DE69326041T2

DE69326041T2 - Achromatischer ummantelter faseroptischer Koppler

Info

Publication number: DE69326041T2
Application number: DE69326041T
Authority: DE
Inventors: David Lee Weidman
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2013-06-17
Also published as: US5268979A; AU4173593A; AU657418B2; EP0578982A1; KR940002621A; TW226440B; DK0578982T3; CA2094765A1; JPH0667055A; ATE183587T1; USRE35138E; EP0578982B1; ES2134229T3; DE69326041D1; KR100315178B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft optische Monomodefaserkoppler, die in der Lage sind, eine relativ gleichförmige Kopplung von Licht zwischen Fasern über ein relativ breites Wellenlängenband zu bewirken.
Verschmolzene Faserkoppler sind gebildet worden durch Positionieren einer Vielzahl von Fasern in einer Seite-an- Seite-Beziehung längs eines geeigneten Abschnitts daraus und Zusammenschmelzen der Mäntel, um die Fasern zu sichern und die Beabstandungen zwischen den Kernen zu reduzieren. Verschiedene Kopplereigenschaften können durch Einführung der Fasern in eine Kapillarröhre vor der Erwärmung, und Dehnen der Fasern verbessert werden, wodurch die Bildung eines "ummantelten Kopplers" resultiert. Um einen ummantelten Koppler zu bilden, werden die Fasern in eine Röhre eingeführt, die Röhre wird evakuiert, und ihr Mittelbereich wird erwärmt und auf die Fasern kollabiert. Der zentrale Abschnitt des Mittelbereichs wird danach auf jenem Durchmesser und Kopplungslänge heruntergezogen, die zum Erhalt der gewünschten Kopplung notwendig ist.
Die EP-A-0477459 lehrt einen achromatischen Koppler, der einen Körper aus Matrixglas und eine Vielzahl von optischen Wellenleiterwegen, die durch den Körper verlaufen, umfaßt. Jeder der Wellenleiter umfaßt einen Kernbereich, der von einem Mantelbereich mit einem Brechungsindex geringer als jener des Kernbereichs umgeben ist. Die Wellenleiter verlaufen in hinreichend dichter Nähe für einen hinreichend langen Abstand, so daß ein Teil der optischen Leistung, welche in einem der Wege propagiert, auf den anderen der Wege koppelt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Unterschied zwischen den Mantelindizes und dem Index des Körpers in dem Bereich von 0,001 und 0,005.
Identische optische Fasern wurden bislang zur Herstellung eines Standardkopplers verwendet, dessen Kopplungsverhältnis sehr wellenlängenabhängig ist, d. h. wenn er 3 dB-Kopplung bei 1310 nm aufzeigt, kann er wegen dieser Wellenlängenabhängigkeit nicht als ein 3-dB-Koppler bei 1550 nm funktionieren. Ein "Standardkoppler" könnte hinsichtlich seiner Leistungsübertragungseigenschaften in einem um 1310 nm zentrierten Fenster, was als das erste Fenster bezeichnet wird, gekennzeichnet werden. Beispielsweise könnte ein Standardkoppler ein Kopplungsverhältnis aufzeigen, das innerhalb eines 60 nm- Fensters nicht mehr als ungefähr ± 5% variiert.
Ein "achromatischer Koppler" ist einer, wo das Kopplungsverhältnis weniger empfindlich auf die Wellenlänge ist als es für den Standardkoppler der Fall ist. Es gibt keine weithin akzeptierte Definition eines "achromatischen Kopplers". Die am wenigsten stringente Definition würde es erfordern, daß ein achromatischer Koppler bessere Leistungsübertragungseigenschaften als der Standardkoppler im ersten Fenster aufzeigt. In realistischerer Hinsicht wird die Spezifikation eingeengt, indem gefordert wird, daß ein achromatischer Koppler viel besser als der Standardkoppler in diesem ersten Fenster arbeitet oder daß gefordert wird, daß er niedrige Leistungsübertragungssteigungen in zwei Fenstern von spezifizierter Breite aufzeigt. Diese Fenster könnten beispielsweise als 100 nm breit und zentriert um ungefähr 1310 nm und 1530 nm spezifiziert sein. Diese Fenster müssen nicht die gleiche Breite aufweisen; ihre Breiten könnten beispielsweise 80 nm und 60 nm sein. Ein optimal arbeitender achromatischer Koppler würde in der Lage sein, niedrige Werte eines gekoppelten Leistungsabfalls über im Wesentlichen den gesamten Monomode- Betriebsbereich aufzuzeigen. Für quarzbasierte optische Fasern könnte dieser Betriebsbereich beispielsweise als zwischen 1260 nm und 1580 nm befindlich spezifiziert werden.
In der folgenden Diskussion wird die relative Brechungsindexdifferenz Δa-b zwischen zwei Materialien mit Brechungsindices na und nb definiert als
Δa-b = (n²a - n²b)/(2n²a) (1)
Zur Klarheit des Ausdrucks wird Δ oft in Prozent ausgedrückt, d. h. hundert mal Δ.
Bislang wurden achromatische Koppler durch den Einsatz von Fasern gebildet, die verschiedene Ausbreitungskonstanten für den Grundmode in dem Koppelbereich aufweisen, d. h. durch Verwendung von Fasern unterschiedlichen Durchmessers und/oder Fasern unterschiedlichen Brechungsindexprofils oder durch Verjüngen oder Ätzen einer von zwei identischen Fasern mehr als die andere.
Die U. S. Patente 5,011,251 und 5,044,716 lehren ummantelte achromatische optische Faserkoppler, wobei die gekoppelten Fasern von einem Matrixglas umgeben sind, das einen Brechungsindex n&sub3; aufweist, der niedriger ist als jener des Faser-Mantelmaterials. Die Ausbreitungskonstanten der gekoppelten Fasern sind unterschiedlich, da die Fasern unterschiedliche Mantel-Brechungsindizes aufweisen. Der Unterschied zwischen dem Brechungsindex n&sub2; des Mantels der ersten Faser und dem Brechungsindex n&sub2; des Mantels der zweiten Faser ist derart, daß der Koppler eine sehr geringe Änderung im Kopplungsverhältnis mit der Wellenlänge über ein relativ breites Wellenlängenband aufzeigt.
Die U. S. Patente 5,011,251 und 5,044,716 kennzeichnen den Röhrenbrechungsindex n&sub3; durch das Symbol Δ&sub2;&submin;&sub3;, dessen Wert erhalten wird durch Substituieren von na und nb in Gleichung (1) durch n&sub2; und n&sub3;. Kommerziell verfügbare optische Monomode fasern weisen gewöhnlich einen Wert von n&sub2; auf, der gleich oder nahe jenem von Quarz ist. Wenn Quarz als Basisglas für die Röhre eingesetzt wird, wird ein Dotiermittel zu dem Zweck hinzugefügt, den Röhrenbrechungsindex n&sub3; auf einen Wert niedriger als n&sub2; zu verringern. Diese Patente behaupten, daß das Dotiermittel B&sub2;O&sub3; zusätzlich zur Erniedrigung des Brechungsindex der Röhre vorteilhafterweise auch deren Temperatur für den Erweichungs-Punkt auf einen Wert niedriger als jenen der Fasern erniedrigt. Fluor ist auch verwendet worden, um den Röhrenbrechungsindex zu erniedrigen. Diese Patente lehren, daß, wenn Δ&sub2;&submin;&sub3; unter ungefähr 0,2% ist, die Menge von B&sub2;O&sub3; in einer Quarzröhre unzureichend ist, um das Röhrenglas in einem 1 · 2- oder einem 2 · 2-Koppler zu erweichen, wodurch es die Fasern während des Kollabierungsschritts übermäßig deformiert. Der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; für Standardkoppler ist daher gewöhnlich zwischen 0,26% und 0,35% gewesen. Diese Patente behaupten weiter, daß eine Prozeßreproduzierbarkeit von achromatischen ummantelten Kopplern gesteigert wird, indem Röhren eingesetzt werden, die Brechungsindizes derart aufweisen, daß Δ&sub2;&submin;&sub3;-Werte über dem vorher eingesetzten Bereich liegen, wobei bevorzugte Werte von Δ&sub2;&submin;&sub3; größer als 0,4% sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen monomodigen, achromatischen, optischen Faserkoppler vorzusehen, der durch eine sehr kleine Änderung in der gekoppelten Leistung über ein breites Wellenlängenband gekennzeichnet ist. Eine weitere Aufgabe ist es, einen achromatischen Koppler vorzusehen, dessen sämtliche optische Fasern identisch sein können. Eine weitere Aufgabe ist es, einen achromatischen optischen Faserkoppler vorzusehen, vom Typ der N-Fasern aufweist, die die Eingangsfaser umgeben (N > 2), wobei die Leistungskopplung von der Eingangs- zu den Ausgangsfasern fast 100% ist, wodurch ein Kopplungsverlust minimiert ist.
Der achromatische Koppler der Erfindung umfaßt eine Vielzahl von optischen Wellenleiterwegen, die durch einen Körper aus Matrixglas verlaufen. Jeder der Wege umfaßt einen Kernbereich, der durch einen Mantelbereich eines Brechungsindex niedriger als der des Kernbereichs umgeben ist, wobei der niedrigste Brechungsindex der Mantelbereiche der Wege n&sub2; ist. Die optischen Wellenleiterwege verlaufen in hinreichend dichter Nähe für einen hinreichend langen Abstand, so daß ein Teil der optischen Leistung, welche sich in einem der Wege ausbreitet, auf den anderen der Wege koppelt. Der Brechungsindex von zumindest dem Bereich des Körpers neben den Wegen ist n&sub3;, wobei n&sub3; um einen derartigen Betrag niedriger als n&sub2; ist, daß der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; nicht größer als 0,045% ist, wobei Δ&sub2;&submin;&sub3; gleich (n&sub2;² - n&sub3;²)/2n&sub2;² ist.
In einer Ausführungsform umfassen die Wellenleiterwege optische Fasern und das Matrixglas ist ein zylindrisch gestalteter Körper, durch welchen die Fasern in Längsrichtung verlaufen. Der Körper weist ein erstes und zweites gegenüberliegendes Ende und einen Mittelbereich auf. Der Durchmesser des zentralen Abschnitts des Mittelbereichs und die Durchmesser der optischen Fasern in dem zentralen Abschnitt des Mittelbereichs sind kleiner als deren Durchmesser an den Enden des Körpers.
Der achromatische optische Faserkoppler der vorliegenden Erfindung wird gebildet durch Einsetzen zumindest eines Abschnitts von jeder einer Vielzahl von optischen Fasern in eine Glasröhre, so daß die Abschnitte den Mittelbereich der Röhre einnehmen. Jede der Fasern umfaßt einen Kern mit einem Brechungsindex n&sub1; und einen Mantel mit einem Brechungsindex kleiner als n&sub1;. Der niedrigste Mantelbrechungsindex von irgendeiner der Fasern, der n&sub2; beträgt, ist größer als n&sub3; um einen derartigen Betrag, daß der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; nicht größer als 0,045% ist. Der Mittelbereich der Röhre wird auf die Fasern kollabiert, und der zentrale Abschnitt des Mittelbereichs wird gedehnt, bis eine vorgegebene Kopplung zwischen den Fasern auftritt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines ummantelten 2 · 2- Kopplers;
Fig. 2 einen Graphen der minimalen durchschnittlichen Einfügungsdämpfung über die Chlordifferenz zwischen Ringfaser und Zentralfaser für einen 1 · 8-Koppler;
Fig. 3 einen Graphen der Kopplungskonstante über das inverse Ziehverhältnis bei drei verschiedenen Wellenlängen für einen 2 · 2-Schalterkoppler, der ein Δ&sub2;&submin;&sub3;-Wert von 0,35% aufweist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der äußeren Oberflächen zweier Röhren, die unterschiedliche Ziehverhältnisse und unterschiedliche Kopplungsabstände, aber ähnliche Kopplung aufweisen;
Fig. 5 einen Graphen, worin die "NAT-Differenz", der Differenzparameter der Gleichung (7) als eine Funktion von Δ&sub2;&submin;&sub3; für die Wellenlängen von 1310 nm und 1550 nm aufgetragen ist;
Fig. 6 einen Graphen eines Brechungsindex, aufgetragen als eine Funktion des Röhrenradius für einen Typ einer Röhre;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer Kapillarröhre, nachdem optische Fasern darin eingesetzt worden sind und nachdem an ihrem einen Ende eine Vakuumklammer befestigt worden war;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Kollabieren einer Kapillarröhre und zum Dehnen deren Mittelbereichs;
Fig. 9 eine Querschnitts-Teilansicht, die die Kollabierung der Glasröhre um die Fasern, um einen kompakten Mittelbereich zu bilden, darstellt;
Fig. 10 eine Querschnitts-Teildarstellung eines optischen Faserkopplers, nachdem er gezogen und an seinen Enden versiegelt worden ist;
Fig. 11 einen Graphen, der Kurven des spektralen Kopplungsverhältnisses für einen achromatischen 2 · 2- Koppler, hergestellt mit dem Verfahren des Beispiels 1, darstellt;
Fig. 12 eine Querschnitts-Ansicht einer Kapillarröhre zum Darstellen eines Fasereinsetzungsschritts;
Fig. 13 eine Querschnitts-Ansicht, die eine Abstandsröhre auf dem Ende einer Faser zeigt;
Fig. 14 eine bruchstückartige Querschnittsansicht der Koppler-Vorform der Fig. 12, nachdem alle optischen Fasern darin eingeführt worden sind;
Fig. 15 einen Graphen, der Kurven des spektralen Kopplungsverhältnisses für einen achromatischen 1 · 8- Koppler, hergestellt mit dem Verfahren des Beispiels 2, darstellt;
Fig. 16 einen Graphen, der Kurven des spektralen Kopplungsverhältnisses für einen achromatischen 1 · 8- Koppler, hergestellt mit dem Verfahren des Beispiels 3, darstellt;
Fig. 17 einen Graphen, der Kurven des spektralen Kopplungsverhältnisses für einen achromatischen 1 · 6- Koppler, hergestellt mit dem Verfahren des Beispiels 4, darstellt;
Fig. 18 einen Graphen, der Kurven des spektralen Kopplungsverhältnisses für einen nicht-achromatischen 1 · 6-Koppler, hergestellt mit dem Verfahren des Beispiels 5, darstellt;
Fig. 19-21 die Anordnung von N Ringfasern um eine Eingangsfaser in einem Teiler, wobei N > 2.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Mit den Zeichnungen ist es nicht beabsichtigt, einen Maßstab oder relative Proportionen der darin gezeigten Elemente anzuzeigen.
Optische Faserkoppler können durch die Anzahl der optischen Fasern, die von jedem ihrer Enden verlaufen, durch den Anteil der Eingangsleistung, die in eine bestimmte Ausgangsfaser gekoppelt wird, und durch die Wellenlängenempfindlichkeit der Kopplung gekennzeichnet werden. In einem M · N-Koppler, wo M ≥ 1 und N ≥ 2, verlaufen M optische Fasern von einem Ende und N Fasern von dem anderen Ende. Ein 3 dB-Koppler ist beispielsweise ein 1 · 2- oder 2 · 2-Koppler, der 50% der Leistung von einer ersten Faser in eine zweite Faser koppelt. Ein Abzweiger ist ein Koppler (gewöhnlich ein 1 · 2- oder 2 · 2- Koppler) der weniger als 50% der Eingangsleistung, gewöhnlich einen kleinen Prozentsatz wie 3%, 10% oder dergleichen, in eine Ausgangsfaser koppelt. Ein Teiler (1 · N, wobei N > 2) teilt die Eingangsleistung gleichmäßig unter den N-Ausgangsfasern auf. Ein Schalter ist ein Koppler (gewöhnlich ein 1 · 2- oder 2 · 2- Koppler), der derart gepackt ist, daß der Prozentsatz der von einer ersten optischen Faser in eine zweite Faser gekoppelten Leistung durch Änderung des Winkels, mit welchem die zwei Fasern in der Ebene der zwei Fasern gebogen werden, geändert werden kann (siehe U. S. Patent 4,763,977). Ein Schalter koppelt typischerweise im Grunde genommen das gesamte Licht bei den Betriebswellenlängen von der Eingangsfaser in die zweite Faser. Die vorliegende Erfindung betrifft achromatische optische Faserkoppler, und sie hat Relevanz für alle der oben erwähnten Kopplertypen, ohne auf solche beschränkt zu sein.
Fig. 1 stellt einen 2 · 2-Koppler schematisch dar, wobei jede der optischen Fasern F&sub1; und F&sub2; einen Kern mit einem Brechungsindex n&sub1; umgeben von einem Mantel mit einem Brechungsindex niedriger als n&sub1; aufweist. Für eine allgemeine Diskussion der Erfindung wird der 2 · 2-Koppler als typisch für alle der vorgenannten Typen von Kopplern erachtet. Der Koppler kann durch Durchfädeln der Fasern F&sub1; und F&sub2; durch eine Glasummantelungsröhre O gebildet werden, deren Brechungsindex n&sub3; kleiner als die Brechungs indizes der Fasermäntel ist. Während jene Abschnitte der Fasern, die aus der Röhre verlaufen, vorzugsweise ein schützendes Bemantelungsmaterial (in dieser dargestellten Ausführungsform nicht gezeigt) aufweisen, weisen deren Abschnitte innerhalb des Röhren-Mittelbereichs keine Bemantelung auf. Der Originaldurchmesser der Röhre ist d&sub1;. Die Röhre O wird evakuiert, und deren Mittelbereich wird erwärmt, um ihn auf die Fasern zu kollabieren. Die Röhre wird wieder erwärmt, und ihre Enden werden in gegenüberliegende Richtungen gezogen, um den zentralen Abschnitt des kollabierten Mittelbereichs zu dehnen. Die Kollabierungs- und Dehnungs-Operationen der Röhre können gemäß U. S. Patent 5,001,251 durchgeführt werden, dessen Lehren hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden. Die Rate, mit der die beiden Röhrenenden voneinander wegbewegt werden, macht die kombinierte Dehnungsrate aus. Die Röhre kann mit einer konstanten Rate gedehnt werden, oder die Dehnungsrate kann kontinuierlich oder in diskreten Schritten variieren. Die Dehnungsoperation kann stoppen, nachdem eine vorbestimmte Kopplung erreicht ist; danach kann die Röhre wieder erwärmt werden, und ein Dehnen kann mit einer zweiten Dehnungsrate auftreten. Das Verhältnis des Originaldurchmessers d&sub1; zum Durchmesser d&sub2; des zentralen Teils des eingekehlten Bereichs N wird als das Ziehverhältnis R bezeichnet. Ein Bereich N wird dargestellt als einer, der einen konstanten Durchmesser aufweist, selbst wenn eine geringfügige Verjüngung darin existiert, wobei das longitudinale Zentrum des Abschnitts N den minimalen Durchmesser aufzeigt. Die Kopplungseigenschaften des resultierenden Kopplers werden durch solche Parameter bestimmt wie die optischen und mechanischen Eigenschaften der Röhre O und der Fasern F&sub1; und F&sub2; und der Koppelparameter wie ein Abschnitt z, ein eingekehlter Bereich N, und verjüngte Bereiche T.
Optische Leistung kann in eine optische Eingangsfaser gekoppelt werden, und die Ausgangssignale können überwacht werden, um Prozeßschritte in dem Koppler-Herstellungsprozeß zu steuern. Siehe beispielsweise das U. S. Patent 5,011,251. In den unten beschriebenen spezifischen Beispielen wurde die Ausgangsleistung während des Dehnens nicht überwacht. In vorangegangener Erfahrung mit ummantelten optischen Faserkopplern war der gesamte Dehnungsabstand für beide Stufen gewöhnlich zwischen 12 mm und 16 mm. Die in diesen Beispielen beschriebenen Koppler wurden daher anfänglich über einen gewissen Abstand in diesem Bereich verlängert. Die optischen Eigenschaften der resultierenden Einrichtung wurden gemessen, und der Dehnungs- und Verlängerungsabstand von nacheinander hergestellten Kopplern wurde in der Weise justiert, um die gewünschten Eigenschaften noch näher zu erreichen. Durch diesen Prozeß wurde der optimale Dehnungsabstand erreicht. Danach wurden alle Koppler jenes Typs um den optimalen Abstand gedehnt, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu erreichen. Jedoch können Prozeßparameter wie der Längungsabstand als Folge der optischen Charakterisierung der hergestellten Koppler fein abgestimmt werden.
Eine theoretische Analyse wurde von achromatischen Kopplern durch Verwendung der gekoppelten Modentheorie gemacht, um ihr Verhalten zu modellieren. Die Analyse basierte auf den in der Veröffentlichung, A. W. Snyder und J. D. Love, Optical Waveguide Theory, Chapman and Hall, New York, 1983 gelehrten Prinzipien. Die Typen der analysierten Koppler waren 1 · 6- und 1 · 8-Teiler, 2 · 2-3dB-Koppler, 2 · 2-Schalter und 2 · 2- 90% - 10%-Abzweiger. Gemäß dieser Theorie wird angenommen, daß das Modenfeld des ummantelten 2 · 2-Kopplers der Fig. 1 eine lineare Kombination der Grundmoden Ψ&sub1; und Ψ&sub2; von jeder der Fasern F&sub1; und F&sub2; in der Abwesenheit der anderen Faser ist, d. h. einer Faser, die nur mit Bemantelungsindexmaterial n&sub3; umgeben ist. Die Ausbreitungs konstanten und Modenfelder können für eine derartige Struktur exakt bestimmt werden (siehe M. J. Adams, An Introduction to Optical Waveguides).
Die Kopplungskonstante, die die optische Kopplung zwischen den zwei Kernen beschreibt, kann als ein Überlappungsintegral beschrieben werden:
C = Ψ&sub1;(r)Ψ&sub2;(r')(n - n')dA (2)
In dieser Gleichung sind Ψ&sub1; und Ψ&sub2; die Modenfelder der zwei Kerne, r und r' sind die radialen Abstände von dem Zentrum der Kerne der Fasern F&sub1; bzw. F&sub2;, n ist die Indexstruktur des gesamten Kopplers, n' ist die Indexstruktur mit dem Kern von F&sub1; ersetzt durch ein Bemantelungsmaterial von Index n&sub3;, und das Integral läuft über den gesamten Querschnitt des Kopplers (aber n - n' ist nur verschieden von Null über dem Kern und dem Mantel der Faser F&sub1;). In dieser Gleichung wird angenommen, daß die Modenfelder normalisiert sind, d. h. die Integrale Ψ&sub1;²dA und Ψ&sub2;²dA sind beide gleich 1.
Während diese verjüngte Einrichtungen sind, wird ihr qualitatives Verhalten durch die Annahme eines konstanten Ziehverhältnisses über eine gegebene Kopplungslänge adäquat modelliert, mit keiner Kopplung außerhalb dieses Abschnitts, d. h. unter der Annahme, daß der Durchmesser des Bereichs N der Fig. 1 über den gesamten Abschnitt z konstant ist. Diese Näherung gilt gut, da die Kopplungskonstante eine rasch ansteigende Funktion des Ziehverhältnisses ist, und das Verhalten eines Kopplers somit durch das Verhalten bei dem höchsten Ziehverhältnis dominiert ist. Unter Verwendung dieser Näherung mit der in den Kern abgesetzten Leistung 1, ist dann als eine Funktion von z, der Länge entlang der Kopplerachse, die Leistung in den beiden Kernen gegeben durch
P&sub1;(z) = 1-F²sin²(Cz/F) (3)
und
wobei der Faktor F gegeben ist durch
wobei β&sub1; und β&sub2; Ausbreitungskonstanten der entsprechenden Fasern F&sub1; und F&sub2; sind.
Ergebnisse können quantitativer gemacht werden, indem die Kopplungsgleichungen längs der Verjüngung integriert werden. Noch genauere Simulationen könnten durch Verwendung von Strahlausbreitungstechniken (Fouriertransformation, finite Differenz, etc.), obwohl auf Kosten einer sehr erhöhten Rechenzeit, durchgeführt werden.
Das gekoppelte Modenmodell wurde verwendet, um die Kopplungskonstante für einen 2 · 2-Koppler als Funktion des Ziehverhältnisses für drei verschiedene Wellenlängen in einem Koppler mit einem Δ&sub2;&submin;&sub3;-Wert von 0,35% zu bestimmen. Die meisten der Annahmen, die betreffend Kopplerparametern gemacht wurden, basieren auf einer für ummantelte Standard-Koppler gemachten Arbeit. Es wurde angenommen, daß die Fasern F&sub1; und F&sub2; Standard- Monomode-Fasern mit einem Außendurchmesser von 125 um, die einen Kernradius von 4 um aufweisen, sind. Es wurde angenommen, daß die Kern- und Mantel-Brechungindizes n&sub1; und n&sub2; 1,461000 bzw. 1,455438 sind. Das Modell wurde zur Erzeugung des Graphen der Fig. 3 verwendet, der den physikalischen Mechanismus darstellt, der für die Verbesserung in einer Achromatizität der Koppler der vorliegenden Erfindung verantwortlich ist. In Fig. 3 ist die Kopplungskonstante als eine Funktion des inversen Ziehverhältnisses für einen 2 · 2-Koppler mit parallelem Kern aufgetragen. Es ist zu sehen, daß die Kopplungskonstante bei einer gegebenen Wellenlänge sehr rasch mit ansteigendem Ziehverhältnis ansteigt. Bei sehr großen Ziehverhältnissen gibt es jedoch ein Maximum in den Kurven. Dieses wird verursacht durch die Tatsache, daß die Modenfeld-Expansion schließlich so groß wird, daß die Überlappung zwischen den Modenfeldern der beiden Fasern in dem Bereich, der aus dem Kern und Mantel einer der Fasern besteht (was dort ist, wo das Überlappungsintegral für die Kopplungskonstante gebildet wird), tatsächlich wegen einer abnehmenden Modenfeld-Amplitude abnimmt. Bei Ziehverhältnissen, die bedeutend kleiner als jenes bei dem Maximum sind, ist die Kopplungskonstante bei den längeren Wellenlängen größer, weil ihre Ausdehnung aufgrund von diffraktiven Effekten größer ist. Diese Tatsache impliziert jedoch, daß bei den längeren Wellenlängen die maximale Kopplung bei einem kleineren Ziehverhältnis auftritt, da das Ziehverhältnis, bei welchem eine maximale Kopplung auftritt, bestimmt wird durch den Punkt, bei welchem eine weitere Modenfeldexpansion den Betrag, den das Modenfeld von einem Kern jenes von dem anderen Kern überlappt, verkleinert. Da die Modenfeldexpansion bei längeren Wellenlängen für ein gegebenes Ziehverhältnis größer ist, tritt das Maximum bei kleineren Werten von R für längere Wellenlängen auf. Wie in Fig. 3 dargestellt, bewirkt dies eine Überkreuzung der Kurven für die Kopplungskonstante.
In einer Einrichtung mit nicht verjüngtem parallelen Kern, die ein einziges Ziehverhältnis aufweist (siehe Fig. 1) würde, um ein achromatisches Betriebsverhalten zu erhalten (z. B. gleiche Kopplung bei ungefähr 1300 und 1500 nm), die Kopplergeometrie so gewählt werden, daß an dem Kreuzungspunkt von den Kurven für die Kopplungskonstanten, RCROSS für die beiden Wellenlängen wie in Fig. 3 dargestellt gearbeitet wird. In einer verjüngten Einrichtung, die eine Geometrie aufweist, die alle Ziehverhältnisse bis hinauf zu einem Maximum, Rmax, einschließt, ist es notwendig, Rmax > RCROSS zu haben (1/Rmax links von dem Kreuzungspunkt in Fig. 3 zu haben). Dies ist deswegen so, weil bei niedrigen Ziehverhältnissen nahe den Enden der Verjüngung (siehe einen Bereich LW zwischen gestrichelten Linien 5 und 6 der Fig. 4) die Kopplung stärker bei längeren Wellenlängen ist, und Licht mit so langer Wellenlänge mehr koppelt. Durch Verjüngen derart, daß Rmax > RCROSS, schließt der Koppler auch einen Bereich SW (zwischen den gestrichelten Linien 4 und 5) ein, wo die Kopplung stärker bei kürzeren Wellenlängen ist, wodurch der Bereich des kleinen Ziehverhältnisses kompensiert wird. Die Bereiche SW und LW gehören zu der Verjüngung der Röhre 3b der Fig. 4. Der exakte Wert von Rmax muß durch eine numerische Integration der Kopplungsgleichungen über die verjüngte Einrichtung bestimmt werden.
Von Fig. 3 und der vorangegangenen hierauf bezogenen Diskussion ist ersichtlich, daß ein Ziehverhältnis von ungefähr 10 : 1 gebraucht würde, um einen achromatischen Koppler zu bilden, wobei Δ&sub2;&submin;&sub3; 0,35% ist. Ein derartig hohes Ziehverhältnis kann aus dem folgenden Grund zu einer relativ hohen Überschußdämpfung führen. Höhere Ziehverhältnisse verursachen einen Anstieg in einer Kopplungsstärke, wodurch sie einen kürzeren Kopplungsabstand z notwendig machen. Diese Beziehung ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die äußeren Oberflächen von zwei gedehnten Röhren 3a und 3b durch durchgezogene bzw. gestrichelte Linien dargestellt sind. Da die Röhre 3b ein größeres Ziehverhältnis als die Röhre 3a aufweist, muß die Röhre 3b einen kürzeren Kopplungsabstand z als die Röhre 3a aufweisen, um die gleiche Kopplung (auf dem ersten Zyklus der Leistungsübertragungskurve) zu erreichen. Die Leistungsübertragungskurve wird in dem U. S. Patent 5,011,251 in Verbindung mit der Fig. 6 jenes Patents diskutiert.
Es ist bekannt, daß eine unerwünschte Modenkopplung vom Grund- LP&sub0;-Mode zu höheren Moden stärker wird für die steileren Verjüngungen der hohen Ziehverhältnis/Kurzkopplungs-Bereiche der Röhre 3b. Diese nicht adiabatische Kopplung kann die Überschußdämpfung des Kopplers erhöhen.
Das vorgenannte Modell wurde verwendet, um die theoretisch erforderlichen Verjüngungsparameter für 1 · 2-Doppelfenster- Schalter zu berechnen. Eine Beschreibung des Ziehverhältnisses eines verjüngten Kopplers als eine Funktion eines Abstands z entlang seines Abschnitts (Ursprung von z bei dem Punkt des maximalen Ziehverhältnisses) kann einfach gegeben werden durch eine Gauß-Funktion mit dem maximalen Ziehverhältnis, Res, und dem Gaußschen Breitenparameter, ω&sub0;. Sie ist gegeben durch
R(z) = 1 + (Rmax - 1)exp[-(z/ω&sub0;)²] (6)
Typische Werte dieser Parameter für einen Standard 2 · 2 WDM- Koppler sind RMAX von 3 bis 6 und ωo von 3000 bis 6000 um. Das Modell legt offen, daß die Werte der Parameter RMAXund ω&sub0; in dem Bereich von gegenwärtigen Koppler-Werten für sehr kleine Werte von Δ&sub2;&submin;&sub3; sind. Mit "gegenwärtigem Koppler" sind ummantelte Koppler des in U. S. Patent 5,011,251 offenbarten Typs gemeint, wobei Δ&sub2;&submin;&sub3; größer als 0,26% ist. Die unteren Werte von Δ&sub2;&submin;&sub3; werden die Kurven der Fig. 3 nach rechts (hin zu niedrigen Werten eines Ziehverhältnisses) und herunter (hin zu kleineren Werten einer maximalen Kopplungskonstante) versetzen, wodurch achromatische Koppler, die einfach erreichbare Ziehverhältnisse aufweisen, gebildet werden können. Wenn der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; kleiner gemacht wird, wird der erforderliche Wert von RMAX kleiner, und die benötigte Kopplungslänge (angezeigt durch den Gaußschen Breitenparameter ω&sub0;) wird länger. Auf diese Weise wird die Verjüngung weniger steil.
Ein theoretisches Maximum zu dem Δ&sub2;&submin;&sub3;-Wert, der verwendet werden kann, könnte durch Betrachtung der Begrenzungen aufgrund einer nicht adiabatischen Modenkopplung erhalten werden. Die Ausbreitungskonstanten (β) wurden für die LP&sub0;&sub1;- und LP&sub0;&sub2;-Moden berechnet. Der LP&sub0;&sub2;-Mode ist der Mode niedrigster Ordnung, der an den LP&sub0;&sub1;-Mode in einem idealen, angepaßten Faserkoppler koppelt. Aus Gleichung (6) und dem βs der LP&sub0;&sub1;- und LP&sub0;&sub2;-Moden wurden die Parameter 1/a da/dz und 1/2π[β(LP&sub0;&sub1;) - β(LP&sub0;&sub2;)] bestimmt, wobei a der Kernradius ist und z der Abstand, entlang der gemessenen Kopplerachse, ist. Für ein adiabatisches Betriebsverhalten muß die folgende Beziehung existieren:
1/2π[β(LP&sub0;&sub1;) - β(LP&sub0;&sub2;)] - 1/a da/dz > 0 (7)
Der Differenzparameter der Gleichung (7), der als die "NAT- Differenz" bezeichnet wird, ist als eine Funktion von Δ&sub2;&submin;&sub3; in Fig. 5 für die Wellenlängen von 1310 und 1550 nm aufgetragen. Die NAT-Differenz wurde für Δ&sub2;&submin;&sub3;-Werte von 0,02% bis 0,14% bei jeder der beiden Wellenlängen berechnet. Die 1300 nm-Kurve erfährt eine NAT-Differenz von Null bei einem maximal möglichen theoretischen Δ&sub2;&submin;&sub3;-Wert von ungefähr 0,125%.
Aus praktischer Erfahrung wurde gefunden, daß bedeutende Verbesserungen der Achromatizität mit Δ&sub2;&submin;&sub3;-Werten von ungefähr 0,045% oder weniger bei Wellenlängen in dem 1300-1550 nm- Bereich erhalten werden können. Mit den Verjüngungen, die auf einem Ziehgerät des in Fig. 16 dargestellten Typs erreicht werden konnten, konnten achromatische Koppler nicht gebildet werden, wenn Δ&sub2;&submin;&sub3; 0,09% war. Um jedoch einen achromatischen Koppler bei Δ&sub2;&submin;&sub3;-Werten größer als 0,045% zu bilden, könnten Röhren eingesetzt werden, die kleinere Außendurchmesser aufweisen, und ein Brenner, der in der Lage ist, eine kleinere, enger fokussierte Flamme vorzusehen, könnte verwendet werden. Die besten Resultate sind mit Δ&sub2;&submin;&sub3;-Werten von ungefähr 0,01% bis 0,02% erhalten worden. Die untere Grenze der Messbarkeit von Δ&sub2;&submin;&sub3; ist 0,01%.
Die obige Diskussion beschreibt die Erfindung im Kontext von 2 · 2-Kopplern ausführlich. Das gleiche physikalische Phänomen führt zu der Anwendung der Prinzipien der Erfindung auf M · N- Koppler. Von besonderem Interesse ist in vielen passiven optischen Netzwerken der 1 · N-Teiler.
In einem Typ eines Kopplers, der als Leistungsteiler bezeichnet wird, wird eine zentrale Eingangsfaser von einer Vielzahl von gleich beabstandeten Ausgangsringfasern in dem Kopplungsbereich umgeben. Ein 1 · N-Leistungsteiler kann derart gebildet werden, daß N-Fasern um eine Eingangsfaser herum angeordnet werden; in einer derartigen Einrichtung sollte die Eingangsfaser so wenig Leistung wie möglich zurückbehalten. In einem derartigen Koppler weisen die zentrale Faser und die Ringfasern vorzugsweise "im Wesentlichen angepaßte Ausbreitungskonstanten" auf. Experimente wurden durchgeführt, um den Effekt von Δβ (dem Unterschied der Ausbreitungskonstanten zwischen der zentralen Faser und den Ringfasern) auf eine Einfügungsdämpfung für 1 · 8- Teiler, in welchen 8 Ringfasern um eine zentrale Faser herum angeordnet sind (eine dünne Glas-Abstandsröhre war zwischen zentraler und Ringfaser plaziert), überprüft. Ein Unterschied zwischen den Ausbreitungskonstanten der zentralen Faser und den äußeren oder Ringfasern wurde durch Dotierung der Fasermäntel mit unterschiedlichen Mengen von Chlor eingeführt. Wie in Fig. 2 gezeigt, worin Δ&sub2;&submin;&sub3; ungefähr 0,02% ist, war eine Einfügungsdämpfung am niedrigsten, wenn die Ring- und zentrale Fasern identisch waren. Es ist ein Vorteil dieses Typs eines 1 · N-Teilers, daß alle darin benutzten optischen Fasern Standardtelekommunikationsfasern sein können.
In einem anderen Typ eines 1 · N-Teilers sind N-1 Fasern um eine Eingangsfaser herum angeordnet, und ein Ntel der Eingangsleistung bleibt in der Eingangsfaser, die als eine der N-Ausgangsfasern funktioniert. Um die Leistung in allen Fasern anzugleichen, einschließlich der zentralen Faser, könnte es vorteilhaft sein, eine innere Faser einzusetzen, die eine geringfügig unterschiedliche Ausbreitungskonstante als die Ringfasern aufweist. Basierend auf den Lehren des U. S. Patents 5,011,251 wird angenommen, daß ein maximales Δβ von ungefähr 0,002 um&supmin;¹ in einem derartigen Koppler nützlich sein könnte. Ein derartiger Δβ-Wert kann durch Einsatz einer zentralen Faser, die einen geringfügig unterschiedlichen Mantelbrechungsindex als die Ringfasern aufweist, erhalten werden. Der Unterschied zwischen dem niedrigsten Brechungsindex n&sub2; und dem höchsten Fasermantelbrechungsindex n'&sub2; sollte hinreichend klein sein, daß Δclads vorzugsweise kleiner als 0,03% sein wird. Der Wert von Δclads wird erhalten durch Substituieren von na und nb von Gleichung (1) durch die Mantelindizes n&sub2; und n&sub2; und Lösen für Δ. Für den Fall, daß die Mäntel der Fasern geringfügig unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, muß der niedrigste Brechungsindex n&sub2; zum Zweck der Berechnung von Δ&sub2;&submin;&sub3; verwendet werden.
Die gekoppelte Modentheorie kann für den Fall von N Fasern um 1 Faser (N > 2) (siehe, beispielsweise, Fig. 14 und 19-21) erweitert werden. Die Kopplungskonstante zwischen zwei beliebigen Fasern wird definiert, wie es in dem 2 · 2-Fall war. Die Indexstruktur ist in diesem Fall zu kompliziert zu lösen ohne weitere Vereinfachung oder kompliziertere Modellierung. Als eine erste Näherung wurde der folgende Fall betrachtet: Alle Fasern außer der beiden bewußten werden durch Bemantelungs-Indexmaterial ersetzt. Dieses erlaubt dann eine exakte Lösung. Wenn nur Nächste-Nachbar-Kopplung betrachtet wird (gewöhnlich eine gute Näherung), und angenommen wird, daß Leistung in die zentrale Faser eingebracht wird, dann ist die Leistung als eine Funktion der Länge in irgendeiner der Ringfasern gegeben durch
Pj(z) = F²/Nsin²(Cz/F) j = 1, ..., N (8)
wobei
β&sub0; ist die Ausbreitungskonstante der zentralen Faser; β&sub1; ist die Ausbreitungskonstante der Ringfasern, von denen alle als identisch angenommen werden (das Modell kann auf den nichtidentischen Fall erweitert werden); C = N&sup4;C&sub0;&sub1;; C&sub0;&sub1; ist die Kopplung zwischen der zentralen und jeder Ringfaser (C&sub0;&sub1; = C&sub0;&sub2; = ... = C0N); und C&sub1;&sub2; ist die Kopplung zwischen benachbarten Ringfasern (C&sub1;&sub2; = C&sub2;&sub3; = ...).
Die zentrale Faserleistung, die als 1 am Eingang angenommen wird, ist gegeben durch
P&sub0;(z) = 1 - F²sin²(Cz/F) (10)
Der physikalische Mechanismus, der zu einer verbesserten Achromatizität in einem M · N-Koppler führt, ist identisch zu jenem, der zu Achromatizitäts-Verbesserungen in einem 2 · 2- Koppler führt. Weiterhin sind die Verbesserungen ähnlich für ähnliche Δ&sub2;&submin;&sub3;-Werte, und die Begrenzungen für nicht adiabatisches Modenkoppeln werden auch als ähnlich angenommen.
Somit sollte ein ähnlicher Bereich von Δ&sub2;&submin;&sub3;-Werten eine optimale Funktionalität für M · N-Koppler wie für 2 · 2-Koppler ergeben.
Es gibt eine Anzahl von unterschiedlichen Ansätzen, die genommen werden können, um die erforderlichen sehr kleinen Werte von zu erreichen. Ein Ansatz umfaßt die Verwendung einer reinen SiO&sub2;-Röhre und optische Fasern, die mit Chlor dotierte Mäntel aufweisen, um sie mit einem Brechungsindex größer als jenen der Quarzröhre zu versehen. Diese Technik sieht eine gute Steuerung des Brechungsindex von sowohl Röhre als auch Fasermantel vor. Eine Polarisationsvariabilität war gut. Der Hauptnachteil dieser Kombination von Gläsern war, daß sie zu einem sehr geringen Unterschied in einer Viskosität zwischen der Röhre und den Fasern führt. Dieses veranlaßte die Fasern, sich zu deformieren und führte zu einer relativ hohen Überschußdämpfung.
Kommerziell verfügbare optische Monomodefasern weisen gewöhnlich einen Wert n&sub2; auf, der gleich oder nahe dem von Quarz ist. Wenn dieser Typ von Faser eingesetzt wird, kann die Röhre aus Quarz, dotiert mit einer kleinen Menge B&sub2;O&sub2; (im Bereich von 0,15 wt.% bis 1,0 wt.%) gebildet werden. Das B&sub2;O&sub3; erweicht das Röhrenglas relativ zu dem Faser-Mantelglas, was dadurch zu der Bildung von Kopplern führt, die eine niedrige Überschußdämpfung aufweisen. Wenn die Röhre aus SiO&sub2;, dotiert mit mehr als 2,0 wt% B&sub2;O&sub3; gebildet wird, können die Fasern mit einem Glas ummantelt werden, welches SiO&sub2;, dotiert mit einer hinreichenden Menge von Fluor umfaßt, um den Mantel-Brechungsindex auf ein Niveau herunterzudrücken, das nötig ist, um einen Δ&sub2;&submin;&sub3;-Wert weniger als 0,125% vorzusehen.
Ein weiterer Ansatz ist es, die Röhre aus einem Basisglas, dotiert mit einem oder mehreren, den Brechungsindex verringernden Dotiermitteln wie B&sub2;O&sub3; und Fluor und einem oder mehreren den Brechungsindex erhöhenden Dotiermitteln wie GeO&sub2; und TiO&sub2;, zu bilden. Die Kombination der beiden Typen von Dotiermitteln sieht einen Brechungsindex n&sub3; vor, der zu dem gewünschten Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; führt. Der Einsatz von Röhren aus relativ weichem Glas verstärkt in gewissem Maße die Kollabierung der Röhre auf die Fasern; das Röhrenglas fließt um die Fasern herum, ohne ihre Gestalt zu verzerren.
Eine Röhre O wird vorzugsweise durch eine Gasphasendepositionstechnik, manchmal bezeichnet als der Flammen-Hydrolyse-Prozeß (siehe U. S. Patent H 520) hergestellt. Die Röhre könnte auch aus geschmolzenem Glas oder durch eine Sol-Gel-Technik gebildet werden.
Röhren, die radiale. Änderungen in einer Zusammensetzung aufweisen, sind auch eingesetzt worden, um achromatische Koppler herzustellen. Der innere Bereich der Röhre neben der Röhrenbohrung wird aus einer Zusammensetzung gebildet, die den gewünschten Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; vorsieht. Der Rest der Röhre kann aus einer oder mehreren Bereichen, die von dem inneren Bereich abweichende Brechungsindizes aufweisen, gebildet werden. Bezug wird auf Fig. 6 genommen. Beispielsweise kann der innere Bereich der Röhre zwischen der inneren Oberfläche ris und einem Übergangsradius rt eine kleine Menge von B&sub2;O&sub3; im Bereich von 0,15 wt.% und 2,0 wt.% enthalten, um einen hinreichend kleinen Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; vorzusehen, um den Koppler mit Achromatizität zu versehen. Der äußere Röhrenbereich zwischen rt und der äußeren Oberfläche r&sub0; kann eine höhere Konzentration von B&sub2;O&sub3; als der innere Bereich enthalten. Die höhere B&sub2;O&sub3;-Konzentration führt zu einem Bereich von niedrigerem Brechungsindex, was dadurch die optische Leistung besser einschließt. Koppler, die ähnliche Überschußverluste aufweisen, sind erreicht worden durch Verwendung sowohl von Röhren mit im Wesentlichen konstantem radialen Brechungsindex als auch Röhren, die einen Stufenabfall im Brechungsindex mit dem Radius aufweisen.
Während die bevorzugte Herstellungstechnik zu einem Koppler führt, der optische Faseranschlüsse aufweist, die sich daraus erstrecken, bezieht sich die Erfindung auch auf ummantelte Koppler von dem Typ, wo die Fasern durch den elongierten Matrixglaskörper verlaufen, aber bündig mit der Körperendfläche enden. Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kopplers sind in U. S. Patenten Nrn. 4,773,924 und 4,799,949 offenbart. In Kürze umfaßt das Verfahren das Einsetzen einer Vielzahl von Vorform-Stäben für eine optische Faser in eine Glasröhre, das Erwärmen und das Dehnen der resultierenden Vorform, um einen Glasstab zu bilden, der dann in eine Vielzahl von Einheiten abgetrennt wird. Wärme wird an den zentralen Bereich jeder Einheit angelegt, und der zentrale Bereich wird gedehnt, um einen verjüngten Bereich wie hierin beschrieben zu bilden.

Beispiel 1

Ein Verfahren zur Herstellung eines 1 · 2-Doppelfenster-Schalters aus achromatischen Fasern ist in den Fig. 7-10 dargestellt. Eine Glas-Kapillarröhre 10, die eine Länge von 3,8 cm, einen Außendurchmesser von 2,8 mm und einen Durchmesser der Längsbohrung von 265 um aufweist, wurde eingesetzt. Die Röhre 10, die durch einen Flammen-Hydrolyse-Prozeß gebildet wurde, wies einen Brechungsindexgradienten des in Fig. 6 gezeigten Typs auf. Der innere Bereich zwischen ris und rt bestand aus Quarz dotiert mit ungefähr 8,0 wt.% B&sub2;O&sub3; und 2,5 wt.% GeO&sub2;. Der äußere Bereich zwischen rt und r&sub0; bestand aus Quarz, dotiert mit ungefähr 8 wt.% B&sub2;O&sub3;. Die Dicke des inneren Bereiches war 300 um. Der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; wurde zu 0,02% optisch gemessen.
Beschichtete Fasern 17 und 18 umfaßten optische Monomode-Fasern 19 und 20 mit 125 um Durchmesser, die Urethan-Acrylat- Bemantelungen 21 bzw. 22 mit einem Durchmesser von 250 um aufweisen. Beide Fasern wiesen einen Kern aus Quarz, dotiert mit 8,5 wt.% GeO&sub2; mit einem Durchmesser von 8 um auf. Die Grenzwellenlängen der Fasern liegen unterhalb der Betriebswellenlänge des Kopplers. Wenn die minimale Betriebswellenlänge beispielsweise 1260 nm ist, werden die Grenzwellenlängen der Fasern zwischen 1200 nm und 1250 nm gewählt. Diese Fasern, die Standard-Telekommunikationsfasern waren, wurden gemäß der Lehren des U. S. Patents No. 5,011,251 hergestellt.
Ein 6 cm langes Teilstück der Bemantelung wurde von dem Ende eines 1,5 Meter Abschnitts einer ummantelten Faser 18 entfernt. Ein Antireflexions-Abschluß wurde auf dem Ende der Faser 18 gebildet, indem eine Flamme auf das Zentrum des abgeschälten Bereichs der Faser gerichtet wurde, während das Ende der Faser gezogen und abgetrennt wurde, um ein verjüngtes Ende zu bilden. Die Spitze einer Faser 20 wurde mittels einer Brennerflamme erwärmt, um zu bewirken, daß sich das Glas zurückzieht und eine abgerundete Endfläche bildet, deren Durchmesser gleich oder geringfügig kleiner als der Durchmesser der original nichtummantelten Faser ist. Der resultierende abgeschälte Endbereich war ungefähr 3,2 cm lang.
Ungefähr 3,2 cm der Bemantelung wurden von dem zentralen Bereich eines 3 Meter-Abschnitts einer Faser 17 abgeschält. Die nicht-ummantelten Teilstücke der Fasern 17 und 18 wurden abgewischt, und eine kleine Menge von Ethylalkohol wurde in die Röhre gespritzt, um die Fasern während des Einsetzungsprozesses vorübergehend zu schmieren.
Eine ummantelte Faser 17 wurde durch eine Bohrung 11 eingesetzt, bis ihr nicht-ummantelter Abschnitt unter dem Röhrenende 15 gelegen war. Der nicht-ummantelte Abschnitt der ummantelten Faser 18 wurde neben den nicht-ummantelten Abschnitt der ummantelten Faser 17 gehalten, und beide wurden zusammen zum Röhrenende 14 bewegt, bis die Bemantelungs- Endbereiche innerhalb von Trichter 13 waren. Der nichtummantelte Abschnitt der ummantelten Faser 17 wurde dann zwischen den Endflächen 14 und 15 angeordnet. Ein Ende 25 der Faser 18 wurde zwischen einen Mittelbereich 27 und ein Ende 14 der Röhre 10 plaziert. Eine kleine Menge von einem UV- aushärtbarem Kleber wurde auf die Fasern 17 und 18 in der Nähe des Endes 15 aufgebracht, um sie an einem Trichter 13 anzuheften, und auf die Faser 17 in der Nähe des Endes 14, um sie an einem Trichter 12 anzuheften. Eine Vorform 31 wurde dann durch einen Ringbrenner 34 (Fig. 8) eingeführt und wurde angeklammert, um die Spannfutter 32 und 33 zu ziehen. Die Spannfutter wurden auf motorgesteuerten Plattformen 45 und 46 befestigt. Die Fasern wurden durch die Vakuumhalterungen 41 und 41' gefädelt, welche dann an den Enden einer Vorform 31 befestigt wurden. Bezugnehmend auf Fig. 7 wurde die Vakuumhalterung 41 über die Enden der Röhre 10 geschoben, und ein Ring 39 wurde festgezogen, wodurch ein O-Ring 38 gegen die Röhre gepreßt wird. Eine Vakuumleitung 42 wurde mit einer Röhre 40 verbunden. Ein Ende eines Abschnitts einer dünnen Gummiröhrung 43 wurde von jenem Ende der Vakuumhalterung 41 gegenüber der Vorform 31 befestigt; das verbleibende Ende der Röhrung verläuft innerhalb einer Röhrenklemmeinrichtung. Eine obere Vakuumhalterung 41' war einer Leitung 42', einer Röhrung 43' und einer Röhrenklemmeinrichtung in ähnlicher Weise zugeordnet. Die ummantelten Abschnitte der Fasern laufen aus der Röhrung 43 und 431 heraus. Ein Vakuum V wurde an der Kopplervorform 31 angelegt, indem Luftdruck gegen Röhrung 43 und 43', wie durch Pfeile 44, 44' angezeigt, gerichtet wurde, wodurch die Röhrung gegen die hindurchlaufenden Fasern geklemmt wird.
Mit einem Vakuum von 61 cm Quecksilber, das mit der Röhrenbohrung verbunden ist, wurde ein Ringbrenner 34 gezündet. Flammen wurden erzeugt, indem dem Brenner Gas und Sauerstoff mit Raten von 0,45 slpm bzw. 0,90 slpm zugeführt wurden. Die Flamme vom Ringbrenner 34 erwärmte die Röhre 10 für ungefähr 12 Sekunden. Ein Mittelbereich 27 des Matrixglases kollabierte auf die Fasern 19 und 20, wie in Fig. 9 gezeigt.
Nachdem die Röhre ausgekühlt war, wurde der Brenner wieder gezündet, wobei die Flußraten von sowohl dem Gas als auch dem Sauerstoff die gleichen blieben. Die Flammen erwärmten das Zentrum des kollabierten Bereichs auf den Erweichungspunkt seines Materials. Nach 8 bis 10 Sekunden wurde die Zufuhr von Sauerstoff zum Brenner 34 abgeschaltet. Die Plattformen 45 und 46 wurden in entgegengesetzte Richtung mit einer kombinierten Rate von 1,0 cm/sec gezogen, um die Röhre 10 um 0,65 cm zur Bildung eines eingekehlten Bereichs 51 (Fig. 10), dessen Länge und Durchmesser hinreichend waren, um die gewünschten optischen Eigenschaften in einer einzigen Dehnungsoperation zu erreichen, zu verlängern.
Nachdem der Koppler ausgekühlt war, wurden die Vakuumleitungen entfernt und Tropfen 48 und 49 eines Klebers wurden auf die Enden 14 und 15 der Röhre aufgetragen. Der Kleber wurde durch Belichtung mit UV-Licht gehärtet, und der Koppler wurde von den Spannfuttern entfernt.
Die Kurven der spektralen Einfügungsdämpfung für einen Schalter, der gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, sind in Fig. 11 gezeigt. Die Kurve P&sub2; stellt die gekoppelte Leistung dar. Die Überschußdämpfung für diesen Schalter war 1,6 dE und 2,4 dB bei 1290 nm bzw. 1560 nm. Die Doppelspitze in den Kurven für das Kopplungsverhältnis der Fig. 11 kennzeichnet die resultierende Einrichtung als einen idealen Schalterkoppler mit doppeltem Fenster. Ungefähr 91% von der gesamten, sich in den beiden Fasern 17 und 18 am Ende 15 ausbreitenden Leistung wird durch eine optische Faser 18 bei 1290 nm geführt und ungefähr 99% der Leistung wird durch eine Ausgangsfaser 18 bei 1560 nm geführt. Koppler, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurden, zeigten eine mittlere Überschußdämpfung der Einrichtung von ungefähr 2 dB auf. Die niedrigste gemessene Überschußdämpfung war 1,4 dB.

Beispiel 2

Ein achromatischer 1 · 8-Teiler wurde durch ein Verfahren ähnlich dem in Beispiel 1 beschriebenen hergestellt mit Ausnahme der folgenden Unterschiede. Eine Glasröhre 55 (Fig. 12 und 14), wurde eingesetzt, die eine Länge von 3,8 cm, einen Außendurchmesser von 2,3 mm und einen Durchmesser der Längsbohrung von 465 um aufweist; sie wurde gebildet aus Quarz, dotiert mit ungefähr 0,5 wt.% B&sub2;O&sub3;, wobei die Zusammensetzung relativ gleichmäßig über ihren Radius ist. Die Zusammensetzung der Röhre 55 wurde naßchemisch bestimmt; Δ&sub2;&submin;&sub3; wurde dann extrapoliert auf 0,022% bei 1300 nm durch einen bekannten Zusammenhang zwischen Brechungsindex und B&sub2;O&sub3;-Gehalt.
Da nur sechs optische Fasern um eine Faser gleichen Durchmessers herum eingepaßt werden können, muß eine Glasabstandsröhre um eine zentrale Faser plaziert werden, um es zu gestatten, daß sieben oder mehr Fasern um die zentrale gleichmäßig beabstandet werden. Eine Abstandsröhre, die einen Außendurchmesser von 205 um und einen Innendurchmesser von 130 um aufweist, kann mit acht optischen Fasern verwendet werden, die einen Außendurchmesser von 125 um aufweisen. Ein Abschnitt einer ummantelten Abstandsröhre kann als Werkzeug verwendet werden, um anfangs die acht Fasern um die Oberfläche der Röhrenbohrung herum einzusetzen. Ein Abschnitt einer Abstandsröhre war mit einer Urethan-Acrylat-Bemantelung versehen, die einen Außendurchmesser von 450 um aufweist. Ungefähr 2,5 cm einer Bemantelung wurden von dem Ende eines Stücks 56 einer Abstandsröhre abgeschält. Das nicht-ummantelte Ende der Abstandsröhre wurde eine hinreichende Distanz in ein Ende 64 einer Röhre 55 eingesetzt, um sicherzustellen, daß das Ende einer Bemantelung 57 in einer Bohrung 58 eine kurze Distanz über einem Trichter 59 plaziert war.
Neun 1,5 m lange optische Fasern wurden mit 3,2 cm langen abgeschälten Enden versehen, wobei die Endflächen Antireflexionsabschlüsse aufwiesen. Acht optische Fasern 61 wurden in eine Bohrung 58 um eine Abstandsröhre 56 herum eingesetzt, bis sie eine Bemantelung 57 kontaktierten. Die acht Fasern wurden zusammen zum Ende 64 einer Röhre 55 bewegt, bis die FaserBemantelungen 62 in einem Trichter 59 waren. Die ummantelte Abstandsröhre wurde dann entfernt. Die Enden eines 32 mm langen Stücks einer Abstandsröhre 72 wurden feuer-poliert, um jedwede scharfen Ecken abzurunden. Eine Abstandsröhre 72 war zusammengesetzt aus SiO&sub2;, dotiert mit 0,5 wt.% B&sub2;O&sub3; über ihren Radius. Das nicht-ummantelte Ende 70 der neunten Faser 71 wurde in eine Abstandsröhre 72 (Fig. 13) eingesetzt, und die resultierende Kombination wurde durch einen Trichter 65 und in den Hohlraum in dem Zentrum der acht Fasern 61, von welchem die Abstandsröhre 56 entfernt worden war, eingesetzt. Der Schritt des Einsetzens wurde fortgesetzt, bis eine Bemantelung 73 die Nähe des Endes mit kleinem Durchmesser des Trichters 65 erreichte. Eine bruchstückartige Querschnittsansicht der resultierenden Vorform ist in Fig. 14 gezeigt. Eine kleine Menge von einem UV-härtenden Kleber wurde aufgetragen, um die Fasern in Lage zu halten.
Vakuum wurde an einem Ende der Röhrenbohrung angelegt und einige Tropfen von Ethylalkohol wurden an dem anderen Ende eingebracht, um Bruchstücke auszuwaschen. Nachdem die Vorform in die Spannfutter eingelegt war, wurde ein Vakuum von 45,7 cm Quecksilber mit beiden Enden der Röhrenbohrung verbunden, und der Brenner wurde für einen 1-Sekunden-Brand gezündet, um den Alkohol zu verdampfen.
Mit dem Fluß von Gas und Sauerstoff zu dem Brenner mit Raten von 0,55 slpm bzw. 1,10 slpm erwärmte die Flamme die Röhre für ungefähr 18 Sekunden, um das Matrixglas auf die Fasern zu kollabieren. Nachdem die Röhre ausgekühlt war, wobei die Flußraten von Gas und Sauerstoff die gleichen blieben, wurde der Brenner wieder gezündet. Die Flamme erwärmte den zentralen Abschnitt des kollabierten Bereichs und nach 10 Sekunden wurde die Zufuhr von Sauerstoff zum Brenner 34 abgeschaltet. Die Plattformen 45 und 46 wurden in entgegengesetzte Richtungen mit einer kombinierten Rate von 1,0 cm/sec gezogen, bis der zentrale Abschnitt eines Mittelbereichs 27 0,8 cm gedehnt war.
Die Kurven für die spektrale Einfügungsdämpfung für einen spezifischen, gemäß Beispiel 2 hergestellten 1 · 8-Teiler sind in Fig. 15 gezeigt. Die Kurven stellen die Leistung dar, die in jede der acht Ringfasern eingekoppelt wird. Die Überschußdämpfung für jenen Koppler war 1,9 dB und 1,7 dB bei 1310 nm bzw. 1550 nm. Die Einfügungsdämpfung war weniger als 11,3 dB in jedem Ausgangsschenkel von jenem Koppler über einen Wellenlängenbereich größer als 320 nm bis hin zu Wellenlängen von größer als 1600 nm.
Gemäß diesem Beispiel hergestellte Koppler zeigten im Allgemeinen eine minimale Überschußdämpfung der Einrichtung von ungefähr 1,0 dB bei 1430 nm auf. Die niedrigste gemessene Überschußdämpfung war 0,8 dB.

Beispiel 3

Ein 1 · 8-Koppler wurde mit einem Verfahren ähnlich dem in Beispiel 2 beschriebenem (unmittelbar oberhalb) hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Röhre einen radialen Gradienten der Zusammensetzung aufwies. Ein 300 um dicker Bereich neben der Bohrung (von ris bis rt der Fig. 6) war aus SiO&sub2;, dotiert mit 0,5 wt.% (Gewichtsprozent) B&sub2;O&sub3;, zusammengesetzt. Der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; wurde auf 0,022% bei, 1300 nm extrapoliert. Der Rest der Röhre war zusammengesetzt aus SiO&sub2;, dotiert mit 8,2 wt.% B&sub2;O&sub3;. Die Kurven der spektralen Einfügungsdämpfung sind in Fig. 16 gezeigt. Die Überschußdämpfung für jenen Koppler war 1,8 dB, 0,9 dB und 2,0 dB bei 1310 nm, 1430 nm bzw. 1550 nm. Die Einfügungsdämpfung war weniger als 11,1 dB in jedem Ausgangsschenkel von jenem Koppler über einen 300 nm-Bereich von Wellenlängen bis hinauf zu ungefähr 1565 nm.

Beispiel 4

Ein 1 · 6-Koppler wurde durch ein Verfahren ähnlich dem in Beispiel 2 beschriebenem hergestellt, mit Ausnahme der folgenden Unterschiede. Eine Glaskapillarröhre wurde eingesetzt, die eine Länge von 3,8 cm, einen Außendurchmesser von 2,8 mm, und einen Durchmesser der Längsbohrung von 380 um aufweist; sie war aus Quarz gebildet, dotiert mit 8,0 wt.% B&sub2;O&sub3; und 2,5 wt.% GeO&sub2;, wobei die Zusammensetzung relativ gleichförmig über ihren Radius war. Der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; war 0,02% bei 1300 nm. Da sechs Ringfasern gleichmäßig um eine zentrale Faser gleichen Durchmessers herum beabstandet werden können, wurde kein Abstandsring verwendet. Das Fasereinsetzwerkzeug war nur ein Stück einer optischen Faser mit 125 um Außendurchmesser, die eine Urethan-Acrylat-Bemantelung von 350 um Durchmesser aufweist; ungefähr 2,5 cm einer Bemantelung wurden von dem Ende der Faser abgeschält. Dieses "Faser"- Werkzeug wurde in der gleichen Weise wie das in Verbindung mit Fig. 12 beschriebene "Abstandsröhren"-Werkzeug verwendet, um die sechs Fasern um die innere Oberfläche der Kapillarröhre herum einzusetzen. Das Werkzeug wurde entfernt und wurde ersetzt durch die zentrale Faser. Ein Vakuum von 45,7 cm Quecksilber wurde an die Röhrenbohrung während des Schritts der Röhrenkollabierung angelegt.
Mit Fluß von Gas und Saverstoff zum Brenner mit Raten von 0,55 slpm bzw. 1,1 slpm erwärmte die Flamme die Röhre für ungefähr 18 sec, um sie auf die Fasern zu kollabieren. Nachdem die Röhre ausgekühlt war, wobei die Flußraten von Gas und Sauerstoff die gleichen blieben, wurde der Brenner wieder gezündet. Nachdem der zentrale Abschnitt des kollabierten Bereichs für 10 Sekunden erwärmt wurde, wurde die Zufuhr von Sauerstoff zum Brenner abgeschaltet. Die Plattformen 45 und 46 wurden in entgegengesetzte Richtungen mit einer kombinierten Rate von 1,0 cm/sec gezogen, bis der zentrale Abschnitt eines Mittelbereiches 27 0,6 cm gedehnt war.
Die Kurven der spektralen Einfügungsdämpfung sind in Fig. 17 gezeigt. Die minimale Überschußdämpfung für jenen Koppler war 0,54 dB bei 1460 nm. Die Einfügungsdämpfung war weniger als 9,1 dB in jedem Ausgangsschenkel jenes Kopplers von 1260 nm bis 1580 nm und war weniger als 9,0 nm von 1285 nm bis 1575 nm. Der absolute Abfall war 0,0033 dB/nm [0,010%/nm] bei 1310 nm und war 0,0043 dB/nm [0,013%/nm] bei 1550 nm.

Beispiel 5

Für Vergleichszwecke wurde ein 1 · 6-Koppler mit einem Verfahren ähnlich dem in Beispiel 4 beschriebenem hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Röhrenbrechungsindex derart war, daß Δ&sub2;&submin;&sub3; ungefähr 0,5% war. Eine Röhrenzusammensetzung in dem Bereich neben der Bohrung war SiO&sub2;, dotiert mit 2 wt.% B&sub2;O&sub3; und 2 wt.% F. Der resultierende Koppler zeigte eine höhere Einfügungsdämpfung (siehe Fig. 18) auf und die Kurven der spektralen Einfügungsdämpfung zeigten einen größeren Abfall als der Koppler des Beispiels 4 auf. Verschiedene Faser-Packungs- Anordnungen sind in Verbindung mit den spezifischen Beispielen dargestellt. Die unten in Verbindung mit Fig. 19-21 diskutierten Modifikationen können bei der Herstellung anderer Arten von 1 · N-Kopplern oder -Teilern verwendet werden. In diesen Figuren stellt ein kleiner Kreis konzentrisch innerhalb eines großen Kreises einen Kern in einer optischen Faser dar. Ein großer Kreis, der keinen kleineren Kreis innerhalb aufweist, stellt eine "Blind"-Faser dar, die keinen Kern und eine Länge, die geringfügig kürzer als die Röhre ist, aufweist. Die Zusammensetzung von der Blind-Faser ist derart, daß ihr Brechungsindex der gleiche oder ungefähr der gleiche wie jener von der Röhre ist. Die Blind-Fasern könnten von dem gleichen Material wie die Röhre gebildet werden.
Die Fasern in einem 1 · 3-Teiler können wie in Fig. 19 gezeigt angeordnet werden. Die Koppler-Vorform wird gedehnt, bis die gesamte Leistung von der zentralen Faser in die drei Ringfasern bei der Wellenlänge oder den Wellenlängen von Interesse einkoppelt, abhängig davon, ob die Einrichtung in einem oder zwei Fenstern arbeiten soll.
Die Anordnung der Fig. 19 würde auch in einem 1 · 4-Teiler verwendet, wenn, nachdem die Dehnungsoperation vollendet ist, die gleiche Menge an Leistung in der zentralen Faser bleibt wie sie in jede der drei Ringfasern eingekoppelt wird.
Die Anordnung von Fig. 20 kann in ähnlicher Weise verwendet werden, um einen 1 · 4-Teiler (durch Dehnen, so daß die gesamte Leistung von der zentralen Faser in die vier Ringfasern koppelt) oder einen 1 · 5-Teiler herzustellen, wenn, nachdem die Dehnungsoperation vollendet ist, die gleiche Menge an Leistung in der zentralen Faser bleibt, wie sie in jede der vier Ringfasern eingekoppelt wird.
In einer ähnlichen Weise kann eine Faseranordnung der Fig. 21 verwendet werden, um einen 1 · 6- oder einen 1 · 7-Teiler zu bilden.
Es könnte möglich sein, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf verschmolzene Faserkoppler anzuwenden, indem zuerst eine Vielzahl von optischen Fasern verschmolzen und gedehnt werden und danach der Kopplungsbereich in ein optisches Medium von geeignetem Brechungsindex wie Öl, Epoxyd oder dergleichen eingekapselt oder eingetaucht wird. Ein Nachteil eines derartigen Kopplers könnte die Empfindlichkeit des Brechungsindex des optischen Mediums auf die Temperatur sein.

Claims

1. Achromatischer Koppler mit:

einem Körper (10, 55) aus Matrixglas, und

einer Vielzahl optischer Wellenleiterwege (19, 20; 61, 70), welche durch den Körper verlaufen, wobei jeder der Wege einen Kernbereich, der von einem Mantelbereich mit einem geringeren Brechungsindex als demjenigen des Kernbereichs umgeben ist, aufweist, wobei der geringste Brechungsindex der Mantelbereiche der Wege n&sub2; ist,

wobei die optischen Wellenleiterwege in hinreichend dichter Nähe für einen hinreichend langen Abstand verlaufen, so daß ein Teil der optischen Leistung, welche in einem der Wege propagiert, auf den anderen der Wege koppelt,

dadurch gekennzeichnet, daß n&sub3; um solch einen Betrag geringer ist als n&sub2;, daß der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; nicht größer als 0,045% ist, wobei Δ&sub2;&submin;&sub3; gleich (n&sub2;² - n&sub3;²)/2n&sub2;² ist und n&sub3; der Brechungsindex von zumindest dem Bereich des Körpers neben den Wegen ist.

2. Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiterwege optische Fasern aufweisen.

3. Koppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixglas ein zylindrisch gestalteter Körper ist, durch welchen die Fasern in Längsrichtung verlaufen, wobei der Körper ein erstes und zweites gegenüberliegendes Ende und einen Mit telbereich aufweist, wobei der Durchmesser des zentralen Abschnitts des Mittelbereichs und die Durchmesser der optischen Fasern in dem zentralen Bereich des Mittelbereichs kleiner sind als deren Durchmesser an den Enden des Körpers.

4. Koppler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des Matrixglaskörpers im Wesentlichen über seinen Radius gleichförmig ist.

5. Koppler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrixglaskörper einen inneren Bereich neben den optischen Fasern mit einem Brechungsindex n&sub3; und einen weiteren Bereich neben dem inneren Bereich aufweist, wobei der Brechungsindex des weiteren Bereichs geringer als n&sub3; ist.

6. Koppler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß M optische Fasern von dem ersten Ende des Körpers ausgehen und daß N optische Fasern von dem zweiten Ende des Körpers ausgehen, wobei M ≥ 1 und N ≥ 2.

7. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Δ&sub2;&submin;&sub3; zwischen 0,01 und 0,02% liegt.

8. Verfahren zum Herstellen eines achromatischen faseroptischen Kopplers mit den Schritten:

Bereitstellen einer Glasröhre (10, 55) mit einem ersten und einem zweiten gegenüberliegenden Endbereich (14, 15) und einem Mittelbereich (27), wobei eine Längsbohrung (11, 58) von einem ersten Ende der Röhre zu einem zweiten Ende davon verläuft, wobei zumindest der innere Bereich der Röhre neben der Bohrung einen Brechungsindex n&sub3; aufweist.

Anordnen zumindest eines Teils von jeweils einem einer Vielzahl von optischen Glasfasern (19, 20; 61, 70) innerhalb der länglichen Bohrung, wobei jede der Fasern einen Kern aufweist, der von einem Mantel umgeben ist, welcher einen Brechungsindex hat, der geringer als derjenige des Kerns ist, wobei der geringste Brechungsindex der Mäntel der Vielzahl optischer Fasern n&sub2; ist, wobei zumindest ein Teil jeder Faser in dem Mittelbereich der Röhre lokalisiert ist und keine Bemantelung auf sich aufweist, wobei die Fasern eine zusammenverlaufende Beziehung in dem Röhrenmittelbereich aufweisen, wobei zumindest ein Bereich von zumindest einer der Fasern in dem Mittelbereich über das erste Ende der Röhre hinaus läuft, wobei zumindest ein Bereich von zumindest einer weiteren der Faser in dem Mittelbereich über das zweite Ende der Röhre hinaus läuft,

Kollabieren des Röhrenmittelbereichs auf die Fasern, und

Ziehen des zentralen Bereichs des Mittelbereichs zum Reduzieren dessen Durchmessers;

dadurch gekennzeichnet, daß n&sub3; um solch einen Betrag geringer ist, als n&sub2;, so daß der Wert von Δ&sub2;&submin;&sub3; nicht größer als 0,045% ist, wobei Δ&sub2;&submin;&sub3; gleich (n&sub2;² - n&sub3;²)/2n&sub2;² ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des inneren Bereichs der Röhre vor dem Ziehschritt zumindest 300 um beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch kennzeichnet, daß M = 1 und N ≥ 6 ist und daß der Schritt des Anordnens der Fasern in der Bohrung den Schritt des Einsetzens eines zylindrischen Werkzeuges mit einem solchen Außendurchmesser, daß er bündig in die Röhrenbohrung paßt, in das erste Ende der Röhre, wobei eine zylindrische Auskragung axial von einem Ende des Werkzeuges zu dem zweiten Ende der Röhre verläuft, des Einsetzens der M Fasern in das zweite Ende der Röhre, so daß sie um die Auskragung herum laufen und das Ende des Werkzeuges kontaktieren, des Bewegens der N Fasern und des Werkzeuges zum ersten Ende der Röhren, so daß die N Fasern durch den Röhrenmittelbereich verlaufen, des Beseitigens des Werkzeuges von dem ersten Ende der Röhre, um so einen Hohlraum innerhalb der N Fasern zu erzeugen, und des Einsetzens einer optischen Faser in das erste Ende der Röhre und in den Hohlraum innerhalb der N-Fasern aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Δ&sub2;&submin;&sub3; zwischen 0,01 und 0,02% liegt.