DE602004013250T2 - Mikrostrukturierte optische Faser in einem Arrangement in dem sich das Licht senkrecht zur optischen Achse der Faser ausbreitet - Google Patents

Mikrostrukturierte optische Faser in einem Arrangement in dem sich das Licht senkrecht zur optischen Achse der Faser ausbreitet Download PDF

Info

Publication number
DE602004013250T2
DE602004013250T2 DE602004013250T DE602004013250T DE602004013250T2 DE 602004013250 T2 DE602004013250 T2 DE 602004013250T2 DE 602004013250 T DE602004013250 T DE 602004013250T DE 602004013250 T DE602004013250 T DE 602004013250T DE 602004013250 T2 DE602004013250 T2 DE 602004013250T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
segment
optical fiber
microstructured
microstructured optical
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.)
Active
Application number
DE602004013250T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602004013250D1 (de
Inventor
Benjamin J. Camperdown Eggleton
Mikio Ogai
Mikhail Sumetsky
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.)
Furukawa Electric North America Inc
Original Assignee
Fitel USA Corp
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 Fitel USA Corp filed Critical Fitel USA Corp
Publication of DE602004013250D1 publication Critical patent/DE602004013250D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602004013250T2 publication Critical patent/DE602004013250T2/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/10Non-chemical treatment
    • C03B37/16Cutting or severing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/02781Hollow fibres, e.g. holey fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10Internal structure or shape details
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10Internal structure or shape details
    • C03B2203/14Non-solid, i.e. hollow products, e.g. hollow clad or with core-clad interface
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/42Photonic crystal fibres, e.g. fibres using the photonic bandgap PBG effect, microstructured or holey optical fibres
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mikrostrukturierte optische Fasern und im Besonderen auf die Verwendung eines Abschnitts einer mikrostrukturierten Faser, der dahingehend in einem Signalweg angeordnet ist, dass er bezüglich der Richtung einer Signalausbreitung orthogonal ist, und das sich ausbreitende Signal mit verschiedenen optischen Effekten versieht.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Mikrostrukturierte Wellenleiter und insbesondere Photonenkristalle schaffen bekannterweise wellenlängenabhängige Filter, Strahlteiler, Spiegelkomponenten, rechtwinklige Wellenleiter und dergleichen. Insbesondere modifizieren Photonenkristallmaterialien die Spontanemissionsrate von angeregten Atomen, wobei die Spontanemission gehemmt wird, wenn das eingebettete Atom eine Emissionsfrequenz in dem Bandabstand des Materials aufweist.
  • Da herkömmliche mikrostrukturierte optische Elemente aus Strukturen bestehen, die Abmessungen in der Größenordnung mehrerer Wellenlängen entlang jeder der zwei Hauptachsen aufweisen, und mit herkömmlichen Mikroverarbeitungsmethoden hergestellt werden, können optische Verarbeitungssysteme, die diese Elemente einsetzen, extrem klein sein. Diese relativ kleinen Bauelemente finden somit auf vielfältige Weise in optischen Übertragungssystemen mit hoher Bitrate Verwendung. Um Kopplungsverluste bei Übertragungssystemen, die derartige Bauelemente einsetzen, zu reduzieren, sind verschiedene in eine Leitung integrierte (oder „in eine Faser integrierte") Bauelemente entwickelt worden. Das US-Patent 6,075,915 , das Koops u. a. am 13. Juni 2000 erteilt wurde, offenbart die Bildung eines Photonenkristallelements direkt in dem Lichtweg innerhalb einer optischen Faser. Das Photonenkristallelement von Koops u. a. weist ein Array von dielektrischen Stäben auf, die einen oder mehrere selektive Defekte aufweisen. Ein derartiges Bauteil ist ohne eine nachteilige Auswirkung auf die umgebenden Abschnitte einer optischen Faser oder ohne ein Einbringen von unerwünschten Defekten in den Kristallbereich relativ schwer zu bilden. Zusätzlich sind die Anzahl der Stäbe und die Arraygröße durch die Größe der Faser und des zum Bilden der Faser verwendeten Materials natürlich beschränkt.
