlängen und Benutzen des Verhältnisses dieser Absorptionen kann der Einfluß der interessierenden Anregung leicht isoliert werden.
  • Eine große Vielfalt von strahlungsabsorbierenden Materialien ist für die Erfindung brauchbar, das heißt, zeigt Energieniveaus, beispielsweise die elektronischen Energieniveaus der beschriebenen Art, und zwar selbst nach Einfügung in eine optische Faser. Zu diesen Materialien gehören die Elemente mit teilweise gefüllten elektronischen Schalen d oder f und vorzugsweise teilweise gefüllten elektronischen Schalten 3d oder 4f, beispielsweise die seltenen Erden. (Bezüglich der Energieniveau-Strukturen der seltenen Erden sei beispielsweise hingewiesen auf G.H. Dieke, Spectra and Energy Levels of Rare Earth Ions in Crystals, Wiley Interscience, New York, 1968.) Andere brauchbare Materialien enthalten organische Farbstoffe, beispielsweise Rhodamin 6G, vertrieben von der Firma Exciton Corporation of Dayton, Ohio.
  • Bei Einbau eines Elementes der oben beschriebenen Art in beispielsweise eine Glasfaser wird das Element in typischer Weise in ionischer Form eingebracht, das heißt als Ion, gebunden an ein Ligand, wobei die Art der Bindung von reiner ionischer Bindung bis zu kovalenter Bindung reicht. Wenn beispielsweise ein Element der seltenen Erden, beispielsweise Cer (Ce) oder Neodym (Nd) in eine optische Faser eingebracht wird, die Quarzglas enthält, so wird das Ce oder Nd leicht in ionischer Form als Ceroxid (Ce&sub2;O&sub3;) oder Neodymoxid (Nd&sub2;O&sub3;) eingebracht, das heißt als Ce³&spplus; oder Nd³&spplus;, gebunden an Sauerstoff.
  • Die oben beschriebenen, strahlungsabsorbierenden Materialien absorbieren unterschiedliche Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung und sprechen auf unterschiedliche Anregungen an. Beispielsweise absorbiert Ce³&spplus; leicht elektromagnetische Strahlung (im wesentlichen konstanter Intensität) mit einer Wellenlänge von beispielsweise 0,514 um (Argon-Laserlinie) nach Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge 0,337 um (Stickstoff-Laserlinie). Außerdem wird der Grad der erstgenannten Absorption durch Anregungen geändert, beispielsweise eine Temperaturänderung oder eine Dehnung in der optischen Faser, die beispielsweise durch eine an die Faser angelegte mechanische Spannung oder eine Änderung des atmosphärischen Drucks erzeugt wird. Darüber hinaus absorbiert Nd³&spplus; leicht elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge 1,06 um nach Absorption einer elektromagnetischen Strahlung der Wellenlänge 0,9 um und Beeinflussung durch eine Anregung, beispielsweise eine Temperaturänderung oder eine Änderung der Dehnung in der Faser. Außerdem absorbiert Rhodamin 6G elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge 0,43 um nach Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge 0,53 um. Es ist bedeutsam, daß die Lebensdauer des angeregten, durch die letztgenannte Absorption erzeugten Zustandes durch das Vorhandensein von chemischen Stoffen, beispielsweise Oxazinperchlorat, beispielsweise verringert wird.
  • Die Einfügung des Elementes einer seltenen Erde, beispielsweise Cer in beispielsweise eine Quarzglasfaser wird leicht bei der Herstellung der Faser erreicht. Wenn beispielsweise die Faser unter Verwendung des Verfahrens der modifizierten chemischen Dampfabscheidung (MCVD) hergestellt wird, dann werden Siliciumtetrachlorid- und Sauerstoff-Gasströme in eine Reaktionszone geführt, wo sie unter Bildung von Quarzglas reagieren, das auf die innere Oberfläche einer Vorform für eine optische Faser abgeschieden wird. Indem man außerdem Certrichlorid in die Reaktionszone führt (ein Schritt, der praktisch nichts zu den Kosten oder der Kompliziertheit der Faserherstellung hinzufügt), reagiert das Certrichlorid mit dem Sauerstoff unter Bildung von Ceroxid, das ebenfalls auf die Vorform abgeschieden wird.
  • Eine Vielzahl von Optikfasermaterialien, die eines oder mehrere der oben beschriebenen, Strahlungsabsorbierenden Materialien enthalten, sowie eine Vielzahl von Optikfaserausbildungen sind für die Erfindung brauchbar. Beispielsweise ist eine optische Faser mit einem einzigen zentralen Kern 90 aus Quarzglas, umgeben von einem einzigen Mantel 100 aus Quarzglas mit kleinerem Brechungsindex (vgl. Fig. 5(A)) mit einem Strahlungsabsorbierenden Material brauchbar, das entweder im Kern oder im Mantel verteilt ist.
  • Ein weiterer, brauchbarer Optikfaseraufbau enthält einen Kern 90 aus beispielsweise Quarzglas und einen Kunststoffmantel 100, der ein Strahlungsabsorbierendes Material aufweist. Zu den brauchbaren Kunststoffmaterialien für den Mantel gehört beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA). Da PMMA kommerziell in flüssiger Form vertrieben wird, das heißt, PMMA ist in einem Lösungsmittel gelöst, so kann ein strahlungsabsorbierendes Material, beispielsweise Rhodamin 6G auf einfache Weise zu dem PMMA hinzugefügt werden, indem das organische Material einfach nur der Flüssigkeit hinzugegeben wird (wobei natürlich angenommen wird, daß das organische Material durch das Lösungsmittel gelöst wird). Nach Entfernen des Lösungsmittels wird das PMMA, das Rhodamin 6G enthält, in die gewünschte Form des Mantels 100 unter Verwendung konventioneller Verfahren extrudiert (vgl. beispielsweise die Technik, die beschrieben wird in Optical Fiber Comrnunications, Band 1 "Fiber Fabrication", herausgegeben von T. Li, Academic Press, 1985, Kapitel 4, Seiten 179-248).
  • Ein weiterer brauchbarer Optikfaseraufbau enthält einen flüssigen Kern 90, das heißt der Kern 90 enthält eine Flüssigkeit, die wenigstens teilweise für die interessierende elektromagnetische Strahlung 65 transparent ist, und einen festen Mantel 100, beispielsweise einen Mantel aus Quarzglas. Zu den brauchbaren Flüssigkeiten gehört beispielsweise Alkohol. Bei diesem Aufbau wird das Strahlungsabsorbierende Material vorzugsweise im flüssigen Kern verteilt, beispielsweise wird Rhodamin 6G in dem Alkohol gelöst.
  • Ein weiterer optischer Faseraufbau, der für die Erfindung brauchbar ist, ist in Fig. 5(B) dargestellt und enthält zwei (oder mehrere) Kerne 90 und 95 sowie einen Mantel 100. Hier führt nur einer der Kerne, beispielsweise der Kern 90, die elektromagnetische Strahlung 65. Es ist von Bedeutung, daß das Strahlungsabsorbierende Material in dem anderen Kern, beispielsweise dem Kern 95, verteilt ist. Der Kern 95 ist ausreichend dicht am Kern 90 angeordnet, derart, daß das abstrahlende Feld der elektromagnetischen, durch den Kern 90 geführten Strahlung sich in den Kern 95 erstreckt. Demgemäß wird die Intensität der vom Kern 90 geführten elektromagnetischen Strahlung dadurch verringert, daß auf dem Kern 95 ein Energiestrahl aus einer Energiequelle 80 auftrifft.
  • Ein zusätzlicher, brauchbarer optischer Faseraufbau ist in Fig. 5(C) dargestellt und enthält einen Kern 90 und einen Mantel 100. Hier ist das Strahlungsabsorbierende Material in einem Ring 97 um den Kern 90 herum enthalten.
  • Die verschiedenen Benutzer der verschiedenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems 50 haben im allgemeinen unterschiedliche Ziele und unterliegen unterschiedlichen Einschränkungen, so daß sie unterschiedliche Systemanforderungen an die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele haben. Nachfolgend werden Verfahren zur Auswahl brauchbarer, strahlungsabsorbierender Materialien sowie von Konzentrationen dieser Materialien mit Bezug auf typische Systemanforderungen und/oder Begrenzungen beschrieben.
  • Beispielsweise wird im Falle eines Optikfaser-LAN im allgemeinen eine minimale Bitrate (MBR) angegeben. Zusätzlich wird in typischer Weise eine handelsübliche optische Faser im LAN benutzt, so daß das Fasermaterial und die Faserdämpfung festgelegt sind. In Verbindung mit der Wahl der Faser wird in typischer Weise eine handelsübliche optische Quelle angegeben, die elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge λ2 aussendet, die durch die optische Faser übertragen und geführt wird. Weiterhin werden handelsübliche Detektoren (in den I/O-Geräten enthalten) zur Feststellung der Intensität oder von Intensitätsänderungen der geführten elektromagnetischen Strahlung angegeben. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, daß handelsübliche Energiequellen, beispielsweise handelsübliche Laser, die elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ1 aussenden, in kommerziellen Ausführungsbeispielen eines LAN nach der Erfindung angegeben werden.
  • Der erste Schritt bei der Auswahl eines strahlungsabsorbierenden Materials für ein Optikfaser-LAN nach der Erfindung und entsprechend den oben erläuterten Systemanforderungen und/oder Begrenzungen besteht in der Auswahl einer Vielzahl von Materialien, die die drei Energieniveaus, beispielsweise elektronische Energieniveaus gemäß Fig. 4(A) besitzen. Diese Materialien sollten aus denjenigen gewählt werden, die sich in die optische Faser des LAN einbringen lassen (dadurch ermittelt, daß beispielsweise diese Materialien in Probestücke der optischen Faser eingebracht werden).
  • Zur Erzielung einer leicht feststellbaren Absorption der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ2 soll ein bedeutsamer Teil, beispielsweise 10% der elektromagnetischen Strahlung der Wellenlänge 1 durch das strahlungsabsorbierenden Material absorbiert werden. Der Grad, mit dem die letztgenannte Absorption auftritt, wird sowohl durch σ12 bestimmt, nämlich dem Materialquerschnitt für die Absorption der Strahlung mit der Wellenlänge λ, das heißt der Querschnitt für das Anheben vom Energieniveau E&sub1; auf das Energieniveau E&sub2; [vgl. Fig. 4(A)] als auch die Konzentration des Materials in der optische Faser. Um folglich eine Absorption von 10% zu erreichen, sollten Kandidaten (aus der Vielzahl der oben angegebenen) mit verhältnismäßig hohem λ12 gewählt werden. (Absorptionsquerschnitte finden sich in der Literatur, beispielsweise in dem oben angegebenen Dokument von Dieke.) Die Konzentration der Kandidaten mit verhältnismäßig hohen Querschnitten, die zur Erzielung der Absorptionsanforderung von 10% erforderlich sind, werden dann empirisch bestimmt, beispielsweise indem unterschiedliche Konzentrationen dieser Kandidaten in Kontrollmuster der optischen Faser eingebracht und der sich ergebende Grad der Absorption von Strahlung der Wellenlänge λ1 gemessen wird.
  • Zur Erzielung der angegebenen minimalen Bitrate MBR soll die Lebensdauer t&sub2; des (schließlich gewählten) strahlungsabsorbierenden Materials auf dem Energieniveau E&sub2; kleiner oder gleich 1/MBR sein. Da strahlungsabsorbierende Materialien in typischer Weise eine strahlende Relaxation von E&sub2; auf E&sub1; zeigen, das heißt, daß sie während der Relaxation fluoreszieren, läßt sich die Lebensdauer der Kandidaten leicht durch Messung ihrer Fluoreszenz-Lebensdauer (unter Verwendung konventioneller Verfahren) bestimmen. Es ist bedeutsam, daß die Lebensdauer t&sub2; dieser Materialien sowohl durch ihre Intrinsic-Lebensdauer als auch ihre Konzentration (Erhöhung der Konzentration verringert oft t&sub2;) bestimmt wird. Folglich sollte die Lebensdauer t&sub2; potentieller Kandidaten bei Konzentrationswerten gemessen werden, die die Erfüllung des Absorptionskriteriums von 10% ermöglichen. Wenn einer oder mehrere der potentiellen Kandidaten eine zu große Lebensdauer besitzt, das heißt t&sub2;> 1/MBR, dann läßt sich diese Lebensdauer häufig auf einfache Weise, beispielsweise durch Erhöhen der Konzentration, herabsetzen.
  • Zur Erzielung einer leicht detektierbaren Absorption der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ soll die Lebensdauer t&sub2; der strahlungsabsorbierenden Materialien auf dem Energieniveau E&sub2; größer oder gleich etwa 0,1/MBR sein. Da eine Erhöhung der Konzentration häufig zur Verringerung von t&sub2; dient, begrenzt diese zusätzliche Schranke für t&sub2; die Konzentration und demgemäß ferner die potentiell brauchbaren Kandidaten.
  • Nach Ausscheiden der Kandidaten, die die obigen Anforderungen nicht erfüllen, wird der Grad der Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ2 für die verbleibenden Kandidaten gemessen. Wenn kein verbleibender Kandidat eine Absorption der Strahlung mit der Wellenlänge λ2 erzeugt, die über eine Entfernung entsprechend dem größten Abstand zwischen jeweils zwei I/O-Geräten feststellbar ist, dann steht eine Anzahl von Optionen zur Verfügung. Beispielsweise kann ein anderer Detektor mit höherer Empfindlichkeit eine Feststellung der Absorption ermöglichen. Alternativ können Energiequellen höherer Leistung (die elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ1 aussenden) erforderlich werden. Wenn keines dieser Hilfsmittel ausreicht, dann müssen die zugrunde liegenden System- Spezifikationen, beispielsweise die optische Faser und die Wellenlänge λ1 und λ22 geändert werden.
  • Im Fall eine Optikfaser-LAN, bei dem beispielsweise 1) die optische Faser 70 (vgl. Fig. 3) aus Quarzglas besteht, 2) die optische Quelle 60 ein konventioneller Argonlaser ist, der elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge 0,514 mm erzeugt, 3) die Energiequellen 80 konventionelle Stickstofflaser sind, die elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge 0,337 um erzeugen, 4) die Detektoren (in den I/O-Geräten 90) konventionelle IR-Detektoren sind, beispielsweise dotierte Silicium- PIN- oder APD-Detektoren und 5) die minimale Bitrate beispielsweise 10 Megabit pro Sekunde beträgt, dann enthalten die brauchbaren strahlungsabsorbierenden Materialien, die nach dem obigen Verfahren bestimmt worden sind, Ce³&spplus;. Bei einheitlicher Verteilung über den Faserkern erstreckt sich die Konzentration von Ce³&spplus; von etwa 0,1 Molprozent bis etwa 1 Molprozent. Konzentrationen von weniger als etwa 0,1 Molprozent sind unerwünscht, weil sich eine unerwünscht kleine Absorption der Strahlung von 0,337 um und folglich eine unerwünscht kleine Absorption der Strahlung von 0,514 um ergibt. Konzentrationen von mehr als etwa 1 Molprozent sind unerwünscht, weil nur die Ce³&spplus;-Ionen nahe der Kern-Mantelgrenzfläche die Strahlung von 0,337 um absorbieren, was zu einer unerwünscht kleinen Überlappung zwischen den erregten Ce³&spplus;-Ionen und der geführten Strahlung von 0,514 um führt und demgemäß zu einer unerwünscht kleinen und uneinheitlichen Absorption der geführten Strahlung.
  • Im Falle eine Optikfaser-Sensors nach der Erfindung wird angenommen, daß kommerzielle Ausführungsbeispiele des Sensors mit Wahrscheinlichkeit handelsübliche optische Fasern verwenden, so daß das Fasermaterial und die Faserdämpfung spezifiziert sind. Es wird außerdem angenommen, daß eine handelsübliche optische Quelle, die spezifizierte elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ2 (und möglicherweise λ3) emittieren sowie ein handelsüblicher Detektor (zur Feststellung von Änderungen der Intensität der spezifizierten Strahlung) mit einer spezifizierten Empfindlichkeit verwendet werden. Weiterhin werden voraussichtlich handelsübliche Energiequellen, beispielsweise handelsübliche Laser, die elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ1 emittieren, benutzt. Auf diesem Hintergrund sind die jeweils festzustellende Anregung, der Anregungsbereich und die gewünschte Anregungsauflösung ebenfalls spezifiziert. Wenn beispielsweise Änderungen der Umgebungstemperatur (die Anregung) festzustellen sind, dann wird voraussichtlich angegeben, daß solche Änderungen über einen bestimmten Temperaturbereich (Anregungsbereich) feststellbar sind, beispielsweise 1 bis 1000 K, und daß sehr kleine Temperaturänderungen von beispielsweise 0,1 K (die Auflösung) über den gesamten Temperaturbereich feststellbar sind.
  • Wenn der Sensor ein strahlungsabsorbierendes Material mit der Energieniveauanordnung gemäß Fig. 4 (A) verwenden soll, dann sollten die möglichen Kandidaten aus den Materialien gewählt werden, die in die spezielle optische Faser eingebracht werden können und Energiepegel E&sub2; und E&sub3; besitzen, die durch Absorption von beispielsweise elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ1 bzw. λ2 besetzt werden. Die möglichen Kandidaten lassen sich durch Ausscheiden derjenigen begrenzen, die keinen verhältnismäßig hohen Wert für σ12 besitzen. Die Konzentration der verbleibenden Kandidaten, die zur Erzielung einer Absorption von wenigstens 10% der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ1 erforderlich sind, wird dann entsprechend der obigen Erläuterung bestimmt.
  • Der zweite Schritt besteht darin, diejenigen Kandidaten auszuscheiden, deren Lebensdauer auf dem Energieniveau E&sub2; (bestimmt beispielsweise durch Messung ihrer Fluoreszenz-Lebensdauer) durch die interessierende Anregung über den angegebenen Anregungsbereich unbeeinflußt bleibt.
  • Der dritte Schritt besteht darin, zu bestimmen, welcher von den verbleibenden Kandidaten eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ2 an einem Ende der Faser erzeugt, die am entgegengesetzten Faserende unter Ansprechen auf eine Anregung mit der gewünschten Auflösung über den gesamten Anregungsbereich feststellbar ist. Wenn kein solcher Kandidat vorhanden ist, dann kann es beispielsweise erforderlich werden, Energiequellen höherer Leistung, einen empfindlicheren Detektor oder andere Wellenlängen λ1 und λ2 zu verwenden.
  • Wenn der Sensor ein strahlungsabsorbierendes Material mit der Energieniveau-Struktur gemäß Fig. 4(B) verwenden soll, dann werden die möglichen Kandidaten aus denjenigen Materialien gewählt, welche in die spezifizierte Faser eingebracht werden können, ein Energieniveau E&sub2; besitzen, das durch Absorption elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge λ1 besetzt wird und einen verhältnismäßig hohen Wert für σ12 haben. Die Konzentration dieser Kandidaten, die zur Erzielung einer Absorption der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ1 von wenigstens 10% erforderlich ist, wird dann entsprechend der obigen Erläuterung bestimmt.
  • Der nächste Schritt besteht darin, die Kandidaten auf diejenigen mit einem Energieniveau E&sub3; zu begrenzen, das durch den Einfluß der interessierenden Anregung über den gesamten Anregungsbereich besetzt wird. Da die möglicherweise brauchbaren Kandidaten sich in typischer Weise strahlend von E&sub3; auf E&sub2; und von E&sub2; auf E&sub1; entspannen, sind solche Kandidaten leicht unter denjenigen festzustellen, die Änderungen bei der Wellenlänge ihrer Fluoreszenz zeigen.
  • Der letzte Schritt besteht darin zu bestimmen, welcher der verbleibenden Kandidaten eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung mit der Wellenlänge λ2 unter Ansprechen auf eine Anregung an einem Ende der Faser erzeugt, der am entgegengesetzten Faserende feststellbar ist. Die Größe der Anregung sollte gleich der gewünschten Auflösung sein und die sich ergebende Absorption sollte über den gesamten Anregungsbereich feststellbar sein.
  • Wenn keiner der Kandidaten den obigen Anforderungen genügt, dann kann es beispielsweise erforderlich sein, die Konzentration zu erhöhen, Energiequellen größerer Leistung oder neue Kandidaten zu wählen.
    • Beispiel
  • Eine optische Faser mit einem einzigen zentralen Quarzglaskern, der Ce³&spplus; mit einer Konzentration von etwa 0,1 Molprozent enthält, und einem Quarzglasmantel wurden hergestellt, indem zu Anfang der Quarzglasmantel einer optischen Faservorform durch Einführen von (gasförmigem) SiCl&sub4;, SiF&sub4; und O&sub2; in ein für Wellenleiterzwecke brauchbares (WGT08) Quarzglas- Stützrohr eingeführt wurden, das bei der Firma Heraeus-Amersil Corporation of Sayreville, New Jersey, bezogen worden ist. Das Stützrohr hatte einen Innendurchmesser von 13,5 mm, einen Außendurchmesser von 16 mm und eine Länge von etwa 0,5 m. Die Durchflußraten der drei Gase betrugen 395 Kubikzentimeter je Minute (cc/min) bzw. 75 cc/min bzw. 2,282 cc/min. Während der Einführung dieser Gase in das Stützrohr wurde eine Wasserstoff- Sauerstofflamme (von links nach rechts) fünf mal über das Stützrohr mit einer Rate von etwa 18 Zentimeter pro Minute geführt. In bekannter Weise erzeugt die Flamme eine Zone in dem Stützrohr, in welcher die drei Gase unter Bildung von Quarzglaspartikeln reagieren, die dann thermophoretisch auf die Innenfläche des Rohres abgeschieden und dort verfestigt (gesintert) werden. Aufgrund optischer pyrometrischer Messungen der Oberflächentemperatur des Stützrohres wird angenommen, daß die Abscheidungstemperatur etwa 1800ºC betrug.
  • Der Ce³&spplus;-dotierte Quarzglaskern der optischen Faservorform wurde durch Einführen von zwei Gruppen von Gasen über zwei unterschiedliche Flußwege in das Stützrohr gebildet. Die erste Gruppe von Gasen enthält SiCl&sub4; und O&sub2;. Die Flußrate dieser Gase betrug 41 cc/min bzw. 1250 cc/min. Die zweite Gruppe von Gasen enthielt AlCl&sub3; und He, wurde in das Stützrohr über ein Zuführrohr geführt, das etwa 0,75 Gramm MgCl&sub3; und etwa 0,75 Gramm CeCl&sub3;, aufgeheizt auf eine Temperatur von etwa 1100ºC enthielt. Die Flußrate von AlCl&sub3; betrug 17 cc/min und die von He 450 cc/min. Während der Einführung dieser beiden Gruppen von Gasen in das Stützrohr wurde die Wasserstoff-Sauerstofflamme 10 mal (von links nach rechts) über das Stützrohr mit einer rate von 18 Zentimetern pro Minute geführt.
  • Die optischer Faservorform wurde durch vier weitere Durchgänge der Wasserstoff-Sauerstofflamme über das Stützrohr kollidiert. Während dieser Durchgänge wurde eine heißere Flamme benutzt, um eine Temperatur von etwa 2000ºC an der Oberfläche des Stützrohres zu erzeugen. Der Kern und der Mantel der kollabrierten Faseroberfläche hatten einen Durchmesser von 1,6 mm bzw. 3,7 mm.
  • Nach dem Kollabieren wurde die optische Faservorform zur Erzeugung einer optischen Faser mit einer Länge von mehreren hundert Metern gezogen. Der sich ergebende Kern und Mantel hatten einen Durchmesser von 12 um bzw. 120 um. Während des Ziehens wurde eine Kunststoffbeschichtung mit einer Dicke von 5,1·10&supmin;³ cm (2 mil), nämlich ein UV-härtbares Urethanacrylat, auf die Faser aufgebracht und durch UV-Licht gehärtet. Dann wurde ein Faserstück mit einer Länge von 3 m (von der gezogenen Faser) abgetrennt, um die interessierende optische Faser zu erzeugen.
  • Ein Längenabschnitt von 2,54 cm (ein Zoll) der Kunststoffbeschichtung der (3 m langen) Faser wurde in einem Abstand von etwa 10 cm von einem Ende der Faser durch Eintauchen dieses beschichteten Abschnitts in heiße Schwefelsäure entfernt. Es wurde dann ein optisches Signal über die Länge von 2,54 cm (ein Zoll) der freigelegten Faser in die Faser eingekoppelt, wie unten beschrieben wird.
  • Laserlicht mit im wesentlichen konstanter Intensität und einer Wellenlänge von 0,514 um aus einem Argonionen-Dauerstrichlaser, bezogen von der Firma Coherent Corporation of Palo Alto, Kalifornien, wurde auf das Ende der optischen Faser nahe dem freigelegten Faserteil unter Verwendung einer konventionellen Mikroskoplinse fokussiert. Der Dauerstrichlaser erzeugte eine Leistung von etwa 1 Milliwatt. Das von der Faser zum entgegengesetzten Faserende übertragene Licht mit 0,514 um wurde ebenfalls mittels einer Mikroskoplinse auf einen Siliziumdioden-Photodetektor (Modell FND 100) fokussiert, bezogen von der Firma EG&G Corporation of Salem, Massachusetts. Das Ausgangssignal des Detektors wurde auf einem konventionellen Oszilloskop dargestellt.
  • Die zur Induzierung der Absorption des Lichtes mit 0,514 um benutzte Energiequelle war ein gepulster Stickstofflaser (Modell UV14), bezogen von der Firma Molectron Corporation of Sunnyvale, Kalifornien, der Laserlicht der Wellenlänge 0,337 um aussendet. Jeder der von diesem Laser emittierten Lichtimpulse hatte eine Dauer von etwa 10 Nanosekunden (ns) und enthielt eine Energie von etwa 1 Microjoule. Das emittierte Licht, das im Querschnitt rechteckig war, wurde auf eine Gerade mit 2,54 cm (ein Zoll) des freigelegten Faserteils unter Verwendung einer Zylinderlinse mit einer Brennweite von 10,16 cm (4 Zoll) fokussiert.
  • Der zeitliche Verlauf für die Änderung der Intensität (Is) des Lichtes mit 0,514 um, erzeugt durch einen Impuls des Lichtes mit 0,337 um ist in Fig. 6 dargestellt. Eine Analyse dieses zeitlichen Verlaufs zeigt, daß die Intensität zu Anfang mit einer Lebensdauer von 40 ns auftritt, entsprechend der Lebensdauer des angeregten Ce³&spplus;. Außerdem ist eine Komponente mit einer Lebensdauer von etwa 1 us vorhanden, die, wie angenommen wird, auf der Erzeugung erregter Komplexe, beispielsweise von Farbkernen, in der Faser beruht. Auf der Grundlage früherer Experimente ist bekannt, daß die 1-us-Komponente durch Verringerung der Intensität des Lichtes mit 0,337 um zum großen Teil beseitigt wird. Obwohl die sich ergebende Intensitätsänderung des Lichtes mit 0,514 um kleiner ist als die in Fig. 6 dargestellte Änderung, läßt sie sich immer noch leicht feststellen.

Claims (10)

1. Lokales Netzwerk (LAN) mit
einer ersten Quelle (60) für eine erste optische Strahlung (65)
einer optischen Faser (70), die in optischer Verbindung mit der ersten Quelle (60) steht und die von dieser emittierte erste optische Strahlung (65) führt, und
einer Vielzahl von zweiten Quellen (80) für eine zweite optische Strahlung (85), die an gewählten Stellen entlang der optischen Faser (70) positioniert sind,
wobei die erste Quelle die erste optische Strahlung (65) mit im wesentlichen konstanter Intensität emittiert, derart, daß die Intensität von der zeitlich gemittelten Intensität um nicht mehr als etwa 1% abweicht, und die optische Faser (70) ein Material enthält, das in der Lage ist, die Intensität der von der optischen Faser (70) geführten ersten optischen Strahlung (65) unter Ansprechen auf die zweite optische Strahlung (85) aus der zweiten Quelle (80) oder eine Kombination der zweiten optischen Strahlung (85) aus der zweiten Quelle (80) und einer Anregung an den gewählten Stellen zu reduzieren.
2. Optischer Sensor zur Feststellung einer Anregung mit
einer ersten Quelle (60) für eine erste optische Strahlung (65)
einer optischen Faser (70), die in optischer Verbindung mit der ersten Quelle (60) steht und die von dieser emittierte erste optische Strahlung (65) führt, und
einer Vielzahl von zweiten Quellen (80) für eine zweite optische Strahlung (85), die an gewählten Stellen entlang der optischen Faser (70) positioniert sind,
wobei die erste Quelle die erste optische Strahlung (65) mit im wesentlichen konstanter Intensität emittiert, derart, daß die Intensität von der zeitlich gemittelten Intensität um nicht mehr als etwa 1% abweicht, die optische Faser (70) ein Material enthält, das in der Lage ist, die Intensität der durch die optische Faser (70) geführten ersten optischen Strahlung unter Ansprechen auf die zweite optische Strahlung (85) zu reduzieren, der Grad der Intensitätsreduzierung der geführten optischen Strahlung vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein und der Stärke einer Anregung abhängt und die Anregung jede Änderung der Umgebung der optischen Faser (70) an den gewählten Stellen ist, die die optischen Absorptionseigenschaften des Materials ändert.
3. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 oder optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material wenigstens eine erste, zweite und dritte Energiestufe besitzt und
daß die Energie der zweiten optischen Strahlung das Material aus der ersten in die zweite Energiestufe anhebt, aus der das Material durch Absorption der ersten, durch die optische Faser geführten optischen Strahlung auf die dritte Energiestufe angehoben wird.
4. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 oder optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material wenigstens eine erste, zweite, dritte und vierte Energiestufe besitzt, daß die Energie der zweiten optischen Strahlung das Material aus der ersten in die zweite Energiestufe anhebt und
daß die Anregung das Material aus der zweiten Energiestufe in die dritte Energiestufe anhebt, aus der das Material durch Absorption der ersten, von der Faser geführten optischen Strahlung auf die vierte Energiestufe angehoben wird.
5. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 oder optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangs/Ausgangs-(I/O) -Gerät vorgesehen ist, das die zweiten Quellen enthält.
6. Lokales Netzwerk oder optischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das I/O-Gerät einen Rechner oder ein Rechnerterminal oder ein optoelektronisches Bauteil enthält.
7. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 oder optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung eine Änderung der Umgebungstemperatur oder eine Änderung der angelegten mechanischen Spannung umfaßt.
8. Lokales Netzwerk oder optischer Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte mechanische Spannung den Umgebungsdruck beinhaltet.
9. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 oder optischer Sensor nach Anspruch 2 zur Übertragung von Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung eine Änderung in der Konzentration einer Substanz umfaßt.
10. Lokales Netzwerk nach Anspruch 1 oder optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Einführung der ersten optischen Strahlung in die optische Faser vorgesehen ist, die wenigstens teilweise für die erste optische Strahlung transparent ist und ein Material enthält, das in der Lage ist, die Strahlung zu absorbieren, und
daß wenigstens ein Teil der Faser so angeordnet ist, daß sie einem gerichteten Strahl der zweiten optischen Strahlung oder einer Kombination des Strahls und einer Anregung ausgesetzt ist, um eine wenigstens teilweise Absorption der ersten optischen Strahlung durch wenigstens einen Teil des Materials zu induzieren.
DE3689472T 1986-02-21 1986-07-28 Wellenleiter-Kommunikations- und Sensorsysteme. Expired - Fee Related DE3689472T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/832,457 US4820016A (en) 1986-02-21 1986-02-21 Waveguide-containing communications and sensing systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3689472D1 DE3689472D1 (de) 1994-02-10
DE3689472T2 true DE3689472T2 (de) 1994-07-21

Family

ID=25261708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3689472T Expired - Fee Related DE3689472T2 (de) 1986-02-21 1986-07-28 Wellenleiter-Kommunikations- und Sensorsysteme.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4820016A (de)
EP (1) EP0233310B1 (de)
JP (1) JPH0690334B2 (de)
CA (1) CA1253209A (de)
DE (1) DE3689472T2 (de)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5696863A (en) * 1982-08-06 1997-12-09 Kleinerman; Marcos Y. Distributed fiber optic temperature sensors and systems
US5363463A (en) * 1982-08-06 1994-11-08 Kleinerman Marcos Y Remote sensing of physical variables with fiber optic systems
US5007705A (en) * 1989-12-26 1991-04-16 United Technologies Corporation Variable optical fiber Bragg filter arrangement
US5166988A (en) * 1991-10-31 1992-11-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Thermal phase modulator and method of modulation of light beams by optical means
US5534056A (en) * 1993-10-28 1996-07-09 Manfred R. Kuehnle Composite media with selectable radiation-transmission properties
US5527386A (en) * 1993-10-28 1996-06-18 Manfred R. Kuehnle Composite media with selectable radiation-transmission properties
US5756197A (en) * 1994-10-12 1998-05-26 Manfred R. Kuehnle Metal-pigmented composite media with selectable radiation-transmission properties and methods for their manufacture
AU765713B2 (en) * 1998-11-12 2003-09-25 University Of Sydney, The Tuning of optical devices
EP1109049A1 (de) * 1999-12-16 2001-06-20 Corning Incorporated Photothermischer optischer Schalter und einstellbares Dämpfungsglied
US6853798B1 (en) * 2001-10-15 2005-02-08 Sandia Corporation Downhole geothermal well sensors comprising a hydrogen-resistant optical fiber
US7233739B2 (en) * 2001-10-22 2007-06-19 Patel C Kumar N Optical bit stream reader system
GB2384313A (en) * 2002-01-18 2003-07-23 Qinetiq Ltd An attitude sensor
MXPA03011987A (es) 2003-12-19 2005-06-23 Osio Sancho Alberto Metodo para el tratamiento de la presbicia induciendo cambios en el poder y fisiologia corneal.
US7473906B2 (en) 2005-04-28 2009-01-06 Claudio Oliveira Egalon Reversible, low cost, distributed optical fiber sensor with high spatial resolution
US8718437B2 (en) 2006-03-07 2014-05-06 Qd Vision, Inc. Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products
EP1780581A1 (de) * 2005-10-28 2007-05-02 Uwe Prochnow Steuerbares Lichtmodulatorelement und Vorrichtung zur Verwendung
US9951438B2 (en) 2006-03-07 2018-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products
EP2041478B1 (de) * 2006-03-07 2014-08-06 QD Vision, Inc. Halbleiternanokristalle enthaltender artikel
US9874674B2 (en) 2006-03-07 2018-01-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products
US7951583B2 (en) * 2006-03-10 2011-05-31 Plc Diagnostics, Inc. Optical scanning system
US8288157B2 (en) * 2007-09-12 2012-10-16 Plc Diagnostics, Inc. Waveguide-based optical scanning systems
US9528939B2 (en) 2006-03-10 2016-12-27 Indx Lifecare, Inc. Waveguide-based optical scanning systems
US9423397B2 (en) 2006-03-10 2016-08-23 Indx Lifecare, Inc. Waveguide-based detection system with scanning light source
US9976192B2 (en) 2006-03-10 2018-05-22 Ldip, Llc Waveguide-based detection system with scanning light source
US8836212B2 (en) 2007-01-11 2014-09-16 Qd Vision, Inc. Light emissive printed article printed with quantum dot ink
US8116624B1 (en) * 2007-01-29 2012-02-14 Cirrex Systems Llc Method and system for evaluating an optical device
WO2009014590A2 (en) 2007-06-25 2009-01-29 Qd Vision, Inc. Compositions and methods including depositing nanomaterial
WO2009014707A2 (en) 2007-07-23 2009-01-29 Qd Vision, Inc. Quantum dot light enhancement substrate and lighting device including same
US8128249B2 (en) * 2007-08-28 2012-03-06 Qd Vision, Inc. Apparatus for selectively backlighting a material
US9207385B2 (en) 2008-05-06 2015-12-08 Qd Vision, Inc. Lighting systems and devices including same
EP2297762B1 (de) 2008-05-06 2017-03-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Halbleiter-beleuchtungsanordnungen mit quanteneingeschlossenen halbleiternanopartikeln
WO2009137053A1 (en) 2008-05-06 2009-11-12 Qd Vision, Inc. Optical components, systems including an optical component, and devices
GB2461026B (en) * 2008-06-16 2011-03-09 Plc Diagnostics Inc System and method for nucleic acids sequencing by phased synthesis
US8463083B2 (en) * 2009-01-30 2013-06-11 Claudio Oliveira Egalon Side illuminated multi point multi parameter optical fiber sensor
AU2010241641B2 (en) * 2009-04-29 2015-05-14 Ldip, Llc Waveguide-based detection system with scanning light source
CN102221375B (zh) * 2011-04-08 2013-10-02 北京北邮国安宽带网络技术有限公司 一种基于光纤线路的通信光源实现传感的系统和方法
US9929325B2 (en) 2012-06-05 2018-03-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Lighting device including quantum dots
IN2015KN00596A (de) 2012-08-10 2015-07-17 Osio Corp D B A Yolia Health
US10018566B2 (en) 2014-02-28 2018-07-10 Ldip, Llc Partially encapsulated waveguide based sensing chips, systems and methods of use
US9939664B2 (en) * 2014-12-10 2018-04-10 The Boeing Company High temperature range and high strain range transparent composites based on matrices having optically tunable refractive indices
WO2016138427A1 (en) 2015-02-27 2016-09-01 Indx Lifecare, Inc. Waveguide-based detection system with scanning light source
WO2018044277A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-08 Halliburton Energy Services, Inc. Bias control for downhole optical intensity modulators
CN109269668A (zh) * 2018-09-29 2019-01-25 广西师范大学 一种基于乙醇填充的非对称椭圆谐振腔的多功能温度传感器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3355674A (en) * 1962-06-27 1967-11-28 Ibm Optical fiber laser device
US3297875A (en) * 1962-06-28 1967-01-10 Ibm Optical traveling wave parametric devices
US3521070A (en) * 1967-11-24 1970-07-21 Bell Telephone Labor Inc Optical gate
US3647277A (en) * 1969-10-30 1972-03-07 Bell Telephone Labor Inc Induction heated optical guide
US3790252A (en) * 1972-02-23 1974-02-05 Univ Case Western Reserve Light controlled light beam deflector
JPS579041B2 (de) * 1974-11-29 1982-02-19
US4209690A (en) * 1975-11-18 1980-06-24 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Induced absorption elements
US4382660A (en) * 1976-06-16 1983-05-10 Massachusetts Institute Of Technology Optical transistors and logic circuits embodying the same
US4036554A (en) * 1976-09-29 1977-07-19 International Business Machines Corporation Laser modulator for producing dark-pulses
US4319186A (en) * 1978-05-05 1982-03-09 National Research Development Corporation Signal sensors
US4314743A (en) * 1979-11-19 1982-02-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical gain control device
US4436995A (en) * 1981-06-29 1984-03-13 General Electric Company Fiber optics transducers for sensing parameter magnitude
US4618211A (en) * 1984-03-12 1986-10-21 At&T Bell Laboratories Optical fiber tap with activatable chemical species
US4699452A (en) * 1985-10-28 1987-10-13 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical communications system comprising Raman amplification means
US4749248A (en) * 1985-11-06 1988-06-07 American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories Device for tapping radiation from, or injecting radiation into, single made optical fiber, and communication system comprising same

Also Published As

Publication number Publication date
EP0233310A3 (en) 1989-03-15
EP0233310A2 (de) 1987-08-26
EP0233310B1 (de) 1993-12-29
DE3689472D1 (de) 1994-02-10
US4820016A (en) 1989-04-11
JPS62196628A (ja) 1987-08-31
JPH0690334B2 (ja) 1994-11-14
CA1253209A (en) 1989-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3689472T2 (de) Wellenleiter-Kommunikations- und Sensorsysteme.
DE69827630T2 (de) Monomode optische faser
DE69120402T2 (de) Faseroptischer Verstärker mit Filter
DE2944977C2 (de) Optischer Wellenmodenmischer
DE3687944T2 (de) Kopplungselement fuer monomodefaser und dieses aufweisende uebertragungssystem.
DE60029315T2 (de) Photonische kristallfaser und verfahren zu ihrer herstellung
DE69628624T2 (de) OTDR-Gerät
DE60204709T2 (de) Faseroptische vorrichtungen unter verwendung des raman-effekts
DE2630530C3 (de) Kopplungseinrichtung für eine Glasfaserleitung
DE3587102T2 (de) Superstrahlungslichtquelle.
DE3511185C2 (de)
DE2729008A1 (de) Optische wellenleiter-anordnung
DE60216312T2 (de) Polarisationserhaltender lichtwellenleiter und absolut-einzelpolarisations lichtwellenleiter
DE69300887T2 (de) Nichtlinearer optischer Koppler, der einen dotierten optischen Wellenleiter verwendet.
EP1770417A1 (de) Optische Faser und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2542618C2 (de) Optischer Polarisator, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung in optischen Isolatoren, Mischern und Detektoren
DE60019658T2 (de) Optische Vielfachwellenlängen-Multiplex-Vorrichtung, Vielfachwellenlängen-Lichtquelle mit einer solchen Vorrichtung und optischer Verstärker
DE19702891C2 (de) Lichtleiterfaserverstärker
DE3531373A1 (de) Verfahren und geraet zur steuerung der transmission von strahlungsenergie
DE69014493T2 (de) Faseroptischer Kuppler.
DE69006166T2 (de) Verstärker für Nachrichtenübertragungsleitungen aus optischen Fasern und Nachrichtenübertragungsleitungen aus optischen Fasern mit diesem Verstärker.
DE68928713T2 (de) Breitbandige Superfluoreszenz-Faserlaserquelle
DE3888771T2 (de) Verfahren zur Modifizierung eines optischen Wellenleiters und auf diese Weise modifizierter Wellenleiter.
DE19736155C2 (de) Anordnung für einen kompakten Faserlaser zur Erzeugung von Laserstrahlung
EP0246691B1 (de) Vorrichtung zur Messung der Durchgangsdämpfung eines Lichtwellenleiters

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: BLUMBACH, KRAMER & PARTNER, 65193 WIESBADEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee