DE69621974T2

DE69621974T2 - Dispersionsgesteuerter optischer Wellenleiter

Info

Publication number: DE69621974T2
Application number: DE69621974T
Authority: DE
Inventors: George Edward Berkey; Venkata Adiseshaiah Bhagavatula; Peter Christopher Jones; Donald Bruce Keck; Yanming Liu; Robert Adam Modavis; Alan John Morrow; Mark Andrew Newhouse; Daniel Aloysius Nolan
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: EP0737873B1; JPH08320419A; EP0737873A3; CA2174055A1; AU5046196A; RU2178901C2; TW294788B; EP0949520A1; EP0737873A2; BR9601344A; EP0949519A1; CN1165305A; UA41955C2; JP3503721B2; US6044191A; DE69621974D1; DK0737873T3; AU693329B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine dispersionsgeregelte (DM) optische Single-Mode-Wellenleiterfaser und ein Verfahren, um die erfindungsgemäße Faser herzustellen.
Die Einführung von Hochleistungslasern, optischen Verstärkern, Vielfachkanal-Kommunikation und höheren Bitraten hat zu einer Erforschung von Wellenleiter-Designs geführt, welche das Abnehmen des Signals aufgrund von nichtlinearen Wellenleiter- Effekten minimieren können.
Von speziellem Interesse ist ein Wellenleiter-Design, welches das Mischen von vier Wellen bzw. Wellenlängen wesentlich minimieren kann. Ein Dilemma tritt beim Design einer Wellenleiterfaser zum Minimieren des Vier-Wellenlängen-Mischens auf, wenn man die Charakteristika beibehalten möchte, die für Systeme benötigt werden, die große Abstände zwischen den Regeneratoren besitzen. D. h., um wesentlich das Vier-Wellenlängen-Mischen zu eliminieren, sollte die Wellenleiterfaser nicht nahe ihrer Null-Gesamtdispersion betrieben werden, da Vier-Wellenlängen- Mischen auftritt, wenn die Wellenleiterdispersion niedrig ist, d. h. kleiner als ungefähr 0,5 ps/nm-km. Auf der anderen Seite Werden Signale, die eine Wellenlänge haben, die entfernt von der Null-Gesamtdispersion ist, wegen des Vorhandenseins der Gesamtdispersion gemindert bzw. erniedrigt.
Eine Strategie, die vorgeschlagen wurde, um dieses Dilemma zu überwinden, ist, ein System aufzubauen, bei welchem verkabelte Wellenleiterlängen genutzt werden, von denen einige eine positive Gesamtdispersion und einige eine negative Gesamtdispersion haben. Wenn die auf die Länge bezogene durchschnittliche Dispersion für die Gesamtheit der Kabelsegmente bzw. - abschnitte nahe bei null ist, kann der Abstand der Regeneratoren groß sein. Jedoch läuft das Signal im Wesentlichen niemals durch eine Wellenleiterlänge, bei der die Dispersion nahe null ist, so dass Vier-Wellenlängen-Mischen verhindert wird.
Das Problem dieser Strategie ist, dass jede Verbindungsstrecke zwischen den Regeneratoren so maßgeschneidert werden muss, um die erforderliche Durchschnittsdispersion pro Längeneinheit zu ergeben. Das Beibehalten der Kabeldispersionsidentität von ge- Kabelanlage bis hin zur Installation ist eine Aufgabe, die unerwünscht hinzukommt, und eine Fehlerquelle. Die Notwendigkeit, nicht nur die richtige Dispersion, sondern auch die richtige Länge des Kabels, das diese Dispersion besitzt, beizubehalten, erhöht ferner die Schwierigkeit der Herstellung und führt zu erhöhten Systemkosten. Ein weiteres Problem entsteht, wenn man an die Notwendigkeit des Ersetzens von Kabeln denkt.
Die vorliegende Erfindung bewältigt diese Probleme, indem sie jede einzelne Faser zu einem für sich selbst dispersionsgeregelten System macht. Wie dies detaillierter nachfolgend dargestellt wird, beinhaltet dies das Variieren der Gesamtdispersion entlang der Länge der Faser. Ein vorausgewählter Durchschnittswert der Gesamtdispersion pro Länge, d. h. das Gesamtdispersionsprodukt, wird für jede Wellenleiterfaser entworfen. Dadurch haben alle gekabelten Wellenleiterfasern im Wesentlichen gleiche Dispersionsprodukt-Charakteristika, und es besteht keine Notwendigkeit, einen bestimmten Satz von Kabeln einem bestimmten Teil des Systems zuzuordnen.
"Leistungsmehraufwand" aufgrund des Vier-Wellenlängen-Mischens wird im Wesentlichen eliminiert oder auf einen vorher ausgewählten Wert gesenkt, während die gesamte Verbindungsstreckendispersion auf einem vorgewählten Wert gehalten wird, welcher ein Wert sein kann, der im Wesentlichen gleich null ist.
Ein Weg, die gewünschte Dispersionsvariation zu erhalten, ist, den Kerndurchmesser über die Länge der Faser hinweg zu variieren. In diesem Zusammenhang wird auf die Patentschrift US-A- 5267339 verwiesen, in welcher der Kerndurchmesser verändert wird, um Brillouin-Streuung zu verhindern.

Definitionen

- "Dispersion" bezieht sich auf die Pulsverbreiterung und wird in ps/nm-km ausgedrückt.
- "Dispersionsprodukt" bezieht sich auf die Dispersion mal der Länge und wird in ps/nm ausgedrückt.
- "Phasenfehlanpassung" bezieht sich auf den Phasenunterschied zwischen den beteiligten Wellen von unterschiedlichen Zentral- bzw. Hauptwellenlängen, welche über Vier- Wellenlängen-Mischen miteinander wechselwirken können.
- Eine "Periode" ist die Wellenleiterfaserlänge, welche eine Zwischenlänge umfasst, welche positive Dispersion hat, eine Zwischenlänge, welche negative Dispersion hat und eine Übergangslänge hat, entlang welcher sich die Dispersion von einem positiven zu einem negativen Dispersionswert ändert.
- Eine "Schwingungslänge" ist entweder die positive oder negative Dispersionszwischenlänge einer Periode. Dort, wo es kein Vorzeichen gibt, welches der Oszillationslänge zugeordnet ist, werden die positive und negative Oszillationslänge als gleich genommen.
Die Phasenfehlanpassung ist proportional zum Dispersionsprodukt. Ebenso ist die akkumulierte Phasenfehlanpassung proportional zur Summe der Dispersionsprodukte. Damit ist das in den Fig. 6-7 gezeigte vereinheitlichende Prinzip der Leistungsmehraufwandzuschläge das, dass jede der Leistungsmehraufwandszuschläge sich jeweils ändert, wenn sich die akkumulierte Phasenfehlanpassung innerhalb der Signale ändert. Wenn die Phasenfehlanpassung größer wird, nimmt der Leistungsmehraufwand ab.
Von daher können die Fig. 6-7 am besten verstanden werden, wenn man sie als Darstellung der Phasenfehlanpassung in Abhängigkeit von der Gesamtdispersion und der Schwingungslänge sieht. Eine alternative Feststellung ist, dass die Fig. 6-7 den Leistungsmehraufwand in Abhängigkeit von der Phasenfehlanpassung zeigen, wobei die Phasenfehlanpassung als Term der bestimmten messbaren Wellenleitercharakteristika ausgedrückt wird, d. h. der Gesamtdispersion und der Schwingungslänge.
- Die "Signaltrennung" wird als die Frequenztrennung benachbarter gemultiplexter Signale auf der Wellenleiterfaser ausgedrückt. Für in diesem Dokument als Beispiel aufgeführte Systeme ist die Signaltrennung 200 GHz.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung erfüllt den Bedarf für eine Wellenleiterfaserlänge, wobei das Gesamtdispersionsprodukt auf einen vorgewählten Wert geregelt wird, welcher die Anforderung an eine erfüllt. Jede Wellenleiterfaser ist gegen jede andere Wellenleiterfaser auswechselbar, die für diese Systemübertragungsstrecke entworfen wurde. Dadurch wird keine besondere Anordnung von Kabellängen und individuellen Kabel- Gesamtdispersionen in einer Übertragungsstrecke benötigt, um die Übertragungsstrecke-Anforderungen zu erfüllen.
Ein erster Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Single-Mode- Wellenleiterfaser, welche einen Kernbereich hat, der von einer Ummantelungsschicht umgeben ist. Der Kernbereich wird durch ein Brechungsindexprofil gekennzeichnet, welches der Ausdruck des Brechungsindexes bei jedem Punkt entlang des Kernradius ist. Um Licht im Kernbereich zu führen, muss wenigstens ein Teil des Brechungsindexprofils des Kernes größer sein als der Index des Mantels. Für die meisten Anwendungen hat der Mantel im Wesentlichen einen flachen bzw. gleichmäßigen Index, obwohl einige nützliche Designs gefunden wurden, in welchen die Ummantelungsschicht ein nicht konstantes Profil hat.
In diesem ersten Gesichtspunkt beinhaltet die Single-Mode- Wellenleiterfaser eine Vielzahl von Zwischenlängen entlang ihrer Länge und hat eine variierende Gesamtdispersion, welche sich im Vorzeichen ändert, von positiv zu negativ und von negativ zu positiv entlang der Länge der Faser, wenn man von einer Zwischenlänge zur nächsten geht, wobei die Variation der Gesamtdispersion wenigstens eine erste Gesamtdispersion Di von einem Vorzeichen in einigen Zwischenlängen beinhaltet und eine zweite Gesamtdispersion Dj von umgekehrten Vorzeichen in anderen Zwischenlängen beinhaltet, wobei jede Zwischenlänge aus Segmenten (dli, dlj) aufgebaut ist, wobei jedes Segment eine mit ihm verbundene, im Wesentlichen konstante Gesamtdispersion (Di, Dj) hat, wobei der Wert der Nul-Dispersionswelenlänge λ&sub0; entlang der Länge der Faser sich ändert, indem er in einem ersten Bereich von ungefähr 1480 nm bis 1535 nm liegt, wo die Gesamtdispersion Di ist, und in einem zweiten Bereich λ&sub0; von ungefähr 1565 nm bis 1680 nm liegt, wo die Gesamtdispersion Dj ist.
Das Dispersionsprodukt, welches als ps/nm ausgedrückt wird, einer speziellen Länge 1, ist das Produkt (D ps/nm-km * 1 km). Ein positiver Wert von ps/nm wird einen gleich hohen negativen Wert von ps/nm auslöschen. Im Allgemeinen wird die Dispersion, die mit einer Länge li verbunden ist, von Punkt zu Punkt entlang li sich ändern. Dies bedeutet, dass die Dispersion Di innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von Dispersionen liegt, aber sich von Punkt zu Punkt entlang von li ändern kann. Um den Anteil von li am Dispersionsprodukt auszudrücken, ausgedrückt in ps/nm, wird li in Segmente dli unterteilt, über welche hinweg die mit ihnen verbundene Gesamtdispersion Di im Wesentlichen konstant ist. Dann charakterisieren die Summe der Produkte dli * Di den Dispersionsproduktanteil von li. Man beachte, dass beim Grenzwert, wo dli sich null nähert, die Summe der Produkte dli * Di einfach das Integral von dli * Di über die Länge li hinweg ist. Wenn die Dispersion im Wesentlichen über die Zwischenlänge li konstant ist, dann ist die Summe der Produkte einfach li * Di. Die Dispersion über die gesamte Wellenleiterfaserlänge wird durch Steuern der Dispersion Di jedes Segmentes dli geregelt, so dass die Summe der Produkte Di * dli gleich einem vorgewählten Wert ist, welcher an das einzelne Systemdesign angepasst ist.
Da dieses Wellenleiterdesign sein volles Potential in einem gemultiplexten System erreicht, wird in einer Ausführungsform die Summe der Produkte entsprechend einem vorgewählten Wert über einen Wellenlängenbereich gesteuert, wobei die Signale gemultiplext werden können.
Für Systeme mit hohen Raten bzw. Übertragungssgeschwindigkeiten, welche große Regeneratorabstände aufweisen, kann der Wellenlängenbereich im Fenster mit niedriger Dämpfung bei ungefähr 1525 nm bis 1565 nm vorteilhaft gewählt werden. In diesem Fall wird eine bevorzugte Ausführungsform die Summe der Produkte bei diesem Wellenlängenbereich bei null anstreben.
Die Di-Werte werden oberhalb von 0,5 ps/nm-km gehalten, um das Vier-Wellenlängen-Mischen im Wesentlichen zu verhindern, und werden unter ungefähr 20 ps/nm-km gehalten, so dass allzu große Schwankungen in den Wellenleiterfaserparametern nicht erforderlich sind.
Auch die Länge, über welche eine gegebene Gesamtdispersion beibehalten wird, ist allgemein größer als ungefähr 0,1 km. Diese niedrigere Längenbegrenzung reduziert den Leistungsmehraufwand (siehe Fig. 7) und vereinfacht den Herstellprozess.
Die Periode eines DM-Single-Mode-Wellenleiters wird als eine erste Länge definiert, welche eine Gesamtdispersion aufweist, die sich innerhalb eines ersten Bereiches befindet, plus einer zweiten Länge, welche eine Dispersion hat, welche in einem zweiten Bereich liegt, wobei die erste und der zweite Bereich von umgekehrten Vorzeichen sind, plus einer Länge, über welche hinweg die Dispersion einen Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich macht. Diese drei Längen müssen nicht benachbart sein, da die Größe, welche geregelt wird, die Summe der D * dl Produkte über die gesamte Faserlänge ist. Um jedoch die Prozess-Steuerung zu vereinfachen, werden die drei Längen im Allgemeinen als eine erste Länge, eine benachbarte Übergangslänge, welche durch eine zweite Länge, welche benachbart zur Übergangslänge ist, angeordnet. Um Vier-Wellenlängen- Mischen und jeglichen damit verbundenen Leistungsmehraufwand über die Übergangslänge zu vermeiden, ist es nützlich, den Teil der Übergangslänge, welcher eine damit verbundene Gesamtdispersion von weniger als ungefähr 0,5 ps/nm-km hat, so kurz als möglich zu halten, vorzugsweise weniger als ungefähr 500 Meter pro Übergang und vorzugsweise nicht mehr als 10% der Periode.
Die Dispersion einer Wellenleiterlänge kann durch eine Vielzahl von Verfahren geändert werden, welche das Verändern der Wellenleitergeometrie, des Wellenleiterbrechungsindexes, des Wellenleiter-Brechungsindexprofils oder der Wellenleiterzusammensetzung beinhalten. In einer Ausführungsform kann eine Kernvorform, die durch einen der Prozesse, die gewöhnlichen Fachleuten bekannt sind, hergestellt werden, um Bereiche mit reduziertem Durchmesser zu haben. Die Reduktion kann mit einer von verschiedenen Verfahren durchgeführt werden, wie z. B. Erwärmen und Strecken von einem oder mehreren Bereichen der Vorform oder durch Entfernen kreisförmiger Bereiche der Vorform durch eine mechanische Technik, wie z. B. Schleifen und Polieren, einer chemischen Technik, wie z. B. Säureätzen und Polieren, oder einer Energiebestrahlungstechnik, wie z. B. Laserablation. Die sich ergebende Kernvorform wird dann durch eines von verschiedenen Verfahren ummantelt, welche das Ablagern von Ruß oder das Gebrauchen von Ummantelungsröhren beinhalten, um einen Ziehrohling oder eine Vorform zu formen, welche eine gleichmäßige, im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche besitzt.
In einem Verfahren, welches ähnlich zu dem oben beschriebenen ist, wird eine Kernvorform so hergestellt, dass sie Bereiche mit vergrößertem Durchmesser besitzt. Die Kernvorform kann erwärmt werden, und Bereiche der Vorform können an gegenüberliegenden Seiten des erwärmten Bereiches in Richtung der erwärmten Region durchkreuzt werden, um den erwärmten Bereich zu vergrößern oder auszubuchten. Die sich ergebende Kernvorform wird dann ummantelt, um eine Ziehvorform zu bilden.
Wenn der Ziehrohling zu einer Faser mit gleichmäßigem Durchmesser gezogen wird, wird der Wellenleiter-Kernradius über die Längen hinweg reduziert, entsprechend den reduzierten Radiuslängen in der Kernvorform. Eine Durchmesserreduktion von ungefähr 5% bis 25% ist ausreichend, um die gewünschte positive oder negative Dispersionsänderung zu produzieren. Die 25%ige Reduktion ist nur in den Fällen notwendig, in denen der absolute Wert der Gesamtdispersion ungefähr 20 ps/nm-km beträgt. Ein Bereich von Radiusänderungen von 5% bis 10% ist im Allgemeinen für die meisten Anwendungen ausreichend. Wie zuvor, ist die Größe der Regelung die Summe der Produkte Di * dli und Dj * dlj, wobei Di die Gesamtdispersion entsprechend einem reduzierten Radius ri ist, welche in einem ersten Wertebereich liegt, und Dj ist die Gesamtdispersion entsprechend einem nicht reduzierten Radius rj, welcher innerhalb eines zweiten Wertebereichs fällt. Di und Dj haben verschiedenes algebraisches Vorzeichen im Arbeitswellenlängenbereich.
Die Kerndurchmesservariationen können auch durch Reduzieren der Segmente des Durchmessers einer Ziehvorform oder Rohlings, welche im Wesentlichen einen gleichmäßigen Durchmesser des Kernteils haben, und anschliessend durch Ziehen der Vorform zu einer Wellenleiterfaser, welche einen gleichmäßigen äußeren Durchmesser besitzt, erhalten werden. Der Wellenleiterkern wird auch Segmente von vermindertem Durchmesser aufweisen, um entsprechend Vorformsegmente zu ziehen, bei welchen der Durchmesser nicht reduziert wurde.
In einer anderen Ausführungsform wird der Brechungsindex des Faserkerns entlang der Wellenleiterlänge variiert. Der Brechungsindex kann durch Bestrahlen der Faser mit einer Strahlung im elektromagnetischen Spektrum verändert werden oder durch Bombardieren bzw. Bestrahlen des Wellenleiters mit Teilatompartikeln, wie z. B. Elektronen, Alphapartikeln oder Neutronen. Jedes Teilchen wird durch seine entsprechende Deßroglie-Wellenlänge charakterisiert. Man kann dieses Teilchenbombardement als Bestrahlung mit einer bestimmten Deßroglie-Wellenlänge bezeichnen. Eine bevorzugte Art, um eine Veränderung im Kernindex auszulösen, ist, die Wellenleiterfaser mit ultraviolettem Licht zu bestrahlen. Entsprechend der Beschaffenheit der Polymerbeschichtungsmaterialien, welche genutzt werden, um die Wellenleiterfaser zu schützen, wird die Ultraviolettbestrahlung durchgeführt, nachdem die Faser die heiße Zone des Ofens passiert hat und bevor sie eine Polymerbeschichtung erhalten hat. Eine Indexdifferenz so niedrig wie 5 · 10&supmin;&sup6; kann dazu dienen, das Vier-Wellenlängen-Mischen zu begrenzen. Eine Indexdifferenz größer als ungefähr 10 · 10&supmin;³ wird bevorzugt.
Die Variation des Brechungsindex stellt eine Variation der Gesamtdispersion her, welche es erlaubt, dass die Summe der Produkte von Di * dli und Di * dlj gesteuert wird. Di ist eine Gesamtdispersion, welche einem ersten Brechungsindexbereich entspricht. Dj ist eine Gesamtdispersion, welche einem zweiten Brechungsindexbereich entspricht. Di und Dj haben verschiedenes algebraisches Vorzeichen.
Eine große Anzahl von Brechungsindexprofilen liefern die erforderliche Flexibilität, um die Wellenleiterdispersion zu justieren und dadurch die Gesamtdispersion zu variieren. Dies wird im Detail in den US-Patenten 4,715,679; 5,483,612; 5,613,027 und 5,835,655 diskutiert.
Ein spezieller Satz von Indexprofilen, welcher die Eigenschaften liefert, welche für den erfindungsgemäßen Wellenleiter notwendig ist, sind diejenigen, welche einen Kernbereich haben, der einen Zentralteil beinhaltet, das ein Brechungsindexprofil aufweist, und wenigstens einen ringförmigen Teil aufweist, welcher den zentralen Teil umgibt, welcher ein unterschiedliches Brechungsindexprofil hat. Optische Fasern, welche diesen Profiltyp aufweisen, werden als segmentierte Kernfasern bezeichnet. Der zentrale Teil kann ein Alphaprofil haben, d. h. eines, welches durch die Gleichung n(r) = n&sub0;[1-Δ(r/a)α] beschrieben wird, wobei n der Brechungsindex, n&sub0; der maximale Brechungsindex, r die Radiusvariable, a der Faserkernradius, Δ der prozentuale Brechungsindex und α eine Zahl größer als null ist. Der Term Δ wird als (n&sub1;²-n&sub2;²) /2n&sub1;² definiert, wobei n&sub1; der maximale Brechungsindex einer Kernregion und n&sub2; der Brechungsindex der Mantelglasschicht ist.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Brechungsindexprofil einen im Wesentlichen konstanten Zentralteil, welcher einen Brechungsindex aufweist, welcher im Wesentlichen gleich dem Mantelglas-Brechungsindex ist und der benachbarte kreisförmige Indexteil von einem abgerundeten Stufenindex ist. Der Einfachheit wegen und um die Herstellung zu vereinfachen, wird ein Indexprofil bevorzugt, welches einen konstanten Zentralbereich und ein kreisförmiges abgerundetes Stufenindexteil aufweist. Die bevorzugte Ausführungsform dieses einfachen Indexprofils hat einen Maximalindex %Δ von ungefähr 1% und ein Verhältnis a&sub1;/a von ungefähr 0,5, wobei a&sub1; und a in der Fig. 4 definiert werden.
Ein anderer Gesichtspunkt dieser Erfindung ist ein Single- Mode-optischer Wellenleiter, welcher eine Anzahl von Zwischenlängen li aufweist, welche aus Segmenten dli bestehen, welche jeweils im Wesentlichen konstante Dispersionen Di zugeordnet haben, wobei die Null-Dispersionen der Di innerhalb eines ersten Wellenlängenbereiches liegen. Die verbleibenden Zwischenlängen lj, welche zusammen mit den li und den Übergangslängen die Wellenleiterfaserlänge ergeben, werden aus Segmenten dlj gemacht, welche jeweils im Wesentlichen damit verbundene konstante Dispersionen Dj aufweisen, und die Null-Dispersion der Dj liegt innerhalb eines zweiten Wellenlängenbereiches, welcher von dem ersten Wellenlängenbereich getrennt ist. Die allgemeine Bedeutung des Terms getrennt ist die, das die beiden Bereiche im Allgemeinen keine gleichen Werte aufweisen. Die Längen und Dispersionen werden so gewählt, dass die algebraische Summe der Produkte dli * Di und dlj * Dj einem vorgewählten Wert über einem vorbestimmten Wellenlängenbereich hinweg entspricht.
Für eine Wellenleiterfaser mit verschobener Dispersion liegt ein bevorzugter vorbestimmter Arbeitsbereich des Systems bei ungefähr 1525 nm bis 1565 nm. Der erste Bereich für Nulldispersion ist ungefähr zwischen 1570 nm bis 1680 nm, und der zweite Bereich ist ungefähr zwischen 1480 nm bis 1535 nm. In solch einem System werden die Kommunikationssignale im Wesentlichen immer in einer Wellenleiterfaser mit Nicht-Nulldispersion sich ausbreiten, z. B. bei einer Gesamtdispersion von weniger als ungefähr 0,5 ps/nm-km, wodurch im Wesentlichen Vier- Wellenlängen-Mischen vermieden wird. Jedoch kann die Gesamtdispersion über das gesamte System hinweg im Wesentlichen bei null gehalten werden, so dass eine kleine oder keine Abnahme des Signals entsprechend der Gesamtdispersion auftritt, d. h. Material- plus Wellenleiter-Dispersion.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen der Dispersionsgeregelten(DM)-Wellenleiterfaser der Erfindung. Eine Kernvorform wird vorbereitet, welche wenigstens eine Zwischenlänge mit reduziertem Durchmesser hat, bezüglich des Restes der Kernvorform. Eine Mantelschicht wird angewendet, um eine Vorform zu liefern. Die Ziehvorform wird dann in die Wellenleiterfaser gezogen, welche einen im Wesentlichen konstanten äußeren Durchmesser hat. Um die Nenn- Spezifikationen beizubehalten, wird die Wellenleiterfaser im Wesentlichen frei von Hohlräumen sein. Der Kern dieses Wellenleiters wird eine Zwischenlänge von reduziertem Durchmesser aufweisen, entsprechend der Vorformzwischenlänge mit reduziertem Durchmesser. Die Anzahl, die longitudinale Ausdehnung und die Tiefe der Zwischenlängen mit reduziertem Durchmesser werden so gewählt, dass die Summe der Gesamtdispersion mal die Zwischenlängenprodukte einem vorgewählten Wert innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereiches gleichkommt. Wenn, wie oben, die Gesamtdispersion innerhalb einer Zwischenlänge sich ändert, wird die Zwischenlänge aus Segmenten gemacht, welche jeweils eine mit ihr verbundene, im Wesentlichen konstante Gesamtdispersion und eine charakteristische Gesamtdispersion mal das Längenprodukt aufweisen.
Ein alternativer Prozess, um Durchmesservariationen einzubringen, ist die Reduktion des Durchmessers von wenigstens einer Zwischenlänge des Ziehrohlings, welche dadurch charakterisiert ist, dass sie im Wesentlichen eine gleichmäßige radiale Kernabmessung besitzt. Das Ziehen des Wellenleiters auf einen gleichmäßigen Durchmesser wird wieder einen Kern produzieren, welcher Durchmesserveränderungen aufweist. In diesem Fall wird der Wellenleiter-Kerndurchmesser kleiner in den entsprechenden Vorformzwischenlängen sein, welche nicht im Durchmesser reduziert werden.
Die Durchmesserreduktion entweder der Kernvorform oder der Ziehvorform kann dadurch ausgeführt werden, indem man eine der verschiedenen Techniken, die gewöhnlichen Fachleuten bekannt sind, genutzt werden. Diese beinhalten eine Reihe von Techniken, wie Schleifen und Polieren, Ätzen und Polieren oder Erwärmen und Strecken.
Alternativ können Kerndurchmesserveränderungen in die Kernvorform eingebracht werden, indem die Kernvorform erhitzt wird und Teile der Kernvorform, auf gegenüberliegenden Seiten der erwärmten Sektion in Richtung der erwärmten Sektion zu zwingen, um sie zum Ausbuchten zu bringen.
Wie oben festgestellt, ist es nützlich, Wellenleiterkernlängen mit reduziertem Durchmesser zu haben, welche größer als ungefähr 0,1 km sind. Der Betrag der Reduktion ist vorzugsweise im Bereich von ungefähr 5% bis 25% des unreduzierten Kerndurchmesser. Wie oben festgestellt, reicht gewöhnlich ein Bereich von 5% bis 10% aus.
In einer Ausführungsform des Verfahrens, welches die Herstellung erleichtert, werden die Zwischenlängen mit reduziertem Durchmesser gleichmäßig im Abstand entlang dem Kern oder der Ziehvorform angeordnet, um im Wellenleiter Paare von reduzierten und unreduzierten Wellenleiterfaser-Zwischenlängen herzustellen, welche mit einer Übergangslänge verbunden sind, über die die Durchmesserveränderungen von reduzierter zu unreduzierter Größe oder umgekehrt verbunden sind. Wenn die gesamte Wellenleiterlänge aus solchen Paaren besteht, so kann die Gesamtdispersion über die Gesamtheit hinweg schließlich zu null erreicht werden.
Die erzielte Gesamtdispersion kann auch ein Wert sein, welcher anders als null ist. Die gesamte Wellenleiterfaserlänge wird durch eine Anzahl von Paaren von Zwischenlängen, deren Dispersion im Wesentlichen sich auslöschen, und durch eine zusätzliche Zwischenlänge gebildet, welche so gestaltet ist, dass sie die angestrebte oder vorgewählte Dispersion mal dem Längenwert hat.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Brechungsindexprofil vergrößert, wenigstens über eine Zwischenlänge hinweg, indem ultraviolette Strahlung zugeführt wird, so dass ein Unterschied in der Gesamtdispersion zwischen den bestrahlten und nicht bestrahlten Zwischenlängen besteht. Der Bestrahlungsschritt wird nützlicherweise nach dem Ziehen, aber vor dem Beschichten des Wellenleiters ausgeführt. Wie oben erwähnt, wird ein Indexunterschied größer als ungefähr 10 · 10&supmin;³ bevorzugt.
Ein Bestrahlungsschema, um effektiv den Leistungsverlust auf Grund von Vier-Wellenlängen-Mischen zu reduzieren, besteht darin, wenigstens einen Puls von ultraviolettem Licht, welcher einen Energiedichte von ungefähr 100 mJ/cm² hat, welcher im ei Zeitbereich von 10 bis 20 ns zugeführt wird und welcher eine Spotgröße von ungefähr 1 cm² hat, auf die Faser einzuwirken. D. h., es wird eine ausreichende Brechungsindexvariation in der Wellenleiterfaser produziert, um den Signalleistungsverlust entsprechend dem Vier-Wellenlängen-Mischen zu reduzieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Darstellung der Gesamtdispersion, welche sich entlang der Wellenleiterfaserlänge ändert.
Fig. 2 zeigt, wie die Nulldispersion einer Wellenleiterfaser sich ändern kann, um Gesamtdispersion des Wellenleiters innerhalb eines vorgewählten Bereiches über ein vorbestimmte Wellenlängenfenster hinweg beizubehalten.
Fig. 3 ist eine Darstellung einer Wellenleiterfaser, welche eine bimodale Wellenleiterdispersion über einen vorgewählten Wellenlängenbereich hat.
Fig. 4 ist ein Diagramm des %-Index delta gegenüber dem Radius für ein einfaches Design, welches eine bimodale Wellenleiterdispersion annähert.
Fig. 5a ist ein Diagramm, welches den Leistungsmehraufwand gegenüber der Eingangsleistung für ein System darstellt, welches einzelne Wellenleiterteillängen aufweist, welche eine niedrigen Wert der Gesamtdispersion aufweisen.
Fig. 5b ist ein Diagramm, welches den Leistungsmehraufwand gegenüber der Eingangsleistung für ein System darstellt, welches einzelne Wellenleiterteillängen aufweist, welche einen größeren Wert an Gesamtdispersion haben.
Fig. 6 ist ein Diagramm der Gesamtdispersion gegenüber dem Leistungsmehraufwand.
Fig. 7 ist ein Diagramm der Periodenlänge der Dispersionsänderung gegenüber dem Leistungsmehraufwand.
Fig. 8 ist ein Diagramm der Länge des Übergangsbereiches gegenüber dem Leistungsmehraufwand.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ziehen einer Faser und zum Bestrahlen der Faser, bevor eine schützende Ummantelung aufgebracht wird.
Fig. 10a stellt einen longitudinalen Bereich einer Kernvorform dar, welche Längenbereiche mit reduziertem Durchmesser hat.
Fig. 10b stellt die Anwendung von Ummantelungsglaspartikeln auf eine Kernvorform dar.
Fig. 10c zeigt Welligkeiten, welche in der Oberfläche des Ziehrohlings als Ergebnis von Durchmesseränderungen in der Kernvorform auftreten können.
Fig. 10d zeigt einen longitudinalen Bereich der Kernvorform aus Fig. 10a, mit einer ummantelten Beschichtung, welche eine zylindrische äußere Oberfläche hat.
Fig. 11a stellt ein Verfahren dar, um den Durchmesser von Bereichen einer Kernvorform periodisch zu reduzieren.
Fig. 11b ist ein Temperaturprofil einer Brennerflamme aus Fig. 11a.
Fig. 12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Kernvorform aus Fig. 11a.
Fig. 13 stellt das Kühlen von Bereichen einer Kernvorform dar, benachbart zu Bereichen, welche erwärmt und gedehnt werden müssen.
Fig. 14 stellt eine Anordnung zum Begrenzen einer Brennerflamme auf einen engen Bereich der Kernvorform dar.
Fig. 15 zeigt das Erwärmen eines geschlitzten Bereiches einer Kernvorform.
Fig. 16 zeigt das Erwärmen einer Kernvorform mit einem Laserstrahl.
Fig. 17 zeigt, dass ein Laserstrahl zum Herstellen der Schlitze in einer Kernvorform benutzt werden kann.
Fig. 18 stellt den Gebrauch von Wärmeleitungshülsen dar.
Fig. 19 stellt dar, dass die Kernvorform erwärmt und ausgebeult werden kann, um periodische Bereiche unterschiedlichen Durchmessers zu bilden.
Fig. 20-21 stellen Verfahren zum Ziehen einer Kernvorform dar, um periodische Bereiche unterschiedlichen Durchmessers zu bilden.
Fig. 22 ist ein Ausdruck eines Rückstreuemessplatz-Signals einer dispersionsgeregelten Faser, welches periodische Einsattelungen im Signal zeigt, welche Durchmesserveränderungen in dem Faserkern kennzeichnen.
Fig. 23a-23c sind Plots der Dispersion gegenüber der Wellenlänge für optische Fasern, welche unterschiedliche Kerndurchmesser haben.
Fig. 24a ist ein Längsschnitt eines Ziehrohlings, welcher Längenabschnitte mit reduziertem Durchmesser hat.
Fig. 24b ist ein Längsschnitt des Wellenleiters mit im Wesentlichen konstantem äußeren Durchmesser, welcher sich aus dem Ziehen des Ziehrohlings von Fig. 24a ergibt.
Fig. 25 zeigt ein Verfahren zum Aufbringen von Schlitzen auf einem Ziehrohling, um die Längsabschnitte verschiedenen Durchmessers zu bilden.
Fig. 26 zeigt ein Verfahren zum Einbringen einer Kernvorform in eine geschlitzte Ummantelungsröhre, um einen Ziehrohling zu bilden, welcher Längsabschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist.
Fig. 27-29 stellen ein anderes Verfahren zum Bilden eines Ziehrohlings mit variablem Durchmesser dar, aus welchem eine dispersionsgesteuerte Faser mit variablem Kerndurchmesser gezogen werden kann.
Fig. 30a und 30b stellen ein Verfahren dar, welches sehr kurze Übergangsbereiche erzeugt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Single-Modeoptische Wellenleiterfaser, in welcher das Produkt der Gesamtdispersion, ausgedrückt als ps/nm, über eine Länge des Wellenleiters gesteuert wird. Der Leistungsmehraufwand entsprechend dem Vier-Wellenlängen-Mischen in einem Wellenlängen- Multiplexsystem kann damit weitgehend vermieden werden, und die Dispersion des Gesamtsystems kann bei einem vorgewählten Wert beibehalten werden. Für viele Multiplexsysteme mit großer Entfernung, großem Regeneratorabstand, hoher Datenrate ist der gewünschte vorgewählte Wert für das gesamte Dispersionsprodukt im Wesentlichen null.
Durch das Regeln der Dispersion innerhalb jeder einzelnen Faser gibt es keine Notwendigkeit, Sätze von Wellenleitern auszuwählen, welche eine substantielle Nulldispersion produzieren, wenn sie miteinander verbunden werden, um eine Strecke bzw. Verbindung in einem System zu bilden. Das rührt daher, dass das Gesamtdispersionsprodukt in der einzelnen Wellenleiterfaser geregelt wird, wobei die Kabel, welche installiert sind, um ein System zu bilden, im Wesentlichen identisch in der Leistungsfähigkeit sind und deshalb gegeneinander auswechselbar sind.
Die Gesamtdispersion, ausgedrückt als ps/nm-km, wird gegenüber der Länge des Wellenleiters in Fig. 1 aufgetragen. Man sieht, dass die Gesamtdispersion zwischen positiven Werten 2 und negativen Werten 4 sich ändert. Während Fig. 1 eine Vielzahl von Teillängen darstellt, welche negative Dispersion aufweisen, und eine Vielzahl von Teillängen darstellt, welche positive Dispersion aufweisen, sind nur eine Teillänge mit negativer Dispersion und eine Teillänge mit positiver Dispersion nötig. Das Aufspreizen in Gesamtdispersionswerte, welche durch die Linie 6 angezeigt werden, stellt dar, dass sich die Gesamtdispersion mit der Wellenlänge des sich ausbreitenden Lichtes ändert. Die horizontalen Linien der Spreizung 6 repräsentieren die Gesamtdispersion für eine einzelne Lichtwellenlänge. Im Allgemeinen ist die Länge des Wellenleiters 8, welche durch eine spezielle Gesamtdispersion charakterisiert ist, größer als ungefähr 0,1 km. Es gibt keine wesentliche obere Grenze für die Länge 8, außer einer, welche aus der Forderung abgeleitet werden kann, dass die Summe der Produkte, Länge x entsprechende Gesamtdispersion, einem vorgewählten Wert gleich ist.
Der Graph der Gesamtdispersion gegenüber der Wellenlänge, welcher in Fig. 2 gezeigt wird, dient dazu, Design-Überlegungen für eine DM-Single-Mode-Wellenleiterfaser darzustellen. Die Linien 10, 12, 14 und 16 repräsentieren die Gesamtdispersion für vier einzelne Wellenleiterfasern. Über den kleinen Wellenlängenbereich, für welchen jeder Wellenleiter betrachtet wird, d. h. ungefähr 30 nm, kann die Dispersion durch eine gerade Linie, wie gezeigt, angenähert werden. Der Wellenlängenbereich, in welchem das Multiplexen durchgeführt werden muss, ist der Bereich von 26 bis 28. Jedes Wellenleitersegment, welches eine Wellenlänge der Nulldispersion im Bereich vom 18 bis 20 hat, kann mit einem Wellenleitersegment kombiniert werden, welches eine Wellenlänge mit Nulldispersion im Bereich 22 bis 24 hat, um einen Wellenleiter zu erzielen, welcher eine vorgewählte Gesamtdispersion über das Arbeitsfenster 26 bis 28 hinweg hat.

Beispiel, basierend auf Fig. 2

Man gehe davon aus, dass das Arbeitsfenster zwischen 1540 und 1565 nm ist. Man nehme an, dass die Single-Mode-Wellenleiterfaser eine Dispersionssteigung von ungefähr 0,08 ps/nm²-km habe. Dabei soll die Linie 30 der 0,5 ps/nm-km-Wert und die Linie 32 der 4 ps/nm-km-Wert sein. Man wende die Bedingung an, dass die Gesamtdispersion innerhalb des Arbeitsfensters im Bereich von ungefähr 0,5 bis 4 ps/nm-km sein muss.
Eine einfache Geradenberechnung ergibt dann den Wellenlängenbereich für die Nulldispersion 18 bis 20 von 1515 nm bis 1534 nm. Eine ähnliche Berechnung ergibt einen Wellenlängenbereich für die Nulldispersion 22 bis 24 von 1570 nm bis 1590 nm. Die algebraische Addition der Gesamtdispersion der Wellenleitersegmente, welche die Dispersion null innerhalb der festgesetzten Bereiche haben, wird eine Gesamtdispersion zwischen 0,5 und 4 ps/nm-km ergeben.
Wie oben beschrieben, beinhaltet die Vorrichtung zum Verschieben der Wellenlänge der Nulldispersion das Verändern des Radius oder von %Δ entlang der Länge der Kernvorform oder der Ziehvorform.
Modellberechnungen haben gezeigt, dass bimodale Wellenleiterdispersionskurven, wie die Kurve 34 in Fig. 3, möglich sind. Kurve 34 entspricht dem Brechungsindexprofil, welches durch die durchgezogene Linie 38 dargestellt ist, wie in Fig. 4 dargestellt wird. Faser-Designs, welche bimodale Dispersion aufweisen, werden im US-Patent 5,613,027 veröffentlicht. Kurve 34 beinhaltet relativ flache Bereiche 34a und 34b und einen relativ steilen Übergangsbereich 34c. Linie 35 der Fig. 3 kennzeichnet, dass der niedrige λ&sub0;-Wellenlängenbereich 34a und der hohe λ&sub0;-Wellenlängenbereich 34b gut gesteuert und zur gleichen Zeit weit getrennt werden können. Dort wo die Linie 37 die Kurven 36 oder 34 kreuzt, wird der Mittelwert zwischen der hohen und niedrigen Wellenleiterdispersion wiedergegeben. Für Wellenleiterfasern, welche eine bimodale Wellenleiterdispersion haben, wie in Kurve 34 der Fig. 3 gezeigt, werden nur kleine Änderungen in der Grenzwellenlänge oder der proportionalen Größe, dem Kernradius, benötigt, um relativ große Veränderungen in der Wellenlänge der Nulldispersion zu erzeugen, wie dies in dem Beispiel, welches auf Fig. 2 basiert, gezeigt wird. Fasern, welche Dispersionscharakteristika aufweisen, wie sie durch die Kurve 34 repräsentiert werden, haben auch den folgenden Vorteil. In DM-Fasern, welche abwechselnde Bereiche von großem und kleinem Kerndurchmesser haben, kann der Herstellvorgang zu gleichen Abweichungen im Durchmesser vom Design-Durchmesser aufweisen. Um diesen Punkt zu erläutern, nehme man an, dass für die Faserbereiche mit verschiedenem Kerndurchmesser die Betriebspunkte D&sub1; und D&sub2; in Fig. 3 sind. Wenn D&sub1; und D&sub2; entlang der relativ flachen Bereiche der bimodalen Kurve platziert sind, werden kleine Änderungen im Kerndurchmesser oder der Grenzwellenlänge um D&sub1; und D&sub2; nicht signifikant weder den λ&sub0;-Wert der Bereiche mit kleinem Kerndurchmesser noch den λ&sub0;-Wert der Bereiche mit großem Kerndurchmesser ändern.
Ein ideales Profil könnte das durch die Kurve 38 der Fig. 4 wiedergegebene Profil sein, wobei der innere und äußere Radius des Kernringes durch a&sub1; und a jeweils dargestellt wird. Jedoch können gewisse Herstellungstechniken zu einer Diffusion des Dotiermittels führen, was dazu führt, dass das Profil vom idealen Profil zu einem Profil abweicht, wie es durch die gestrichelte Linienkurve 40 dargestellt wird. Der innere Radius des Kernrings des Profils 40 ist kleiner als a&sub1;, und der äußere Radius ist größer als a. Dies würde die Wellenleiterdispersionskurve weniger steil machen, wie dies durch die gestrichelte Linienkurve 36 der Fig. 3 gezeigt wird.
Man kann wählen, ein Profil zu benutzen, welches eine Wellenleiter-Dispersionscharakteristik wie 36 in Fig. 3 hat, um den Herstellprozess zu vereinfachen. Dies ist ganz klar ein Abwägen der Kosten, verglichen mit dem Nutzen. Die einzelne Telekommunikationsanwendung wird bestimmen, ob ein komplexeres Profil gerechtfertigt ist. Um jedoch am besten das Gesamtdispersionsprodukt zu regeln, wird eine Wellenleiterfaser, welche einen scharfen Übergangsbereich hat, welcher die Wellenleiterdispersionen verschiedener Pegel trennt, bevorzugt. Die erforderliche Verschiebung zwischen zwei unzusammenhängenden Wellenlängenbereichen der Dispersion null kann dann mit kleinerer Veränderung des Radius, mit einer Radiusänderung so gering wie 5% bis 10%, für Profile, welche die bimodale Wellenleiterdispersion haben, erreicht werden. Dadurch wird das Regeln des Vorzeichenwechsels der Gesamtdispersion erleichtert. Auch wird die Entfernng im Wellenleiter, über die das Signal läuft und über welche die Gesamtdispersion kleiner als ungefähr 0,5 ps/nm-km ist, bei einem Minimum gehalten.
Das Design der DM-Faser hängt stark von den Details des Telekommunikationssystems ab, wie in den Fig. 5a und 5b gesehen werden kann, welche den Leistungsmehraufwand aufgetragen gegenüber der Eingangsleistung für eine 120 km- Übertragungsstrecke zeigt, welche 8 Kanäle hat, wobei die Frequenztrennung der Kanäle 200 GHz beträgt. In diesem Fall ist der Leistungsmehraufwand in erster Linie der für das Vier- Wellenlängen-Mischen. Die Kurve 62 in Fig. 5a steigt steil zu einer Zunahme nahe 1 dB für eine Eingangsleistung von ungefähr 10 dBm. Die Zufuhr bzw. Zunahme ist ungefähr 0,6 dB für eine Eingangsleistung für 10 dBm (Kurve 64). Für beide Kurven ist die Größe der Gesamtdispersion ungefähr 0,5 ps/nm-km. Jedoch ist für die steilere Kurve 62 die Teillänge der Gesamtdispersion eines gegebenen Signums 10 km. Die entsprechende Teillänge der Dispersion in Kurve 64 ist 60 km. Der Extramehraufwandszuschlag resultiert aus den zusätzlichen Übergängen durch Nulldispersion für den Fall der kürzeren 10 km-Teillänge. Eine andere Aussage gilt für den 10 km-Fall, bei dem die Phasentrennung der Signale, welche proportional zur Teillängenschwingung ist, nicht groß genug ist, um wesentlich das Vier- Wellenlängen-Mischen zu verhindern.
Jedoch hat auch die Größe der Gesamtdispersion einen Einfluss auf die Phasentrennung, und damit auf den Leistungsmehraufwand. Kurve 66 in Fig. 5b zeigt den Leistungsmehraufwand für ein System, welches identisch zu dem in Fig. 5a gezeigten ist, außer dass die Teillänge kürzer ist, ungefähr 1 km, aber die Größe der Gesamtdispersion 1,5 ps/nm-km ist. Veranlasst man die Wellenleiter-Gesamtdispersion, größere Positiv-zu-negativ- Schwingungen auszuführen, so wird der Leistungsmehraufwand signifikant reduziert, von 0,6 dB zu weniger als 0,2 dB. Der Unterschied im Mehraufwandzuschlag von ungefähr 0,4 dB/120 km ist groß genug, um zu einem Unterschied zwischen einer funktionierenden und einer nicht funktionierenden Übertragungsstrecke zu führen, besonders für lange, nicht mit Regeneratoren versehene Übertragungsstrecken Von 500 km oder mehr.
Fig. 6 wird im Wesentlichen in der gleichen Weise interpretiert wie Fig. 5a und 5b. Die Kurve 68 zeigt den Leistungsmehraufwand, aufgetragen gegenüber der Größe der Gesamtdispersion. Die Teillänge des Wellenleiters wird mit ungefähr 1 km gewählt, da die Länge der kürzesten im Gebrauch befindlichen Kabel ungefähr 2 km ist. Wieder gibt es hier 8 Kanäle, welche eine Frequenztrennung von 200 GHz haben, eine Gesamtlänge von 120 km, und die Eingangsleistung ist 10 dBm. Wieder steigt der Leistungsmehraufwand steil an, wenn die Größe der Gesamtdispersion unterhalb von ungefähr 1,5 ps/nm-km fällt.
Das Design bzw. die Gestaltung des Systems wird von einem anderen Blickpunkt in Fig. 7 gezeigt. In diesem Fall ist die Größe der Dispersion bei 1,5 ps/nm-km festgelegt. Die Kurve 70 stellt den Leistungsmehraufwand gegenüber der Größe der Teillänge für ein System dar, welches 8 Kanäle mit 100 GHz Frequenztrennung und 10 dBm Eingangsleistung hat. Die Länge wird mit 60 Dispersionsteillängen gewählt, und die Teillänge darf variieren. Kleinere Leistungsmehraufwandzuschläge ergeben sich, wenn die Teillänge über 2 km ist. Aber bei dem relativ großen Wert der Gesamtdispersion ist wenig durch Verlängern der Teillänge unterhalb von 2 km gewonnen. Man beachte, dass im Allgemeinen ein niedrigerer Mehraufwandzuschlag bei Vier- Wellenlängen-Mischen aufgebracht werden muss, wenn die Zahl der Kanäle, die genutzt wird, auf 4 reduziert wird, wie dies mit Kurve 72 gezeigt wird. Dieses letztere Phänomen ist ein direktes Ergebnis der Abhängigkeit der Phasentrennung von den Fasercharakteristika, welche oben und in dem Abschnitt "Definitionen" aufgeführt sind.
Eine andere Design-Überlegung ist die Schärfe der Übergangslänge, über welche die gesamte Dispersion ihr Vorzeichen ändert. Hier wird auch die Signalphasentrennung durch die Übergangslänge beeinflusst. Damit würde ein seichter Übergang das Signal dazu bringen, dass es einen Wellenleiterbereich mit nahezu null Gesamtdispersion durchläuft und dies umgekehrt den Leistungsmehraufwand beeinflusst, welcher durch Vier- Wellenlängen-Mischen verursacht wird.

Beispiel, welches auf Fig. 8 beruht

In diesem Fall ist die Eingangsleistung wieder 10 dBm. Es werden vier Kanäle benutzt, welche eine Frequenztrennung von 200 GHz haben. Der Wert der Gesamtdispersion beträgt 1,5 ps/nm-km, und die Schwingungslänge der Gesamtdispersion wird als 2 km angenommen. Der Graph des Leistungsmehraufwands gegenüber der Übergangslänge, welcher als Kurve 74 in Fig. 8 gezeigt wird, zeigt, dass kürzere Übergangslängen bevorzugt werden. Auch sollte die Anzahl der Übergänge ein Minimum sein, im Rahmen anderer Design-Überlegungen und Kosten-Nutzen- Studien. Da einige Systeme einen Leistungsmehraufwand von ungefähr 1 dB gestatten mögen, beträgt eine maximal tolerierbare Übergangslänge ungefähr 500 Meter, wie dies in Fig. 8 gezeigt wird.

Faserfertigungstechniken

Die Periode der optischen Faser kann so gewählt werden, dass sie wenige zehn oder hundert Meter beträgt, so dass über jede respektable Streckenlänge die durchschnittliche Dispersion ganz klein innerhalb des Arbeitswellenlängenfensters ist.
Wenn die Übergangsbereiche zwischen den Bereichen von hoher und niedriger Dispersion zu lange sind, wird die Dispersion in den Zentralteilen der Übergangsbereiche für eine bestimmte Länge der Faser nahe null sein. Dies wird zu einem Leistungsmehraufwand entsprechend dem Vier-Wellenlängen-Mischen führen.
Je länger die Übergangsbereiche sind, desto höher ist der Leistungszuschlag. Die Übergangsbereiche sollten deshalb ausreichend scharf sein, so dass der Leistungsmehraufwand nicht zu einem Leistungsmehraufwand für das Gesamtsystem führt, welcher das damit verbundene Leistungsmehraufwandbudget übersteigt. Außerdem sollte der Prozess nicht dergestalt sein, dass er einen Anstieg an Verlust induziert, welcher nicht auf Vier-Wellenlängen-Mischen zurückgeführt wird. Auch sollte der Prozess einfach und ausreichend flexibel sein, so dass er bei einer Reihe von Faser-Designs und -Materialien implementiert werden kann.
Die dargestellten Techniken beinhalten: (a) Modifikation des Kernbrechungsindex während des Ziehens, (b) Herstellung einer Ziehvorform, welche einen veränderbaren Kerndurchmesser und einen konstanten Durchmesser des Mantels oder einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser des Mantels aufweist, und (c) Herstellung einer Ziehvorform, welche einen konstanten Kerndurchmesser und einen variablen Durchmesser des Mantels hat. Darüber hinaus können Kombinationen dieser Techniken angewendet werden.

(a) Modifikation des Kernbrechungsindexes während des Ziehens

Ein Schema eines Wellenleiterfaser-Ziehgerätes wird in Fig. 9 gezeigt. Wie gut entsprechend dem Stand der Technik bekannt ist, wird der Ziehrohling 77 im Ofen 78 erwärmt und in die Wellenleiterfaser 79 gezogen. Der Wellenleiter 79 wird in dem Beschichtungsgerät 80 mit einer schützenden Beschichtung umgeben und auf einer Aufnahmerolle 81 aufgewickelt. Der neue Zusatz zu diesem Gerät ist eine ultraviolette Strahlungsquelle 76 mit hoher Leistung und guter Fokussierung, welche auf die Wellenleiterfaser nach dem Ziehen, aber vor dem Beschichten gerichtet wird. Ultraviolettes Licht ist dafür bekannt, dass es eine Wirkung besitzt, den Brechungsindex in einer dotierten Region des Wellenleiters anzuheben. Folglich wird das ultraviolette Licht dahingehend wirken, den Brechungsindex des Kernbereiches anzuheben. Die ultraviolette Quelle wird periodisch ab- und angeschaltet, um die Variation des Brechungsindex entlang der Wellenleiterfaserlänge zu induzieren. Die Veränderungen müssen groß genug sein, um eine Variation der Gesamtdispersion zu produzieren, die ausreichend ist, um den Leistungsmehraufwand entsprechend dem Vier-Wellenlängen-Mischen zu reduzieren. Man hat herausgefunden, dass wenigstens ein Puls mit 10 bis 20 ns Dauer, welcher eine Energiedichte von ungefähr 100 mJ/cm² hat, ausreicht, um einen nützlichen Effekt zu erzielen. Ein Excimer-Laser, welcher bei ungefähr 248 nm arbeitet, ist eine ausgezeichnete Quelle hoher Intensität mit gut fokussierter ultravioletter Strahlung

(b) Modifizieren des Kernvorform-Kerndurchmessers; danach Ummantelung

Eine Kernvorform ist eine Vorform, welche, nachdem sie mit Ummantelungsglas ausgestattet ist, in eine optische Faser gezogen werden kann. Eine ökonomische Technik zum Bilden von Vorformen mit hoher Kernqualität beinhaltet die Schritte von (a) Bilden einer porösen Glasvorform durch einen Aufbringprozess von Glaspartikeln, (b) Schrumpfen der porösen Vorform, um eine geschrumpfte Vorform zu bilden, (c) Schließen der axialen Öffnung in der geschrumpften Vorform, wenn solch eine Öffnung existiert, und (d) optionales Dehnen der Vorform, bevor die Ummantelung aufgebracht wird (der Schritt des Schließens der Öffnung wird nützlicherweise während des Dehnschrittes durchgeführt). (Siehe US-Patent 4,486, 212). Wie im US- Patent 4,486,212 dargestellt wird, kann die Kernvorform einen Zentralbereich von Kernglas aufweisen, welcher durch eine dünne Schicht von Ummantelungsglas umgeben wird. Alternativ kann die Kernvorform insgesamt aus Kernglas bestehen, wie dies in Fig. 10a gezeigt wird.
Fig. 10a zeigt eine Glaskernvorform 82 vom Durchmesser 83. In Intervallen entlang der Länge der Kernvorform wird der Durchmesser reduziert, wie dies durch den Durchmesser 84 gezeigt wird. Die Länge des reduzierten Bereiches wird durch die Linie 85 gezeigt. Durchmesser 84 kann im Verhältnis zum Durchmesser 83 um 5% bis 25% reduziert werden, um die gewünschte Variation im Kerndurchmesser zu erzielen. Die Länge 85 wird justiert, um in der sich ergebenden optischen Faser die gewünschte Zwischenlänge mit reduziertem Kerndurchmesser zu erzielen. Der Durchmesser der Kernvorform kann durch eines von verschiedenen Verfahren reduziert werden, die Fachleuten bekannt sind, welche Schleifen, Ätzen, Laserablation und Erwärmen und Dehnen beinhalten. Ein Polierschritt kann nach dem Schleifen oder Ätzen genutzt werden, um einen gleichmäßigen und sauberen Übergang zwischen der Kernvorform und der Mantelschicht zu sichern.
Wenn reduzierte Durchmesserbereiche in der Kernvorform durch maschinelle Bearbeitung oder Ätzen im Kern gebildet werden, dann wird bevorzugt, dass der Kern ein Stufenindexprofil hat. Der Teil des Kernes, welcher entfernt wird, wird im Wesentlichen den gleichen Brechungsindex aufweisen wie der verbleibende Teil.
Die Kernvorform 82 der Fig. 10a wird gedreht (Pfeil 82a) und entlang ihrer longitudinalen Achse bezüglich dem Brenner 86 bewegt, welcher einen Strom 87 von Mantelglaspartikeln darauf richtet, um eine Schicht 88 von Mantelglaspartikeln zu bilden. Die sich ergebende beschichtete Kernvorform wird in einen Schrumpfofen eingefügt, in welchem die Beschichtung 88 getrocknet und gesintert wird, um einen Ziehrohling zu bilden, welcher eine dichte Glasmantelschicht aufweist. Wenn die Länge 85 der Kernvorformschlitze wenigstens wenige Millimeter ist, werden die Mantelpartikel 87 die Bereiche mit reduziertem Durchmesser füllen. Die äußere Oberfläche der Ziehvorform wird deshalb ein wenig ungleichmäßig sein. Die Variationen des Durchmessers in dem Ziehrohling werden dazu neigen, klein zu sein, da der Bereich der Kerndurchmesserreduktion klein ist.
Der Ummantelungsruß 88 der beschichteten Kernvorform oder der geschrumpften Glasziehvorform kann mit gewöhnlichen Techniken geglättet werden, um eine zylindrische Form der Ziehvorform zu sichern. Da die Kernvorform zerbrechlich ist, wird der Schritt der Durchmessermodifikation vorzugsweise an der geschrumpften Vorform durchgeführt. Fig. 10c zeigt eine geschrumpfte Vorform 89, welche Durchmesservariationen hat. Die Dicke dieser Variationen wird der Klarheit wegen übertrieben dargestellt. Die Vorform 89 kann um ihre zentrale longitudinale Achse gedreht werden, und die Bereiche mit größerem Radius können durch maschinelle Behandlung, Ätzen o. ä. entfernt werden, so dass die Oberflächenbereiche 90 den gleichen Durchmesser haben wie die verbleibende Vorform. Wie in Fig. 10d gezeigt wird, hat die sich ergebende Ziehvorform im Wesentlichen einen gleichmäßigen äußeren Durchmesser 91. Die modifizierte Kernvorform 82 wird umgeben mit Ummantelungsmaterial 92 gezeigt.
Auch das Ummantelungsverfahren kann schließlich durch einen Fachmann modifiziert werden, um einen gleichmäßigen Durchmesser der Ziehvorform sicherzustellen. Z. B. kann die Passiergeschwindigkeit des Brenners 86 bezüglich der Kernvorform 82 entsprechend der einzelnen Zwischenlänge der Kernvorform verändert werden, welche durch den Strahl 87 gebildet wird. Das Vorbeigehen des Brenners ist langsamer, wenn Partikel auf den Kernbereichen mit engem Durchmesser aufgebracht werden, als wenn diese auf den Kernbereichen mit großem Durchmesser aufgebracht werden. Das Aufbauen von Ummantelungsglaspartikeln über den engen und weiten Kernvorformbereichen kann so sein, dass der Durchmesser des gezogenen Rohlings, welcher durch Schrumpfen der Partikel hergestellt wird, im Wesentlichen konstant ist.
Wenn die Ziehvorform der Fig. 10d zu einer Wellenleiterfaser mit gleichförmigem Durchmesser gezogen wird, werden die Kernvorformteile mit reduziertem Durchmesser Kernteile der Faser mit reduziertem Durchmesser. Wenn ein Ziehrohling Bereiche mit größerem Durchmesser hat, wie dies in Fig. 10c gezeigt wird, wird der Kern der Faserzwischenlänge, welcher von diesem größerem Durchmesserbereich gezogen wird, einen Durchmesser haben, welcher kleiner als gewünscht wird. Wenn die Bereiche mit größerem Durchmesser des Ziehrohlings nicht entfernt werden, wie dies oben beschrieben wurde, muss man das Abnehmen des Faserkerndurchmessers in diesen Bereichen der resultierenden Faser berücksichtigen, wenn man die DM-Faser gestaltet.
In der Ausführungsform, welche in den Fig. 11a und 12 gezeigt wird, wird eine Kernvorform 93 irgendeines geeigneten Faserkerndesigns in einer Drehbank 96, 98 (horizontal oder vertikal) oder in einer anderen geeigneten Vorrichtung und mit einer sehr gebündelten Flamme 102 aus dem Brenner 100 erwärmt. Die Wärme des Brenners wird vorzugsweise axial platziert, und zwar nicht weniger als wenige Millimeter entlang der Kernvorform. Die Temperatur- und Wärmekapazität der Flamme muss ausreichend sein, um das Kernvorformglas lokal zu erweichen. Wie in Fig. 12 gezeigt wird, beinhaltet die Kernvorform 93 einen Kernbereich 95, welcher von einer Schicht 94 aus Mantelglas umgeben ist. Wenn die Faser eine auf Silizium basierende Faser ist, welche im 1500-1600 nm-Fenster arbeitet, ist die Kernvorform 93 eine, welche zum Bilden einer Faser mit verschobener Dispersion geeignet ist, welche eine Nulldispersion in diesem Bereich aufweist. Wenn das Glas seinen Erweichungspunkt erreicht, wird die Kernvorform gezogen, um den Durchmesser in dem erwärmten Bereich zu reduzieren. Dies erzeugt die Bereiche 108 mit engem Durchmesser. Der Ziehschritt wird normalerweise ausgeführt, während die Flamme auf den Bereich gerichtet wird, der gezogen wird. Wenn eine horizontale Drehbank benutzt wird, hilft die Rotation der Kernvorform, jegliche Störung der Kernvorform während des Ziehvorgangs zu verhindern. Die Schritte des Erwärmens und Ziehens werden in den erforderlichen Intervallen entlang der Länge der Kernvorform ausgeführt. Das Dehnen wird vorzugsweise so ausgeführt, dass die Längen L&sub1; und L&sub2; der Kernvorform bei den beiden Durchmessern nahezu gleich sind. Der Brenner wird dann mit einer schnellen Geschwindigkeit zum nächsten Bereich bewegt, welcher erweicht und gedehnt werden soll.
Fig. 11a zeigt einen Typ einer Brennergestaltung, welche einen sehr lokalisierten Erwärmungszustand liefert, welcher zu scharfen Übergängen zwischen den Kernvorformbereichen mit verschiedenen Durchmessern führt. Das Äußere des Brenners 100 hat ein kreisförmiges Feld von Zerstäubungsgasöffnungen, welche eine Flamme 102 liefern, und eine kreisförmige Anordnung von äußeren Schutzgasöffnungen, welche einen zylindrischen Strahl von Kühlgas liefern. Der äußere Schutzstrahl 103 begrenzt und fokussiert die Flamme 102, und zur gleichen Zeit liefert er eine Konvektionskühlung an der Außenseite der Kernvorform der lokalisierten Erwärmungszone. Die Flamme sollte eine weitmöglichst gleichmäßige Temperatur über die heiße Zone hinweg besitzen, mit einem möglichst scharfen Temperaturgradienten am Rand der heißen Zone. Dies führt zu einer verhältnismäßig kurzen Übergangslänge LT. Das Temperaturprofil 106 der Fig. 11b stellt ein bevorzugtes Profil über den Bereich A-A der Flamme 102 dar.
Andere Arten von Brennern oder Brennkombinationen können auch für diesen Zweck genutzt werden. Zum Beispiel beinhaltet ein fokussierender Brenner, wie er im US-Patent 3,565,345 beschrieben wird, schräg liegende Ventilöffnungen, um die Strahlen des brennbaren Gases auf einen gemeinsamen Punkt zu lenken. Ein Ringbrenner, welcher in der Lage ist, eine Flamme bereitzustellen, welche durch einen fokussierenden äußeren Schutzgasstrahl begrenzt wird, kann die Kernvorform umgeben und gleichzeitig einen gesamten kreisförmigen Bereich der Vorform erwärmen. Ein Bandbrenner, welcher eines oder mehrere lineare Felder von Brenngasöffnungen hat und optional lineare Felder von Schutzgasöffnungen beinhaltet, kann angewandt werden, wobei das Feld der Brenngasöffnungen senkrecht zur longitudinalen Achse der Kernvorform angeordnet wird.

Beispiel, basierend auf Fig. 11a und 12

Eine Kernvorform 93, welche einen Manteldurchmesser von ungefähr 7 mm und einen Kerndurchmesser von ungefähr 5 mm hat, wird im Durchmesser auf ungefähr 6,5 mm in Intervallen entlang der Kernvorformlänge reduziert. Die Länge L&sub1; (Fig. 12) wird zu 2 mm gewählt. Die Kernvorform ist ummantelt, wie dies in Fig. 10b gezeigt wird, und geschrumpft, um eine Ziehvorform zu bilden, welche einen Enddurchmesser von ungefähr 50 mm hat.
Wenn die Ziehvorform in einen Wellenleiter gezogen wird, welcher einen gleichmäßigen Außendurchmesser von ungefähr 125 um hat, wird die Länge L&sub1; ungefähr 320 Meter, wobei angenommen wird, dass die Masse des 2 mm-Abschnitts beibehalten wird und dass die Kernradiusvariation, welche als %-Differenz ausgedrückt wird, ungefähr 14% ist. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass das Brechungsindexprofil des Kerns von dem Typ ist, wie er in den US-Patenten 4,715,679; 5,483,612; 5,613,027 und 5,835,655 beschrieben wird, wobei ein Kerndurchmesser von ungefähr 16 um zu einer Single-Mode-Ausbreitung führt.
Wenn der Ziehvorformdurchmesser ungefähr 100 mm ist, bei gleicher Kernvorform und gleichen Ziehverhältnissen, wird die Länge 85 1280 Meter, und die Kernradiusvariation bleibt unverändert.
Fig. 13 zeigt, dass eine zusätzliche Lokalisation der Wärme durch Zuführen externer fokussierender Kühlstrahlen 122 aus Luft, Stickstoff, Helium o. ä. aus den Quellen 120 auf den Teil der Kernvorform 116, welcher benachbart zum Bereich liegt, der durch die Flamme 118 erwärmt wird, erreicht werden kann. Unter "externen Kühlstrahlen" werden Strahlen verstanden, die ihren Ursprung von einer Quelle, welche anders als das Brennergehäuse ist, haben. Diese Strahlen können aus Öffnungen strömen, welche in einer Platte am Ende der Zuführröhre für das Kühlgas liegt, gebildet werden. Die Quellen 120 können unter 180º in Bezug auf den Brenner positioniert werden, wie dies gezeigt wird, oder sie können unter 90º oder unter irgendeiner anderen geeigneten Ausrichtung bezüglich zum Brenner positioniert werden, welche sicherstellt, dass die Strahlen nicht die Erwärmung der Kernvorform beeinträchtigen.
Eine andere Technik zum Schärfen des Temperaturprofils der Flamme wird in Fig. 14 dargestellt. Schilder oder Leitbleche 128 leiten Teile 132 der Flamme ab und gestatten nur dem Zentralbereich 130 der Flamme, die Kernvorform 126 zu erwärmen. Die Leitbleche können aus gekühlten Platten aus Metall, Keramik oder Kohlenstoff bestehen. Periodische Schlitze 138 werden anfangs in der Kernvorform 136 der Fig. 15 durch Ätzen, Schleifen, Laserablation o. ä. gebildet werden, um die Masse der Kernvorform innerhalb der Schlitze zu reduzieren. Die Flamme erwärmt diese geschlitzten Bereiche schneller und vorzüglicher als die Bereiche mit dem benachbarten großen Durchmesser. Wenn ein geschlitzter Bereich erwärmt wird und gedehnt wird, um einen Bereich mit engem Durchmesser 142 zu bilden, bildet er daher einen relativ scharfen Übergangsbereich.
Fig. 16 stellt das Benutzen eines Lasers 148, z. B. eines CO&sub2;- Lasers dar, welcher ausreichend Leistung besitzt, um einen Strahl 147 zum lokalen Erwärmen und Erweichen der Kernvorform 146 zu liefern, so dass diese, wie oben beschrieben, gedehnt werden kann.
Die Leistung und/oder Dauer des Laserstrahls 154 (Fig. 17) kann ausreichen, um das Material von einer Kernvorform 151 zu ablatieren, um Bereiche 156 mit engem Durchmesser zu bilden. Beispiele von Lasern, welche für diesen Zweck geeignet sind, sind CO&sub2;- und Excimer-Laser. Da die Bereiche, welche durch Laserablation gebildet werden, verhältnismäßig glatt sind, und da der Laserstrahl durch den Mantelteil 153 der Kernvorform und in den Kernbereich 152 schneiden kann, ist kein Dehnschritt notwendig, um die unterschiedlichen Kerndurchmesserbereiche zu bilden.
Fig. 18 stellt die Verwendung von Wärmeleitungsmuffen 162 dar, welche optional mit einer Vorrichtung zum Ableiten an ein Kühlmedium oder innerhalb der Oberfläche davon vorgesehen sind. Die Muffen 162 lokalisieren den Bereich der Kernvorform 160, welcher ausreichend erwärmt wird, um das Strecken zu gestatten. Die Kernvorform ist deshalb mit einem relativ scharfen Durchmesserübergang ausgestattet, wenn sie gedehnt wird.
In der Ausführungsform von Fig. 19 wird die Kernvorform 165 in eine Drehbank mit arbeitender Flamme, wie oben beschrieben, eingeführt. Räumlich aufgeteilte Bereiche werden durch die Flamme 167 erwärmt. Anstatt des Ziehens der Kernvorform werden gegenüberliegende Seiten des erwärmten Bereiches gegenüber dem dem erwärmten Bereich durchlaufen, wodurch der Durchmesser in dem erwärmten Bereich mit scharfen Ausbuchtungen 166 vergrößert wird.
Eine Multidurchmesser-Kernvorform kann in einem Ziehofen (Fig. 20) gebildet werden, welcher einen Widerstandserwärmer 171 aufweist. Das Vorformzuführgerät 175 und motorgetriebene Traktoren 176 führen den Bereich, der gedehnt werden soll, der heißen Zone zu, die durch den Erwärmer 171 erzeugt wird. Nachdem das Glas weich genug ist, um gedehnt zu werden, ziehen die Traktoren 174 und/oder das Vorformzuführgerät 175 den betroffenen Teil der Kernvorform weg aus dem erwärmten Bereich, um ihn zu dehnen, wodurch ein Bereich 172 mit kleinem Durchmesser gebildet wird. Die Vorrichtungen 175 und 176 führen dann die Kernvorform durch die heiße Zone, welche durch den Erwärmer 171 erzeugt wird, bis der nächste Bereich, welcher gedehnt werden soll, in ihr positioniert wird. Dieses Dehnen der Kernvorform wird in Abschnittsbereichen entlang der Länge so wiederholt, dass ungedehnte Bereiche 173 mit großem Durchmesser zwischen den Bereichen 172 mit kleinem Durchmesser positioniert werden. Verschiedene Techniken zum Ziehen von Multidurchmesserstäben werden in dem US-Patent 4,704,151 dargestellt. Z. B. können die Traktoren 176 mit Federn versehen sein, wie dies durch die Pfeile 177 angezeigt wird, um sicherzustellen, dass sie in fortwährendem Kontakt mit der Multidurchmesser-Kernvorform 178 sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass die erwärmten Bereiche der Kernvorform der Fig. 20 so gemacht werden können, dass ihr Durchmesser eher vergrößert als reduziert wird, indem lediglich die Rückziehtraktoren 174 und/oder das Zuführgerät 175 dazu veranlasst werden, die Vorform in Richtung des erwärmten Bereiches zu bringen bzw. zu führen.
In Bezug auf Fig. 21, in welcher die Brennerelemente ähnlich denen der Fig. 20 sind und mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, wird eine Vielfachdurchmesser-Kernvorform 182 aus der geschrumpften Vorform 181 in einem Ziehofen gezogen, welcher ein Zuführgerät 175, einen Erwärmer 171 und Traktoren 176 beinhaltet. Die geschrumpfte Kernvorform 181 ist vom Typ, welcher durch das Verfahren des zuvor erwähnten US-Patents 4,486,212 gebildet wird, wobei eine longitudinale Öffnung sich durch sie erdehnt. Die Vorform 181 wird der heißen Zone mit einer konstanten Geschwindigkeit durch die Zuführvorrichtung 175 zugeführt. Die Vorform-Öffnung wird durch Befestigen einer Vakuumbefestigung 184 am Ende der Vorform, welche mit einer Vakuumquelle V verbunden ist, evakuiert. Die Traktoren ziehen mit einer ersten Ziehgeschwindigkeit, um die Bereiche 185 mit großem Durchmesser zu bilden, und mit einer höheren Geschwindigkeit, um die Bereiche 186 mit engerem Durchmesser zu bilden. Da der Durchmesser der Vorform 181 abnimmt, um entweder die Bereiche mit großem oder kleinem Durchmesser der Kernvorform 182 zu bilden, bricht die evakuierte Öffnung zusammen. Einige der oben erwähnten Vorgehensweisen können in Verbindung mit anderen der oben erwähnten Vorgehensweisen genutzt werden, um die Steuerung des Prozesses zu verbessern und um die Länge LT der Durchmesser-Übergangsbereiche zu verkleinern.
Nachdem die Kernvorform entsprechend einem der Verfahren, die oben beschrieben wurden, gedehnt oder expandiert wurde, kann sie ummantelt werden, indem normale Vorgehensweisen angewendet werden. Wenn der Kernvorformdurchmesser und das Ablagerungsgewicht der Ummantelung genau justiert sind, kann ein im Wesentlichen zylindrischer Ziehrohling während des Schrumpfungsprozesses gebildet werden.

Beispiel, basierend auf der Technik der Fig. 11a und 12

Eine Vorform wurde mit Hilfe eines Glaspartikel-Ablagerungsprozesses des Typs gebildet, welcher im US-Patent 4,486,212 dargestellt wird. Die Vorform wurde gedehnt, um eine Kernvorform zu bilden, welche einen Außendurchmesser (OD) von 7 mm und einen Kerndurchmesser von 4,55 mm hat. Das Kernbrechungsindexprofil war das einer Standardfaser mit verschobener Dispersion und war ähnlich demjenigen, welches im US-Patent 5,483,612 veröffentlicht ist. Das Profil beinhaltet einen Zentralbereich von GeO&sub2;-dotiertem SiO&sub2; (wobei der GeO&sub2;-Gehalt im Wesentlichen linear mit dem Radius abfällt), welcher durch eine Schicht von im Wesentlichen reinen SiO&sub2; umgeben ist, welche umgekehrt durch eine Schicht von GeO&sub2;, dotiert mit SiO&sub2;, umgeben ist. Die Spitzenkonzentration von GeO&sub2; (im Zentrum des Kerns) war ungefähr 20 Gew.-%. Die Ummantelung wurde durch reines Silizium gebildet. Der Durchmesser der Kernvorformbereiche wurde mit Hilfe der Technik, die in Zusammenhang mit Fig. 11a dargestellt wird, reduziert. Als Wärmequelle diente ein kleiner Brenner, welcher als Typ 3A Gebläserohrbrenner bekannt ist, welcher eine Düse von 1 mm hat, welcher von Veriflo Corporation aus Richmond, Kalifornien, hergestellt wird. Der Brennstoff war Wasserstoff und Sauerstoff. Eine Länge der Kernvorform wurde nicht gedehnt, so dass eine Referenzfaser mit konstantem Kerndurchmesser gezogen werden konnte. Die sich ergebende Kernvorform wurde mit Siliziumpartikeln ummantelt. Die Beschichtung aus Mantelglaspartikeln wurde geschrumpft, und es wurden getrennte Fasern aus dem Referenzabschnitt und aus dem Abschnitt, welcher Durchmesservariationen aufweist, gezogen.
Das Signal der DM-Faser (Fig. 22) am Rückstreu-Messplatz (OTDR) zeigt periodische Einsattelungen im Signal, wodurch Durchmesserfluktuationen gekennzeichnet sind. Der Kurvenverlauf zeigt gleichmäßige Bereiche mit verhältnismäßig scharfen Übergängen. Die Länge einer Periode ist ungefähr 600 Meter. Die aus dem Referenzbereich gezogene Faser des Ziehrohlings hat ein OD von 125 um und eine Länge von 2,0 km. Wie in Fig. 23(a) gezeigt wird, weist die Referenzfaser Nulldispersion bei 1500 nm auf.
Eine DM-Faser, welche aus dem flammengedehnten Teil des Ziehrohlings auf ein OD von 130 um und eine Länge von 3,6 km gezogen wurde, hat eine Nulldispersionswellenlänge von 1525 nm, wie dies in Fig. 23(b) gezeigt wird. Eine DM-Faser, welche aus dem flammengedehnten Teil des Ziehrohlings auf einen OD von 120 um und eine Länge von 4,0 km gezogen wurde, hat eine Nulldispersionswellenlänge von 1544,5 nm, wie dies in Fig. 23(c) gezeigt wird. Folglich würde eine DM-Faser, welche von dem flammengedehnten Teil des Ziehrohlings auf einen OD von 125 um gezogen wurde, eine Nulldispersionswellenlänge von 1535 nm aufweisen. Dies zeigt eine mittlere Verschiebung der Nulldispersionswellenlänge von ungefähr 35 nm (für eine 125 um- Faser), verglichen mit der Referenzfaser, auf. Es kann deshalb abgeleitet werden, dass die Dispersion zwischen 1599 nm und ungefähr 1570 nm fluktuiert, um einen Mittelwert von 1535 nm zu ergeben. Ähnliche Variationen in den Grenzwellenlängen wurden auch beobachtet. Diese Ergebnisse stellen dar, dass DM- Fasern, welche hohe und niedrige Werte von λ&sub0; im Bereich zwischen 1500 nm bis 1600 nm haben, hergestellt wurden.
Die Rückreflexionsdaten zeigen an, dass die Rückreflexionen sogar mit den Durchmesservariationen in der Faser nur wenig höher sind als diejenigen für eine Faser, welche einen konstanten Kerndurchmesser hat.

(c) Bilden des Ziehrohlings, welcher einen variablen Manteldurchmesser hat

Ein alternatives Verfahren zum Aufbringen der Kernradiusvariation wird in den Fig. 24a und 24b dargestellt. In diesem Fall wird der Ziehrohling 187 im Durchmesser in Intervallen entlang seiner Länge durch Schleifen, Laserbearbeitung, Ätzen o. ä. reduziert. Der sich ergebende Ziehrohling hat vorgewählte Zwischenlängen 189, welche verhältnismäßig großen Durchmesser und ausgewählte Zwischenlängen 190 mit kleinerem Durchmesser haben. Man beachte, dass der Durchmesser des Kernbereichs 188 gleichmäßig ist. Das nachfolgende Ziehen des Ziehrohlings 187 zu einer Faser 192, welche einen gleichmäßigen Außendurchmesser 193 hat, überträgt die Durchmesservariation von der äußeren Oberfläche der Ziehvorform auf den Faserkern 194. Wie in Verbindung mit den Fig. 10a und 10b beschrieben, erlaubt die Kenntnis der Längen und Durchmesser des Kerns und Mantels der großen und kleinen Durchmesserbereiche des Ziehrohlings, die entsprechenden Längen und Durchmesser der sich ergebenden optischen Faser zu berechnen, indem die Erhaltung der Masse für das entsprechende Ziehrohlingsegment geltend gemacht wird. Wie in Fig. 24b gezeigt wird, beinhaltet die Faser 192 Zwischenlängen li mit reduziertem Kerndurchmesser entsprechend den Ziehvorform-Zwischenlängen mit größerem Durchmesser, während der Rest der Faser 192 Zwischenlängen lj mit größerem Kerndurchmesser aufweist. Die Zwischenlängen mit reduzierten Kerndurchmessern werden von Segmenten dli gebildet, welche ein damit verbundenes Gesamtdispersionsprodukt dli * Di haben, und die Zwischenlängen mit größerem Durchmesser werden von Segmenten dlj gebildet, welche ein damit verbundenes Gesamtdispersionsprodukt dlj * Dj haben. Die algebraische Summe der Produkte dli * Di und dlj * Di ist gleich einem vorgewählten Wert, über einen vorbestimmten Wellenlängenbereich R hinweg.
In der Ausführungsform, welche in Fig. 25 gezeigt wird, beinhaltet ein Ziehrohling 201 einen Kern 202 mit konstantem Durchmesser, welcher von einer Mantelbeschichtung 203 mit konstantem Durchmesser umgeben ist. Der Kerndurchmesser reicht aus, um einen Faserbereich zu liefern, welcher eine gegebene Nulldispersionswellenlänge hat. Hülsen 205 von Mantelglas werden auf den Ziehrohling 201 in periodischen Positionen entlang seiner Länge aufgeschmolzen, um einen modifizierten Ziehrohling zu bilden, aus welchem eine DM-Faser gezogen werden kann. Wie in Fig. 24(b) gezeigt wird, wird die sich ergebende optische Faser einen konstanten Außendurchmesser aufweisen, und der Kerndurchmesser wird entsprechend der Periodizität der Hülsen 203 sich ändern. Die Faser, welche aus dem Bereich des Rohlings, welcher durch eine Hülse umgeben ist, gezogen wird, wird einen kleineren Kerndurchmesser als die Bereiche des Rohlings haben, welche keine Hülsen aufweisen. Die Dispersion des Teils mit engem Durchmesser der DM-Faser wird eine Nulldispersionswellenlänge aufweisen, welche von der gegebenen Nulldispersionswellenlänge verschieden ist.
Entsprechend dem Verfahren nach Fig. 26 wird zunächst eine periodisch geformte Mantelglashülse 209 geliefert, welche Bereiche 210 mit kleinem Durchmesser und Bereiche 211 mit großem Durchmesser und eine Bohrung 212 aufweisen, welche sich entlang der zentralen longitudinalen Achse erdehnt. Die Hülse 209 kann durch Techniken, wie z. B. maschinelles Herstellen einer zylindrisch geformten Glasröhre oder durch Schmelzen von Glashülsen auf eine zylindrisch geformte Röhre, gebildet werden. Eine Kernvorform 213, welche vorzugsweise einen Kernbereich 214 und eine dünne Mantelschicht 215 aufweist, wird durch eine geeignete Technik gebildet. Wie durch den Pfeil 216 angezeigt, wird die Kernvorform 213 in die Bohrung 212 eingefügt. Wie oben beschrieben, wird der sich ergebende Ziehrohling in eine optische Faser gezogen, welche einen konstanten äußeren Durchmesser und einen Kerndurchmesser hat, welcher sich entsprechend der Periodizität der Hülsen 211 ändert.
Die Verfahren der Fig. 25 und 26 trennen den Herstellprozess der Kernvorform vom Prozess des Formens des Teils des Ziehrohlings, welcher den periodischen Aspekt des Ziehrohlings erbringt. Der Herstellprozess einer dispersionsverschobenen Faser vom Typ, welcher in den US-Patenten 4,715,679; 5,483,612; 5,613,027 und 5,835,655 dargestellt wird, beinhaltet einen Abstimmschritt, welcher durch Messungen an der Kernvorform bestimmt wird. Verjüngen oder Ätzen der Kernvorform kann den Abstimmprozess verkomplizieren. Indem unabhängig vorbereitete Hülsen benutzt werden, wird der Herstellvorgang des Ziehrohlings minimalen Einfluss auf den Abstimmprozess der Kernvorform haben.
Die Verfahren der Fig. 25 und 26 sollen zu sehr scharfen Übergängen zwischen den zwei Bereichen verschiedener Dispersion führen; wie oben festgestellt, ist dies eine wünschenswerte Charakteristik einer DM-Faser.
Die Fig. 27-29 zeigen eine Kernvorform 218, welche einen Kernbereich 219 und eine Ummantelung 220 besitzt. Ringförmige Schlitze 221 werden in der Oberfläche der Vorform 218 durch Schleifen, Laserbearbeitung o. ä. gebildet. Entsprechend diesem Verfahren sollten die Schlitze 221 nicht in den Kernbereich ragen. Der Brenner 226 richtet einen Strahl 225 von Ummantelungsglaspartikeln auf die Vorform 218, um eine poröse Glasbeschichtung 227 auszubilden.
Eine vergrößerte Ansicht eines einzelnen Schlitzes wird in Fig. 28 gezeigt. Die Maximallänge 222 von 221 ist ungefähr 1 bis 2 mm. Die Strömungsbedingungen des Strahls 225, welcher auf die Oberfläche auftrifft, welche einen so kurzen ringförmigen Schlitz hat, führen zum Aufbau von Glaspartikeln mit niedriger Dichte innerhalb des Schlitzes. Die Dichte der Punkte in Fig. 28 stellt die Dichte der aufgebrachten Glaspartikel dar. Wenn die Tiefe 223 des Schlitzes anwächst, nimmt die Dichte des Aufbaus ab. Die Dichte des Aufbaus wird auch durch die Zusammensetzung der Glaspartikel beeinflusst. Weichere Glaspartikel führen zu einer Ausbildung eines dichteren Aufbaus. Folglich bilden Partikel aus reinem Silizium, welches ein Glas mit sehr hoher Viskosität ist, einen Aufbau von sehr niedriger Dichte in den Schlitzen 221. In der Tat können sich in Abhängigkeit von den Partikelablagerungsbedingungen auch Hohlräume bzw. Lunker innerhalb der Schlitze 221 bilden. Nachdem die Schicht 227 zu einer Dicke aufgebaut wurde, welche ausreicht, um die Ummantelung einer Single-Mode-optischen Faser zu bilden, wird die sich ergebende Vorform geschrumpft (getrocknet und gesintert). Dieser Schritt wird konventionell in einer Atmosphäre aus Helium und mit einem kleinen Prozentsatz von Chlor ausgeführt, um die Glaspartikel zu dehydrieren. Die Vorform kann in reinem Helium imprägniert werden, bevor der Sinterprozess stattfindet, um während des späteren Sinterprozesses mit hoher Temperatur jegliche Hohlräume bzw. Lunker zu entgasen. Der gesinterte Ziehrohling hat Zwischenlängen mit reduziertem Durchmesser, dort, wo die Glaspartikel über den Schlitzen aufgebracht wurden. Wenn der Ziehrohling in eine Single-Mode-Faser 241 gezogen wurde, beinhaltet der Kern Bereiche 242 mit kleinerem Durchmesser und Bereiche 243 mit größerem Durchmesser, welche den Bereichen des Ziehrohlings entsprechen, bei denen die Schlitze waren.
Ein Verfahren, welches sehr kurze Übergangsbereiche herstellt, wird in den Fig. 30a und 30b gezeigt. Zwei verschiedene Kernvorformen werden durch ein Verfahren hergestellt, wie es im US-Patent 4,486,212 veröffentlicht wird. Beide Kernvorformen haben Brechungsindexprofile des Kerns von dem Typ, dass dispersionsverschobene Fasern erzielt werden. Die erste Kernvorform ist dergestalt, dass sie, wäre sie mit einer Ummantelung umgeben und zu einer Single-Mode-Faser gezogen, welche einen OD von 125 um hat, eine Nulldispersion bei 1520 nm ergeben würde. Die zweite Vorform ist dergestalt, dass, wenn sie ähnlich in eine 125 um-OD-Single-Mode-Faser geformt würde, ihre Nulldispersionswellenlänge bei 1570 nm liegen würde. Beide Kernvorformen werden gedehnt zu einem Durchmesser, der ein wenig kleiner als 7,5 mm ist. Die erste gedehnte Vorform wird in Tabletten 250 geschnitten, und die zweite gedehnte Vorform wird in Tabletten 252 geschnitten, welche vorzugsweise die gleiche Länge haben wie die Tabletten 250. Die Tabletten werden durch einfaches Kerb- und Abreißverfahren hergestellt.
Eine kurze Länge 264 mit Kapillarröhre wird an einem Ende einer Siliziumröhre 266 geschmolzen, welche einen Innendurchmesser (ID) von 7,5 mm und einen OD von 9 mm hat. Die Röhre 266 ist mit Siliziumpartikeln entsprechend dem Verfahren nach Fig. 10b überzogen, um eine poröse Siliziumbeschichtung 268 zu bilden. Die Schicht 268 wird bis zu einem ausreichenden OD aufgebaut, so dass die sich ergebende Vorform geschrumpft werden und in eine 125 um-OD-Single-Mode-Faser gezogen werden kann. Die Tabletten 250 und 252 werden alternativ in die Röhre 266 eingeführt. Die Röhre 270 wird am Ende der Röhre 266 gegenüber der Röhre 264 geschmolzen. Die Röhre 270 ist Teil eines Gaszuführsystems vom Kugelgelenktyp des Typs, welcher im US-Patent 5,180,410 veröffentlicht wird.
Die sich ergebende Anordnung 272 wird einem Schrumpfofen zugeführt. Während die Anordnung 272 mit einer Geschwindigkeit von 1 Umdrehung pro Minute gedreht wird, wird sie in die Schrumpfofenmuffel 274 mit einer Geschwindigkeit von 5 mm pro Minute abgesenkt. Eine Gasmischung, welche 50 sccm Chlor und 40 slpm Helium aufweist, fließt durch die Muffel aufwärts. Chlor (Pfeil 276) fließt nach unten um die Tabletten 250 und 252 und tritt durch das Rohr 264 aus. Ein Durchfluss von 0,3 slpm von Chlor in der Zentrallinie ist gebräuchlich. Die Maximaltemperatur im Schrumpfofen ist ungefähr 1450ºC. Wenn die Anordnung 272 im Ofen nach unten sich bewegt, wird sie einer ausreichend hohen Temperatur ausgesetzt, so dass der im Zentrum fließende Chlorstrom die benachbarten Oberflächen der Tabletten 250 und 252 und die Röhre 266 chemisch reinigt. Wenn sich die Anordnung 272 weiter in die Brennofenmuffel bewegt, schmilzt die Röhre 264 und trennt den Chlorfluss im Zentrum. Ein Ventil wird dann geschaltet, um ein Vakuum innerhalb der Röhre 266 zu ziehen. Während die Anordnung 272 die Bewegung in die Brennofenmuffel fortsetzt, wird zunächst ihre Spitze und dann das übrige der Anordnung der maximalen Brennofentemperatur ausgesetzt, welche ausreicht, die Beschichtung 268 zu schrumpfen. Während der Schrumpfung der Beschichtung 268 wird die Röhre 266 innerhalb gegen die Tabletten 250 und 252 gezwängt, und die sich berührenden Oberflächen werden verschmolzen.
Die geschmolzene Anordnung wird aus dem Schrumpfofen entfernt und wird gezogen, um eine dispersionsgeregelte optische Faser zu bilden, welche einen OD von 125 um hat.
Single-Mode-dispersionsgesteuerte optische Fasern, welche durch den vorausgegangenen Prozess gemacht wurden, wurden ohne Stauchungen gezogen; die Dämpfung war typischerweise 0,21 dB/km. Die zwei verschiedenen Arten von Tabletten, welche miteinander an dem Faserprozess beteiligt waren, wirkten zusammen, um eine Nulldispersionswellenlänge von 1550 nm zu ergeben. Die Schwingungslängen und die Periode werden durch die Längen der Kernvorformtabletten gesteuert. Fasern, welche Schwingungslängen von 1,2 bis 25 km haben, wurden gezogen.
Folglich wurden eine Wellenleiterfaser und Verfahren zum Herstellen eines Wellenleiters, welcher die Anforderungen an hohe Datenrate, hohe Leistung und ein gemultiplextes System erfüllt, dargestellt und beschrieben. Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung hier im Detail diskutiert wurden, wird die Erfindung nichtsdestoweniger nur durch die folgenden Ansprüche eingegrenzt.

Claims

1. Dispersionsregelnde optische single-mode Wellenleiterfaser, die einen Glaskern aufweist, welche ein Brechungsindex-Profil hat und von einer ummantelnden Glasschicht umgeben ist, wobei die Mantelschicht einen Brechungsindex nc aufweist, der kleiner als mindestens ein Teil des Brechungsindexprofils des Glaskerns ist,

wobei die single-mode Wellenleiter-Faser eine Mehrzahl von Zwischenlängen entlang ihrer Länge aufweist, und eine variierende Gesamtdispersion hat, welche das Vorzeichen wechselt, von positivem zu negativem Vorzeichen und von negativem zu positivem Vorzeichen entlang der Länge der Faser von einer Zwischenlänge zur nächsten,

wobei die variierende Gesamtdispersion mindestens eine erste Gesamtdispersion D&sub1; eines Vorzeichens in einigen Zwischenlängen und eine zweite Gesamtdispersion Dj des entgegengesetzten Vorzeichens in anderen Zwischenlängen beinhaltet, wobei jede Zwischenlänge aus Segmenten (dli, dli) zusammengesetzt ist und jedes Segment eine zugehörige, im Wesentlichen konstante Gesamtdispersion (Di, Dj) aufweist, wobei der Wert der Wellenlänge λ&sub0; der Null- Dispersion entlang der Länge der Faser variiert und in einem ersten Bereich zwischen etwa 1480 nm bis 1535nm liegt, in dem die Gesamtdispersion Di ist und in einem zweiten Bereich von 4 zwischen in etwa 1565nm bis 1680 nm liegt, in dem die Gesamtdispersion Dj ist.

2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Di und Dj jeweils eine Größe im Bereich von etwa 0,5 bis 20 ps/nm-km über einen vorherbestimmten Wellenlängenbereich zwischen etwa 1525 nm und 1565 nm haben, und die algebraische Summe aller Produkte dliDi und dljDj im wesentlichen Null über den vorherbestimmten Wellenlängenbereich ist.

3. Faser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich zwischen in etwa 1480 nm bis 1525 nm liegt.

4. Dispersionsregelnde optische single-mode Wellenleiter- Faser, die eine Kernregion aus Glas beinhaltet, welche ein Brechungsindexprofil hat und von einer Ummantelung aus einer Glasschicht umgeben ist, wobei die Ummantelungsschicht einen Brechungsindex nc hat, der kleiner als mindestens ein Teil des Brechzahlprofils der Kernregion aus Glas ist,

wobei die single-mode Wellenleiter-Faser eine Mehrzahl von Zwischenlängen entlang ihrer Länge beinhaltet und eine variierende Gesamtdispersion hat, welche ihr Vorzeichen von positivem zu negativem und von negativem zu positivem Vorzeichen entlang der Länge der Faser von einer Zwischenlänge zur nächsten wechselt, wobei die variierende Gesamtdispersion mindestens eine erste Gesamtdispersion Di eines Vorzeichens in einigen Zwischenlängen beinhaltet und eine zweite Gesamtdispersion Dj des entgegengesetzten Vorzeichens in anderen Zwischenlängen hat, wobei jede Zwischenlänge aus Segmenten (dli, dlj) besteht und jedes Segment eine zugehörige im Wesentlichen konstante Gesamtdispersion (Di, Dj) hat, wobei Di und Dj jeweils eine Größe im Bereich von etwa 0,5 bis 20 ps/nm-km über einen vorherbestimmten Wellenlängenbereich zwischen etwa 1525 nm und 1565 nm aufweist, wobei die algebraische Summe aller Produkte dliDi und dljDj im wesentlichen Null über den vorherbestimmten Wellenlängenbereich ergibt.

5. Faser nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernregion aus Glas einen zentralen Teil beinhaltet, der ein erstes Indexprofil und mindestens einen ringförmigen Teil benachbart des zentralen Teils mit einem zweiten Indexprofil aufweist.

6. Faser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Indexprofil ein α-Profil ist.

7. Faser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Indexprofil konstant und im Wesentlichen gleich n&sub0; ist, und das benachbarte Profil ein abgerundetes Stufenindex-Profil mit einem maximalen Brechungsindex n&sub1; > nc ist.

8. Faser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das benachbarte Profil ein Kreisring ist, der einen inneren Radius a&sub1; und einen äußeren Radius a hat, wobei der Radius vom Zentrum der Wellenleiterfaser zur inneren und äußeren Kante des Kreisrings gemessen ist, das Verhältnis a&sub1; zu a in etwa 0,5 ist, und der maximale Prozent- Index Delta des abgerundeten Treppenindexes in etwa 1,0% beträgt.

9. Verfahren zur Herstellung einer dispersionsregelnden optischen single-mode Wellenleiterfaser, nach einem vorangehenden Anspruch, mit den Schritten: Variieren der Wellenleiter-Eigenschaften aus der Gruppe: Wellenleiter-Geometrie, Wellenleiter-Brechungsindex, Wellenleiter-Brechungsindexprofil oder Zusammensetzung des Wellenleiters; um die Dispersion entlang der Länge der Faser dazu zu veranlassen, in einer Art und Weise zu variieren, wie in dem vorstehenden Anspruch.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenleiter-Geometrie variiert wird, wobei insbesondere der Kerndurchmesser einer Vielzahl der Zwischenlängen variiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser reduziert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser vergrößert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex des Wellenleiters, wobei diese Änderung den Schritt der Bestrahlung der Wellenleiterfaser beinhaltet, variiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Brechungsindexprofil des Wellenleiters variiert wird, wobei die Variation insbesondere den Schritt der Herstellung einer mehrteiligen Kernregion aus Glas während des Formschrittes beinhaltet, wobei die mehrteilige Kernregion aus Glas einen zentralen Teil beinhaltet, der ein erstes Brechungsindexprofil aufweist, sowie mindestens einen ringförmigen Teil benachbart zum zentralen Teil, wobei der Kreisringteil ein zweites Brechungsindexprofil, das sich von dem ersten Brechungsindexprofil unterscheidet, aufweist.