  • Das japanische Patent 2002-228868 offenbart die Funktion eines „Zerschneidens" einer Photonenkristallfaser in eine große Anzahl von Abschnitten und eines Verwendens gesonderter dieser Scheiben zur Bildung der mikrostrukturierten optischen Wellenleiter. Mastoshi u. a. erreichen eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, indem (aufeinanderfolgend) diesen Herstellungsschritten gefolgt wird: (i) Zugumformen (Ziehen) der Photonenfaser; (ii) Polieren der Faserseiten zur Herstellung des rechteckigen Querschnitts; (iii) Polieren der Faserenden zur Herstellung der rechteckigen Querschnittssegmente; und (iv) Bauen der Photonenschaltung durch Zusammenfügen dieser Segmente auf einem Substrat. Jedoch sind die tatsächlichen technischen Implementierungen des vorgeschlagenen Verfahrens eher schwierig, sowie auch teuer und zeitaufwendig. Beispielsweise ist es extrem schwierig, die Oberflächenqualität der zerschnittenen Segmente und deren Grenzflächen ausreichend flach zu machen. Die Nichtflachheit der Oberfläche verursacht Reflexion und Streuung von Licht und infolgedessen eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Bauelements. Ebenso bewirkt bei völlig glatten Schnitten das von den Seiten der Scheibe reflektierte Licht einen Interferenzeffekt, der die Übertragungscharakteristiken des Photonenbauelements beeinträchtigt. Zudem ist der Prozess zum Zusammenbauen der Faser-„Scheiben” zu größeren Photonen chips durch Mastoshi u. a. nicht gut definiert und in der Technik nicht allgemein bekannt.
  • Somit besteht auf dem Fachgebiet nach wie vor ein Bedarf an einer relativ robusten und kostengünstigen Anordnung zur Ausnutzung komplexer mikrostrukturierter Elemente mit einer optischen Übertragungsfaser.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Mit dem auf dem Fachgebiet nach wie vor bestehenden Bedarf befasst sich die vorliegende Erfindung, die sich auf mikrostrukturierte optische Fasern und im Besonderen auf die Verwendung eines Abschnitts einer mikrostrukturierten Faser bezieht, der in dem optischen Signalweg dahingehend angeordnet ist, dass er zu der Signalausbreitungsrichtung orthogonal ist und somit ein robustes mikrostrukturiertes optisches Element bildet, das ein sich ausbreitendes optisches Signal mit verschiedenen optischen Effekten versieht. Ebenso ist ein besonderes Verfahren zum Herstellen einer mikrostrukturierten optischen Faser offenbart.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine optische Vorform dahingehend gebildet, einen vorbestimmten Satz von inneren optischen Elementen (z. B. Schichten, Ringe usw. aus Material mit sich von dem Matrixglas unterscheidenden Brechungsindizes), wie sie in dem Stand der Technik zur Bildung einer mikrostrukturierten optischen Faser herkömmlicherweise verwendet werden, aufzuweisen. Die Außenoberfläche der Struktur kann zylindrisch, rechteckig oder von einer beliebigen anderen Form sein, die mit der erwünschten Beschaffenheit eines Koppelns von Licht in einer bezüglich der Achse des endgültigen optischen Elements lateralen Richtung übereinstimmt. Nach der Ausbildung wird die Vorform zum Verringern der Abmessungen der Vorform um einen vorbestimmten Betrag einem Zugumformungsprozess unterworfen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Vorform bis zu den Abmessungen einer fertigen optischen Faser oder einer beliebigen anderen Abmessung, die die erforderliche Größe und Beabstandung der inneren optischen Elemente schafft, herab zugumgeformt werden. Eine Steuerung des Innendrucks von Löchern während der Zugumformung kann zum Einstellen der relativen Abmessungen von Lochgröße und Beabstandung verwendet werden. Die aus dieser Zugumformung resultierende Faser wird dann in eine Anzahl von Fasersegmenten zerschnitten, wobei jedes Segment eine Höhe eines beliebigen erwünschten Betrags, beispielsweise alles zwischen wenigen Mikrometern und wenigen Zentimetern, aufweisen kann.
  • Es hat sich gezeigt, dass ein Fasersegment der vorliegenden Erfindung außergewöhnlich glatte Seitenwandgrenzflächen aufweist, die dann als Eingabe- oder Ausgabeports verwendet werden können, wobei die Eigenschaften der Seitenwände ein Ergebnis des Zugumformungsschritts bei einer hohen Temperatur sind, der zum Bilden der Faser verwendet wird. Eine Lichtbegrenzung entlang der vertikalen Richtung in einem Fasersegment der vorliegenden Erfindung kann (falls dies erforderlich ist) nicht nur durch die totale innere Reflexion von der oberen und unteren Oberfläche (wie bei den dünnen optischen Mikrochips des Stands der Technik), sondern auch durch Kollimation des einfallenden Lichts entlang der horizontalen Richtung erzielt werden. Wenn die Breite des Fasersegments ausreichend gering ist oder das Fasersegment dahingehend nachverarbeitet wird, ihm eine axiale Abweichung zu verleihen, ist eine Bündelung unter Kollimation nicht erforderlich.
  • Das Fasersegment der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise bei der Wellenlängenantwort „abgestimmt" werden, indem das Segment mit einer gewissen Beanspruchung wie beispielsweise einem „Dehnen" des Segments, einem Verdrillen des Segments oder einem Aussetzen des Segments einer Temperaturänderung, beaufschlagt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem mikrofluidische Stöpsel verwendet werden, die in die Fasersegmentstruktur aufgenommen sind, schafft eine Druckänderung innerhalb des Segments eine Wellenlängenabstimmung. Es hat sich auch herausgestellt, dass das eine oder die mehreren Fasersegmente der vorliegenden Erfindung entlang einer Übertragungsfaser angeordnet werden können, wobei eine abklingende Kopplung zum Koppeln eines sich ausbreitenden optischen Signals zwischen die Übertragungsfaser und das Fasersegment bzw. die Fasersegmente verwendet wird.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die vertikalen Seitenwände einer Mehrzahl von Fasersegmenten zur Bildung einer Mehrzahl von Fasersegmenten mit einem rechteckigen Querschnitt poliert werden. Die polierten Segmente können anschließend in einem geeigneten Muster (beispielsweise linear, in einem zweidimensionalen Array, einem dreidimensionalen Array usw.) zur Bildung einer „komplexen" optischen Vorform angeordnet werden. Die komplexe Vorform kann dann einem zweiten Zugumformungsprozess ausgesetzt werden, auf den ein zweiter Zerschneidungsprozess folgt, wodurch eine Mehrzahl von Fasersegmenten mit einer komplexeren inneren Struktur gebildet wird.
  • Ein Vorteil des Prozesses der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die Verwendung eines „Zweizugumformungs"-Prozesses jegliche Zwischenräume zwischen benachbarten polierten Fasersegmenten (was im Stand der Technik manchmal auch als „Zusammensetzungs"-Probleme bezeichnet wird) buchstäblich beseitigt werden. Zudem wird aufgrund der Reduzierung von Abmessungen in dem Zugumformungsprozess die Stitching-Genauigkeit gegenüber einem Polieren von kleinen Elementen beträchtlich verbessert.
  • Andere und weitere Anordnungen und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Erörterung und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen offenkundig.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
  • 1 eine exemplarische optische Vorform des Stands der Technik, die zum Bilden einer mikrostrukturierten optischen Faser verwendet wird;
  • 2 einen aus der Vorform der 1 gebildeten exemplarischen Mikrochip des Stands der Technik;
  • 3 ein exemplarisches Fasersegment;
  • 4 ein exemplarisches optisches System, das ein Fasersegment umfasst;
  • 5 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele von Fasersegmenten;
  • 8 ein exemplarisches Fasersegment, das dahingehend modifiziert worden ist, ein von seinem mittleren Abschnitt zu jeder Endseite hin sich verjüngendes Profil aufzuweisen;
  • 9 ein exemplarisches optisches System, das einen Satz von sich verjüngenden Fasersegmenten einsetzt, wobei die sich verjüngenden Segmente benachbart zu einer Übertragungsfaser angeordnet sind, und das eine abklingende Kopplung einsetzt, um ein sich ausbreitendes Signal zwischen die Faser und die sich verjüngenden Segmente zu koppeln;
  • 10 eine aus einer Mehrzahl von polierten Fasersegmenten gebildete exemplarische komplexe mikrostrukturierte optische Vorform;
  • 11 eine durch Aussetzen der Anordnung der 10 einem zweiten Zugumformungsprozess gebildete exemplarische komplexe Faserstruktur; und
  • 12 ein durch Zerschneiden der zugumgeformten Struktur der 11 gebildetes exemplarisches komplexes Fasersegment.
  • Ausführliche Beschreibung
  • 1 veranschaulicht eine exemplarische optische Vorform 10, die zur Bildung einer mikrostrukturierten Faser verwendet wird, wobei in der Technik allgemein bekannte Prozesse eingesetzt werden. Verschiedene Methoden zum Bilden von mikrostrukturierten optischen Fasern sind in der Technik allgemein bekannt, wobei das US-Patent 5,802,236 – hierin unter Bezugnahme aufgenommen – verschiedene Ausbildungsmethoden beschreibt. Im Allgemeinen kann eine derartige mikrostrukturierte Faser eine (in der Regel massive) Kernregion aufweisen, die von einer Umhüllungsregion umgeben ist, die eine Menge von voneinander beabstandeten, nicht periodisch angeordneten Umhüllungsmerkmalen aufweist. Die Merkmale können Materialien mit einem anderen Brechungsindex (oder einer anderen optischen Eigenschaft) als der Rest des Umhüllungsmaterials aufweisen. Bei dem als 1 gezeigten bestimmten Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorform 10 einen ersten Umhüllungsring 12, der eine erste „Kern"-Region 14 umgibt, wobei der erste Umhüllungsring 12 ein Material mit einem anderen Brechungsindex als die Kernregion 14 aufweist. Ein zweiter Umhüllungsring 16 ist an einer anderen Stelle innerhalb des Querschnitts der Vorform 10 gebildet und umgibt eine andere Kernregion 18. Eine erste Längsregion 20 ist so veranschaulicht, dass sie vertikal zwischen den Umhüllungsringen 12 und 16 angeordnet ist, und eine zweite Längsregion 22 ist so veranschaulicht, dass sie horizontal unterhalb den Umhüllungsringen 12 und 16 angeordnet ist. Wie es im Vorhergehenden erwähnt ist, ist diese bestimmte Anordnung lediglich exemplarisch und wird aus Erläuterungszwecken verwendet.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, wird die Vorform 10, sobald sie dahingehend gebildet worden ist, die verschiedenen Regionen unterschiedlicher Brechungsindizes zu umfassen, zur Verringerung ihres Außendurchmessers einem Zugumformungsprozess unterworfen und anschließend in eine Mehrzahl von getrennten mikrostrukturierten Abschnitten 30 gespalten. Im Folgenden herkömmlichen Prozess des Stands der Technik wird dann jeder mikrostrukturierte Abschnitt 30 weitergehend in extrem dünne (in der Größenordnung eines Mikrometers) Photonenmikrochips geteilt. Ein derartiger Mikrochip 40 des Stands der Technik ist in 2 veranschaulicht.
  • Wie es im Vorhergehenden erwähnt wurde, gibt es bei diesem Prozess des Stands der Technik zum Bilden von mikrostrukturierten optischen Elementen viele Probleme, besonders in Bezug auf ein Spalten, Ätzen und Polieren der getrennten Elemente. Im Gegensatz dazu richtet sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung von Fasersegmenten, die keine Begrenzung entlang der zugumgeformten Faserachse erfordern und als solche, verglichen mit den Mikrochips des Stands der Technik mit Größen im Mikrometerbereich, eine verlängerte vertikale Abmessung aufweisen. Darüber hinaus kann eine Mehrzahl derartiger Fasersegmente unter Verwendung einer zweiten Zugumformungsoperation zur Bildung einer komplexen mikrostrukturierten optischen Faser weiterverarbeitet werden, wobei die Fähigkeit zum Bilden einer derartigen komplexen Struktur in dem Stand der Technik extrem problematisch war.
  • 3 veranschaulicht ein exemplarisches Fasersegment 50. Im Besonderen wird die optische Vorform 10, wie sie in 1 gezeigt ist, unter Verwendung des Verfahrens, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, zugumgeformt. Die zugumgeformte Faser wird anschließend in getrennte Fasersegmente zerschnitten, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung ein exemplarisches Fasersegment 50 eine Höhe h aufweisen kann, die irgendwo zwischen mehreren Mikrometern und mehreren Metern liegen kann. Das Fasersegment 50 der vorliegenden Erfindung wird als sich in vielerlei Hinsicht von den Mikrochips des Stands der Technik (wie beispielsweise dem Mikrochip 40 der 2) unterscheidend erachtet. Zum einen kann die „Rauigkeit" der oberen und unteren Oberfläche 52 bzw. 54 des Fasersegments 50 sich nicht auf die Übertragungscharakteristiken von Licht auswirken, wenn sich ein Strahl durch die Seitenwand 56 des Segments 50 ausbreitet anstatt die Längserstreckung des Segments 50 zu durchlaufen. Das heißt, eine Lichtwelle breitet sich parallel zu der oberen und unteren Oberfläche 52 und 54 – durch die Seitenwand 56 – aus, wie es in 3 gezeigt ist. Da die vertikale Seitenwand 56 (als Folge des Zugumformungsprozesses) außergewöhnlich glatt ist, sind Streuverluste in das Fasersegment 50 hinein und aus demselben heraus minimal.
  • In der Tat kann eine Lichtbeschränkung entlang der vertikalen Richtung des Fasersegments 50 durch parallel richten des einfallenden Lichts entlang der horizontalen Richtung verglichen mit der Verwendung einer totalen inneren Reflexion innerhalb des dünnen, lithographisch definierten Mikrochips des Stands der Technik erzielt werden. 4 veranschaulicht ein exemplarisches optisches System, das ein Fasersegment 50 eingliedert. Bei diesem Beispiel durchläuft ein sich entlang einer Eingangsfaser 60 ausbreitender optischer Strahl zuerst eine konfokale Eingangslinse 62 und eine Kollimatorlinse 64, bevor er in das Fasersegment 50 eintritt. Wie es im Vorhergehenden erörtert ist, kann das Fasersegment 50 dahingehend gebildet sein, eine Vielfalt von unterschiedlichen inneren optischen Elementen aufzuweisen, so dass es beliebige erwünschte Modifizierungen an dem dasselbe durchlaufenden optischen Signal durchführen kann. Ein parallel gerichtetes Signal tritt daraufhin aus dem Fasersegment 50 aus, durchläuft eine Ausgangskollimatorlin se 66 und eine konfokale Linse 68, bevor es in eine Ausgangsfaser 70 gekoppelt wird.
  • Als Folge der relativ großen Größe der Fasersegmentstruktur kann eine Anzahl von verschiedenen Modifizierungen zum Modifizieren ihrer optischen Charakteristiken vorgenommen werden, wobei derartige Modifizierungen bei dem dünnen Mikrochipentwurf des Stands der Technik im Wesentlichen unmöglich wären. Beispielsweise veranschaulicht 5 die Aufnahme einer dreidimensionalen Struktur 72 in ein Fasersegment 70. In diesem Fall wird eine Mehrzahl von Zylindern in eine Seitenwand 74 – jedoch nicht durch dieselbe hindurch – des Fasersegments 70 geätzt. 6 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem eine Mehrzahl von kugelförmigen Elementen 82 in einer in einem Fasersegment 80 gebildeten zylindrischen Öffnung 84 angeordnet sind. Eine alternative Verwendung einer zylindrischen Öffnung ist in einem Fasersegment 90 der 7 veranschaulicht, wo eine exemplarischen Öffnung 92 derart gebildet ist, eine Mehrzahl von mikrofluidischen Stöpseln 94 zu umfassen, wobei derartige Stöpsel dahingehend bekannt sind, in Abhängigkeit von dem zum Bilden der Stöpsel verwendeten Material, der Entfernung zwischen den Stöpseln, der Temperatur der Stöpsel usw. eine Änderung des Brechungsindex hervorzurufen. Im Allgemeinen können Öffnungen in einem Fasersegment der vorliegenden Erfindung gebildet und daraufhin mit einem Material oder mit Materialien mit einem anderen Brechungsindex gefüllt werden, wobei das Material je nach Wunsch ein Gas, einen Feststoff oder eine Flüssigkeit aufweisen kann.
  • Bei jedem der in 57 gezeigten Ausführungsbeispiele sowie bei jedem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel kann die Fasersegmentstruktur der vorliegenden Erfindung einer physikalischen „Beanspruchung" ausgesetzt werden, um eine wellenlängenempfindliche Abstimmung der Betriebscharakteristika des Fasersegments zu schaffen. Beispielsweise kann ein Fasersegment vertikal „gedehnt" werden, um die Wellen längenempfindlichkeit zu modifizieren, es kann um die zentrale vertikale Achse verdrillt werden oder Veränderungen der Umgebungstemperatur ausgesetzt werden. Bei einer Anordnung, wie sie beispielsweise in 7 veranschaulicht ist, modifizieren Druckänderungen die Beabstandung zwischen den mikrofluidischen Stöpseln und ändern somit die Wellenlängenempfindlichkeit des Fasersegments.
  • Eine geometrische Struktur eines Fasersegments der vorliegenden Erfindung ist in 8 veranschaulicht. Bei diesem Beispiel wurde ein Fasersegment 100 dahingehend modifiziert, sich verjüngende Regionen zwischen einem zentralen Abschnitt 102 und den sich gegenüberliegenden Endseiten 104 und 106 aufzuweisen. Diese bestimmte geometrische Struktur bildet somit auf natürliche Weise eine Fokussierung und Begrenzung von Licht zwischen der Eingangs- und Ausgangsfaser 108, 110 und dem Fasersegment 100. 9 veranschaulicht ein exemplarisches optisches System, das einen Satz von derartigen sich verjüngenden Fasersegmenten 100 verwendet. In diesem Fall ist ein Satz von drei sich verjüngenden Fasersegmenten 100-1, 100-2 und 100-3 entlang einer Übertragungsfaser 112 angeordnet. Bei diesem Beispiel wird demzufolge eine abklingende Kopplung verwendet, um eine optische Kopplung zwischen einem sich entlang der Faser 112 ausbreitenden Signal und dem Satz von sich verjüngenden Fasersegmenten zu schaffen.
  • 10 veranschaulicht eine exemplarische komplexe mikrostrukturierte optische Vorform 112, die eine Mehrzahl von getrennten polierten Fasersegmenten 120 aufweist. Bei der bestimmten Anordnung der 10 sind Fasersegmente 120 in einem zweidimensionalen Array angeordnet, das Segmente zeigt, die beispielsweise als 12011 , 12016 , 12021 , 12041 , 12046 usw. aufgezählt sind. Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung von polierten Fasersegmenten, dass die getrennten Elemente ohne weiteres dahingehend angeordnet werden können, dass sie die erwünschten optischen Charakteristiken schaffen. In der Tat kann jedes getrennte Faser segment andere optische Charakteristiken aufweisen, oder es können verschiedene Teilsätze von Segmenten in einem Array verschiedene Charakteristiken aufweisen, was es möglich macht, die erwünschten Charakteristiken eines komplexen mikrostrukturierten Elements „maßzuschneidern".
  • Wie es in 10 gezeigt ist, umfasst die Arrayanordnung von Fasersegmenten 120 eine Mehrzahl von Zwischenräumen 124 zwischen benachbarten Segmenten, da die polierten Seiten nicht vollkommen flach sind. Deswegen wird anschließend ein zweiter Faserzugumformungsprozess durchgeführt, um die Arrayanordnung per Zugumformung zu verkleinern, wie es in 11 gezeigt ist, so dass eine komplexe mikrostrukturierte Faser 130 gebildet wird. Die Verwendung dieser zweiten Zugumformung dient zum Verringern der Gesamtabmessungen des endgültigen Bauelements und zur praktischen Beseitigung der Zwischenräume zwischen benachbarten Fasersegmenten 120 (wobei diese Zwischenräume allgemein in dem Stand der Technik als „Zusammensetzungsdefekte" bezeichnet werden). Nachdem dieser zweite Zugumformungsschritt durchgeführt worden ist, kann die Faser in komplex strukturierte Fasersegmente 140-1 und 140-2 zerschnitten werden, wie es in 12 gezeigt ist, und zwar in einer zu der im Vorhergehenden erörterten einfacheren Fasersegmentstruktur ähnlichen Weise. In der Tat kann das komplexe strukturierte Fasersegment in allen der im Vorhergehenden erörterten verschiedenen Ausführungsbeispiele verwendet werden.

Claims (7)

  1. Eine mikrostrukturierte Optische-Faser-Komponente die folgende Merkmale aufweist: einen ersten inneren Abschnitt (14, 18), der einen ersten Brechungsindex aufweist; eine Mehrzahl von Regionen (12, 16, 20, 22), die verschiedene vorbestimmte Brechungsindizes aufweisen, wobei die Mehrzahl von Regionen angeordnet ist, um ein optisches Signal, das durch dieselben hindurchgeht, mit vorbestimmten Modifizierungen zu versehen, gekennzeichnet dadurch, dass die mikrostrukturierte Optische-Faser-Komponente gebildet ist, um ein Fasersegment (100) durch Ziehen aus einer Vorform einer ähnlichen Struktur aufzuweisen und durch ein Paar von Endseiten (104, 106) mit Seitenwänden einer vorbestimmten Höhe zwischen denselben definiert ist, wobei eine Eingangsfaser (108) und eine Ausgangsfaser (110) den Seitenwänden des Fasersegments (100) derart zugewandt sind, dass die Endseiten (104, 106) parallel zu der Richtung einer Ausbreitung eines optischen Signals angeordnet sind und sich nicht beträchtlich auf das Verhalten des Lichts, das durch die Seitenwände derselben zwischen der Eingangsfaser und der Ausgangsfaser (108, 110) in einer Richtung parallel zu den Endseiten (104, 106) hindurchgeht, auswirken; wobei sich die Seitenwände des Fasersegments von der Mittenregion (102) zu den Endseiten (104, 106) hin verjüngen, um das laterale Verhalten eines optischen Signals, das durch die Eingangs- und Ausgangsfaser (108, 110) der sich verjüngenden Seitenwände hindurchgeht, zu verändern.
  2. Die mikrostrukturierte optische Faser gemäß Anspruch 1, bei der das Fasersegment (100) zumindest eine Öffnung (92) aufweist, die durch die Erstreckung desselben gebildet ist, wobei die zumindest eine Öffnung (92) mit einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Festkörper gefüllt ist.
  3. Die mikrostrukturierte optische Faser gemäß Anspruch 2, bei der ein oder mehrere optische Elemente (82, 94) in der zumindest einen Öffnung (92) angeordnet sind.
  4. Die mikrostrukturierte optische Faser gemäß Anspruch 3, bei der eine Mehrzahl von massiven Stöpseln (94) in der zumindest einen Öffnung (92) angeordnet ist.
  5. Die mikrostrukturierte optische Faser gemäß Anspruch 3, bei der ein oder mehrere mikrofluidische Stöpsel (94) eines Materials mit einem bekannten Brechungsindex in die zumindest eine Öffnung (92) eingesetzt ist.
  6. Die mikrostrukturierte optische Faser gemäß Anspruch 1, bei der eine oder mehrere Mikrostrukturen durch zumindest einen Abschnitt der vertikalen Erstreckung des Fasersegments (100) gebildet sind.
  7. Die mikrostrukturierte optische Faser gemäß Anspruch 6, bei der zumindest eine Mikrostruktur eine Mehrzahl geätzter zylindrischer Elemente (72) aufweist, die so gebildet sind, dass sie parallel zu den Endseiten (104, 106) der Komponente sind.
DE602004013250T 2003-10-23 2004-10-19 Mikrostrukturierte optische Faser in einem Arrangement in dem sich das Licht senkrecht zur optischen Achse der Faser ausbreitet Active DE602004013250T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US691947 1985-01-16
US10/691,947 US6996317B2 (en) 2003-10-23 2003-10-23 Optical devices including microstructured fiber sections disposed for transverse signal propagation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602004013250D1 DE602004013250D1 (de) 2008-06-05
DE602004013250T2 true DE602004013250T2 (de) 2009-05-20

Family

ID=34394559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE602004013250T Active DE602004013250T2 (de) 2003-10-23 2004-10-19 Mikrostrukturierte optische Faser in einem Arrangement in dem sich das Licht senkrecht zur optischen Achse der Faser ausbreitet

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6996317B2 (de)
EP (1) EP1526395B1 (de)
JP (1) JP4137867B2 (de)
CN (1) CN100422774C (de)
DE (1) DE602004013250T2 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7406222B2 (en) * 2006-02-16 2008-07-29 Pavel Kornilovich Composite evanescent waveguides and associated methods
US7793521B2 (en) 2006-03-01 2010-09-14 Corning Incorporated Method enabling dual pressure control within fiber preform during fiber fabrication
WO2009128480A1 (ja) * 2008-04-15 2009-10-22 住友電気工業株式会社 光導波路用母材の製造方法
CN114182369B (zh) * 2022-01-11 2023-06-16 中国科学院工程热物理研究所 一种功能纤维的制备装置及方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2153485A1 (en) * 1993-01-08 1994-07-21 Robert Meade Low-loss integrated circuits
US5802236A (en) * 1997-02-14 1998-09-01 Lucent Technologies Inc. Article comprising a micro-structured optical fiber, and method of making such fiber
WO1998026316A1 (en) * 1996-12-13 1998-06-18 Massachusetts Institute Of Technology Tunable microcavity using nonlinear materials in a photonic crystal
DE59811997D1 (de) * 1997-03-29 2004-10-28 Deutsche Telekom Ag Faser-integrierte photonenkristalle und -systeme
US6210910B1 (en) * 1998-03-02 2001-04-03 Trustees Of Tufts College Optical fiber biosensor array comprising cell populations confined to microcavities
US6301420B1 (en) * 1998-05-01 2001-10-09 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Multicore optical fibre
US6404966B1 (en) * 1998-05-07 2002-06-11 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical fiber
JP3522117B2 (ja) * 1998-08-05 2004-04-26 日本電気株式会社 自己導波光回路
GB9903918D0 (en) * 1999-02-19 1999-04-14 Univ Bath Improvements in and relating to photonic crystal fibres
US6236779B1 (en) * 1999-05-24 2001-05-22 Spectra Physics Lasers, Inc. Photonic crystal fiber system for sub-picosecond pulses
US6301421B1 (en) * 1999-05-27 2001-10-09 Trw Inc. Photonic crystal fiber lasers and amplifiers for high power
JP3456166B2 (ja) * 1999-06-23 2003-10-14 日本電気株式会社 フォトニック結晶を用いた光結合素子および光結合方法
US6418258B1 (en) * 2000-06-09 2002-07-09 Gazillion Bits, Inc. Microstructured optical fiber with improved transmission efficiency and durability
DE60133970D1 (de) * 2000-06-21 2008-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optische Faser mit photonischer Bandlückenstruktur
US6470127B2 (en) * 2001-01-31 2002-10-22 Intelligent Optical Systems, Inc. Photonic band-gap light-emitting fibers
JP2002228868A (ja) 2001-02-02 2002-08-14 Mitsubishi Cable Ind Ltd フォトニッククリスタル導波路の製造方法
US20020181911A1 (en) 2001-04-30 2002-12-05 Wadsworth William John Optical material and a method for its production
CN1184753C (zh) * 2001-08-08 2005-01-12 中国科学院物理研究所 一种光子晶体波分复用器件
US20030231845A1 (en) * 2002-06-14 2003-12-18 Anatoly Patlakh Methods of processing of air-clad and photonic-crystal fibers

Also Published As

Publication number Publication date
DE602004013250D1 (de) 2008-06-05
CN1648697A (zh) 2005-08-03
EP1526395A1 (de) 2005-04-27
EP1526395B1 (de) 2008-04-23
US20050089287A1 (en) 2005-04-28
JP4137867B2 (ja) 2008-08-20
CN100422774C (zh) 2008-10-01
JP2005128549A (ja) 2005-05-19
US6996317B2 (en) 2006-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60025766T2 (de) Herstellungsverfahren einer photonischen Kristallfaser
DE60216312T2 (de) Polarisationserhaltender lichtwellenleiter und absolut-einzelpolarisations lichtwellenleiter
DE69824525T2 (de) Mantelgepumpte Faserstrukturen
DE3012184C2 (de)
DE60003551T2 (de) Planare optische wellenleiter mit zwei nuten
DE602004000098T2 (de) Optische Wellenleiteranordnung mit reduzierten Überkreuzungsverlusten
DE69731784T2 (de) Ein durch Einschreiben eines Bragg-Gitters in eine optische Faser hergestelltes Filter
DE3923185A1 (de) Monomoden-koppler
DE60124195T2 (de) Optisches Übertragungsmodul und seine Verwendung in einem optischen Übertragungssystem
DE112018003973T5 (de) Echelle-gitter-multiplexer oder -demultiplexer
DE60124328T2 (de) Photonenkristallglasfaser (PCF) mit mehreren Mantelschichten
DE602004013250T2 (de) Mikrostrukturierte optische Faser in einem Arrangement in dem sich das Licht senkrecht zur optischen Achse der Faser ausbreitet
DE112004000194T5 (de) Mit einer Linse versehene Faser mit einem kleinen Formfaktor und Verfahren zur Herstellung derselben
EP0043475B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer integrierten mikrooptischen Vorrichtung zur Verwendung mit Multimode-Lichtfasern
EP0413387A1 (de) Polarisationshaltige einwellige optische Faser
DE60129495T2 (de) Optischer Wellenleiterschaltkreis
DE69921644T2 (de) Optische Faserbündel zur Übertragung von Bildern
DE112008003665T5 (de) Pellicle-Strahlteiler auf MEMS-Basis
EP0538633A1 (de) Kopplung zwischen optischer Faser und integriertem optischen Wellenleiter sowie Herstellungsverfahren
DE2851654C2 (de)
DE102019132569B3 (de) Multikernfaser mit Multikern-Faserkomponenten sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69924713T2 (de) Faseroptische Komponente zur Bildübertragung
DE60219647T2 (de) Entzerrung des durchlassbandes in einem wellenleitergitter
DE10253438B4 (de) Wellenleiterkreuzung
DE60209153T2 (de) Optische komponente für die spektrale separation von licht verschiedener wellenlängen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition