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Diese Erfindung bezieht sich auf optische Lichtleitfaser-Kerbfilter. Es ist in der
GB-2 155 621 offenbart, daß durch Drücken einer Lichtleitfaser gegen eine gerippte
Oberfläche derart, daß eine Mikrobiegung mit einer bestimmten Periodizität
hervorgerufen wird, eine Modenkopplung bei einer ausgewählten Wellenlänge
zwischen einer von dem Kern des Lichtleitfaser geführten Mode (Kernmode) und
einer oder mehreren Moden hervorgerufen werden kann, die durch die
Ummantelung geführt werden (Mantelmoden) und die relativ stark verglichen mit
der Kernmode gedämpft werden. Eine derartige Einrichtung arbeitet im
Transmissionsbetrieb zur selektiven Dämpfung von Licht bei der Wellenlänge, bei
der eine derartige Modenkopplung auftritt.
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Ein Brief von C. D. Poole et al. mit dem Titel "Two-mode spatial-mode converter
using periodic core deformation" Electronic Letters, 15. August 1994, Band 30, Nr.
17, Seiten 1437-8 offenbart, wie ein ähnlicher Modenkopplungs-Filtereffekt durch
die Schaffung eines durch Lichtstrahlung in einer Lichtleitfaser induzierten Gitters
erzielt werden kann, doch befaßt sich dieser Brief hauptsächlich mit einem
alternativen Verfahren zum Induzieren einer Modenkopplung, nämlich mit einem
Verfahren, das nachfolgend als das Ablationsverfahren bezeichnet wird, das einen
Laser verwendet, um Material von der Seite der Lichtleitfaser an unter gleichen
Abständen angeordneten örtlichen Intervallen entlang der Länge der Lichtleitfaser
abzutragen, worauf diese Bereiche erwärmt werden, so daß
Oberflächenspannungseffekte eine ähnliche örtliche Rille in dem Kern der Lichtleitfaser hervorrufen.
Die Autoren dieses Briefes deuten an, daß ein Vorteil des Abtragungsverfahrens
gegenüber dem Verfahren mit durch Lichtstrahlung induzierten Gittern darin
besteht, daß die Störungen oder Perturbationen, die durch durch Lichtstrahlung
induzierte Brechungsindex-Änderungen erzielbar sind, in ihrer Größe auf
unzweckmäßig kleine Werte beschränkt sind, während das Abtragungsverfahren
dazu verwendet werden kann, wesentlich größere Störungen einzuschreiben.
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Die vorliegende Erfindung ist in ähnlicher Weise auf ein Verfahren zur Erzeugung
von modenkoppelnden optischen Lichtleitfaser-Kerbfiltern gerichtet, deren
periodische Störungen oder Perturbationen mit denen vergleichbar sind, die ohne
weiteres unter Verwendung des Abtragungsverfahrens erzielbar sind, wobei sich
das Verfahren jedoch von dem Abtragungsverfahren unter anderem dadurch
unterscheidet, daß jede Perturbation unter Verwendung eines einstufigen
Verfahrens geschaffen wird, und daß die Schaffung der Perturbationen keine
absichtliche Achsenversetzung des Lichtleitfaserkerns beinhaltet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung eines
optischen Kerbfilters in einer Lichtleitfaser geschaffen, indem in dieser ein
resonanzgekoppelter, sich wiederholender Satz von mit axialem Abstand
angeordneten Perturbationen gebildet wird, die jeweils dadurch gekennzeichnet
sind, daß sie durch axiales Strecken der Faser zur Erzeugung einer plastischen
Verformung in einer durch Wärme erweichten Zone der Lichtleitfaser geschaffen
werden, die ausreichend scharf lokalisiert ist, um an dieser zur Bildung einer nicht-
adiabatischen Verjüngung zu führen, die in schwacher Weise die Mode nullter
Ordnung der Lichtleitfaser mit einer Mode höherer Ordnung koppelt, um einen
Kopplungskoeffizienten zu schaffen, der verglichen mit 3 dB klein ist, und der im
wesentlichen gleichförmig über einen Wellenbereich ist, der verglichen mit der
FWHM-Bandbreite des Kerbfilters groß ist.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der Gitterelemente in dem Kerbfilter zumindest gleich
zehn. Vorzugsweise sind die Gitterelemente im wesentlichen identisch und unter im
wesentlichen gleichen Intervallen mit Abstand voneinander angeordnet. Eine
Vergrößerung der Anzahl derartiger Filterelemente hat die Wirkung, daß die
Spektralbreite des Kerbfilters schmaler gemacht wird und daß die Kerbwirkung
vertieft wird.
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Eine Charakteristik dieses Verfahrens besteht darin, daß es ohne weiteres an
einem einen verringerten Durchmesser aufweisenden Abschnitt einer üblichen
Monomode-Faser durchgeführt werden kann, um die Temperaturabhängigkeit des
resultierenden Filters verglichen mit einem äquivalenten Filter zu verringern, bei
dem das Verfahren direkt auf die eine volle Größe aufweisende Monomode-Faser
angewandt wird.
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Das Verfahren zur Herstellung von Kerbfiltern gemäß der Erfindung kann so
betrachtet werden, als ob es eine oberflächliche Ähnlichkeit mit dem Verfahren zur
Herstellung von optischen Filtern hat, das in der US-4 946 250 beschrieben ist,
doch ergeben sich in Wirklichkeit erhebliche Unterschiede zwischen diesen beiden
Lösungen einer Herstellung von optischen Filtern.
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Jedes der Filter, die speziell als Beispiel in der US-4 946 250 angegeben sind, hat
lediglich zwei bikonische Verjüngungen in einem Längenabschnitt einer
Monomode-Lichtleitfaser. Die US-Patentschrift sieht im Prinzip klar die Möglichkeit
von Filtern mit mehr als zwei dieser bikonischen Verjüngungen vor, sagt jedoch
nichts darüber aus, wie diese in der Praxis konfiguriert werden sollten. Der
Unterschied zwischen der Anzahl der bikonischen Verjüngungen, die
typischerweise zur Herstellung eines Filters gemäß den Lehren der US-4 946 250
verwendet werden, und der Anzahl von Perturbationen, die typischerweise zur
Herstellung eines Filters gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, zeigt auf, daß die bikonischen Verjüngungen des erstgenannten Patentes
und die Perturbationen der letztgenannten nicht die gleiche Funktion haben, und
eine nähere Überprüfung zeigt, daß dies tatsächlich der Fall ist.
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Die US-4 946 250 erläutert (Spalte 4, Zeilen 33-55 unter Bezugnahme auf deren
Fig. 2), daß jede ihrer Perturbationen aus drei Bereichen zusammengesetzt ist,
die zwei konische Bereiche 11 und 12 umfaßt, die durch einen
dazwischenliegenden Mittelbereich 13 optisch gekoppelt sind. In den konischen
Bereichen ergibt sich eine Modenkopplung zwischen den Kern- und Mantelmoden,
während sich in dem dazwischenliegenden Bereich, der ein Multimoden-Bereich ist,
keine Kopplung ergibt. Die US-Patentschrift erläutert später (Spalte 7, Zeilen 46-60
unter Bezugnahme auf deren Fig. 7), daß die Verlängerung der Verjüngung
(Perturbation) für eine vorgegebene Wellenlänge λp die Schwingungscharakteristik
ihrer Fig. 7 erzeugt. Es ist nunmehr ersichtlich, daß, damit diese Art von
Schwingungscharakteristik auftritt, der erste konische Bereich (11) angenähert die
Hälfte der Kernmoden-Leistung in eine Mantelmoden-Leistung umwandeln muß.
Unter diesen Bedingungen und mit bestimmten Werten der Längung ist die durch
die Unterschiede in der Ausbreitungskonstante in dem dazwischenliegenden
Bereich (13) eingeführte Phasenverschiebung derart, daß der zweite konische
Bereich (12) im wesentlichen die gesamte Mantelmoden-Leistung zurück in eine
Kernmoden-Leistung umwandet (wodurch die Spitzen in der Charakteristik nach
Fig. 7 erzeugt werden), während bei bestimmten anderen Werten der Längung die
Phasenverschiebung derart ist, daß der zweite konische Bereich im wesentlichen
die gesamte verbleibende Kernmoden-Leistung in eine Mantelmoden-Leistung
umwandelt (wodurch die Senken in der Charakteristik nach Fig. 7 hervorgerufen
werden). Es ist somit zu erkennen, daß die drei Bereiche einer Verjüngung als ein
Mach-Zehnder-Element wirken, dessen Strahlteiler und Strahlkombinierer beide
wellenlängenabhängig sind. Diese Verjüngung ist von einer oder mehreren weiteren
Verjüngungen gefolgt, die ebenfalls als Mach-Zehnder-Elemente wirken, und die
identisch zu der ersten sein können, oder nicht. Die spektrale Charakteristik der
resultierenden Kombination hängt nicht nur von den Spektraleigenschaften jedes
der einzelnen Mach-Zehnder-Elemente ab, die die Kombination bilden, sondern
auch von den Phasenverschiebungseffekten, die zwischen der Kern- und
Mantelmoden-Ausbreitung in jedem Längenabschnitt der Lichtleitfaser erzeugt
werden, der jedes Mach-Zehnder-Elemente mit seinem Nachfolger in der
Kombination koppelt. Wie die Beschreibung erläutert (Spalte 6, Zeilen 21-23) macht
selbst bei einer Kombination, die eine Tandem-Anordnung von lediglich zwei
Verjüngungen umfaßt, die große Anzahl von Parametern, die an der Bestimmung
der Spektralcharakteristik der Kombination beteiligt sind, es möglich, derartige Filter
mit vielen unterschiedlichen Arten von Spektralcharakteristiken aufzubauen. Der
Nachteil hiervon ist jedoch, daß die große Anzahl von beteiligten Parametern einer
Herstellungs-Reproduzierbarkeit irgendeiner bestimmten Spektralcharakteristik
entgegenwirkt.
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In dem Fall der Perturbationen der vorliegenden Erfindung ist, obwohl diese eine
allgemein bikonische Form aufweisen, jede Perturbation so flach und so kurz, daß
sich im Ergebnis ein einziger Kopplungsbereich ergibt, in dem die Mode nullter
Ordnung und eine Mode höherer Ordnung schwach in einem Ausmaß gekoppelt
sind, das verglichen mit 3 dB klein ist. Aufgrund des kleinen Wert des
Kopplungskoeffizienten ist diese Kopplung im wesentlichen unabhängig von der
Wellenlänge. (Dies steht im direkten Gegensatz zu der Wellenlängenabhängigkeit
der Kopplung zwischen diesen Moden, die sich in den konischen Bereichen 11 und
12 der Filter nach der US-4 946 250 ergibt). Die Spektraleigenschaften von
Kerbfiltern gemäß der vorliegenden Erfindung sind daher im wesentlichen
ausschließlich von der Anzahl und dem Abstand der Perturbationen abhängig.
Diese Kerbfilter sind daher mit einem leichter erzielbaren Ausmaß an
Reproduzierbarkeit erstellbar, wobei kleine Änderungen des Profils der
Perturbationen eine minimale Störwirkung auf die resultierenden
Spektraleigenschaften derartiger Filter haben. Es ist weiterhin festzustellen, daß die
Filter der US-4 946 250 und die der vorliegenden Erfindung eine vollständig
unterschiedliche Größenordnung der Bandbreiten aufweisen, wobei das Filter nach
der US-4 946 250, Fig. 9, eine FWHM-Durchlaßbandbreite von ungefähr 1800 nm
aufweist, während das 18 Perturbationen aufweisende Kerbfilter, das ein Beispiel
für die vorliegende Erfindung darstellt, eine FWHM-Sperrbandbreite von ungefähr
19 nm aufweist.
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Es folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur Erzeugung eines optischen
Kerbfilters in einer Lichtleitfaser durch ein Verfahren, das die Erfindung in einer
bevorzugten Form verwirklicht. Aufgrund der oberflächlichen Ähnlichkeiten
zwischen dem Verfahren und dem Abtragungsverfahren, auf das weiter oben bezug
genommen wurde, ist dieser Beschreibung zu Vergleichszwecken eine kurze
Beschreibung des Abtragungsverfahrens vorangestellt. Die Beschreibung bezieht
sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
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Fig. 1a und 1b aufeinanderfolgende Stufen in dem Abtragungsverfahren
zum Hervorrufen einer Kern-/Mantel-Modenkopplung in einem Längenabschnitt
einer Lichtleitfaser zeigen,
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Fig. 2 eine Vorrichtung zeigt, die bei der Ausführung des bevorzugten
Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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Fig. 3 und 4 jeweils eine einzige Perturbation und einen Satz von unter
gleichen Abständen angeordneten Perturbationen zeigen, die in einem
Längenabschnitt einer Lichtleitfaser geschaffen werden, um in dieser eine
Modenkopplung gemäß dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
hervorzurufen,
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Fig. 5 und 6 die Spektralkurven von zwei Kerbfiltern zeigen, die durch
das Verfahren hergestellt sind, das anhand der Fig. 3 und 4 zu beschreiben ist,
und
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Fig. 7 die Anordnung nach Fig. 4 zeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß
die Perturbationen in einem einen verringerten Durchmesser aufweisenden
Abschnitt der Lichtleitfaser vorliegen.
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Gemäß Fig. 1a wird ein impulsförmiger fokussierter Lichtstrahl von einem (nicht
gezeigten) CO&sub2;-Laser zum Abtragen von Material von der Seite eines
Längenabschnittes 10 einer kreissymmetrischen Lichtleitfaser verwendet. Auf diese
Weise wird eine Serie von Kerben 11 in die Seite der Lichtleitfaser unter
regelmäßige Abstände aufweisenden Intervallen eingeschnitten. Die Kerben 11 sind
nicht tief genug, um den Kern 12 der Faser 10 zu erreichen, so daß der effektive
Brechungsindex der Faser durch das Einschneiden der Kerben 11 im wesentlichen
unverändert ist. Entsprechend ruft das Einschneiden der Kerbe als solche keine
merkliche Kern-Mantel-Moden-Kopplung hervor. Dies wird durch eine zweite
Verarbeitungsstufe erreicht, die in Fig. 1b gezeigt ist, und die eine örtliche
Wärmeerweichung der Lichtleitfaser in der Nähe jeder Kerbe umfaßt, so daß
andererseits unter den Wirkungen der Oberflächenspannung jede Kerbe 11
geglättet wird, um einen eingeschnürten Bereich 13 mit einem im wesentlichen
kreissymmetrischen Profil zu bilden. Im Verlauf dieses Glättungsvorganges wird
eine Welle 14 in dem Kern gebildet.
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Für die Herstellung eines optischen Lichtleitfaser-Kerbfilters gemäß dem
bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Mittelabschnitt der aus
Kunststoff bestehenden Schutzummantelung, typischerweise eine Acrylat-
Ummantelung, eines mit einem Kunststoffschutzüberzug versehenen
Längenabschnittes 20 (Fig. 2) einer Monomode-Lichtleitfaser von der Lichtleitfaser
abgestreift, und die auf diese Weise freigelegte blanke Faser 21 wird danach mit
Säure gereinigt. Die Lichtleitfaser 20 wird über ihre mit Kunststoff beschichteten
Enden zwischen zwei Klemmen 21a und 21b befestigt, so daß sich die freiliegende
blanke Faser 21 in einer geraden Linie erstreckt. Die beiden Klemmen 22a, 22b
werden unabhängig voneinander durch einen Motor in einer gesteuerten Weise
entlang einer gemeinsamen Linie angetrieben, die durch die Pfeile 23a und 23b
angedeutet ist, die mit der Richtung der axialen Erstreckung der blanken Faser 21
ausgerichtet ist. Eine scharf lokalisierte Wärmequelle, die beispielsweise durch
einen Mikrobrenner 25 bereitgestellt wird, der eine Methan-/Sauerstoff-Mischung
verbrennt, ist so befestigt, daß sie in einer motorgetriebenen gesteuerten Weise
entlang einer Richtung beweglich ist, die sich unter rechten Winkeln zur Achse der
blanken Faser 21 zwischen den beiden Klemmen 22a und 22b erstreckt, so daß sie
in und außer Ausrichtung mit einem kurzen Abschnitt dieser blanken Faser
beweglich ist. Der Strahl des Mikrobrenners kann zweckmäßigerweise durch ein
hypodermisches Rohr gebildet sein, das eine Flamme 26 mit einer Breite in
Axialrichtung der Faser von ungefähr 800 um liefert.
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Die Flamme 26 des Mikrobrenners 25 wird dazu verwendet, eine relativ scharf
lokalisierte durch Wärme erweichte Zone in der blanken Faser 21 zu schaffen, und
die beiden Klemmen 23a und 23b werden über eine gesteuerte Strecke
auseinanderbewegt, um die Bildung eines bikonischen Halses 30 (Fig. 3) in der
Faser durch plastisches Fließen ihres Glasmaterials hervorzurufen. Gleichzeitig
wird eine ähnliche bikonische Verjüngung in dem Kern 31 der Lichtleitfaser 21
gebildet. Die Bildung dieser bikonischen Verjüngung kann in Form einer
nichtüberlappenden Folge von Operationen ausgeführt werden, die zunächst die
Bewegung der Flamme in eine Position um die Faser herum, die nachfolgende
Bewegung der Klemmen über den erforderlichen Betrag auseinander und die
nachfolgende Entfernung der Flamme umfassen. Die Vermeidung einer
Überlappung dieser Operationen ist jedoch nicht wesentlich, weil die Lichtleitfaser
in der Lage ist, einem gewissen Ausmaß der Zugbeanspruchung zu widerstehen,
bevor ihre Temperatur ausreichend weit angehoben wurde, um zu bewirken, daß
diese Zugspannung durch ein plastisches Fließen entspannt wird, und weil sich ein
gewisses Zeitintervall zwischen dem Beginn der Entfernung der Flamme und der
Absenkung der Temperatur der Lichtleitfaser in einem Ausmaß ergibt, daß ein
plastisches Fließen nicht mehr möglich ist.
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Bei einer üblichen Monomoden-Übertragungs-Lichtleitfaser mit einem
Außendurchmesser von 125 um wurde festgestellt, daß eine Verringerung des
Lichtleitfaser-Durchmessers herunter von 1,25 um auf ungefähr 95 um über eine
Gesamtstrecke "d" von einem Ende der bikonischen Verjüngung zum anderen von
ungefähr 800 um einen ausreichend großen Verjüngungswinkel ergibt, um eine
nicht-adiabatische Perturbation der Übertragungseigenschaften der Lichtleitfaser zu
erzeugen, die die Mode nullter Ordnung (Kernmode) und eine der Moden höherer
Ordnung (Mantelmoden) der Faser schwach koppelt, um einen
Kopplungskoeffizienten zu schaffen, der verglichen mit 3 dB klein ist und der im wesentlichen
gleichförmig über einen Wellenlängenbereich ist, der groß verglichen mit einigen
wenigen zehn Nanometer ist.
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Nach der Bildung der ersten Perturbation werden die beiden Klemmen schrittweise
entlang einer vorgegebenen Strecke bewegt, bevor der Vorgang zur Erzeugung der
nächsten Perturbation wiederholt wird. Auf diese Weise wird ein vollständiger Satz
von Perturbationen geschaffen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die fertige Struktur
kann in zweckmäßiger Weise in einem Gehäuse angeordnet werden, wobei die
blanke Faser mit ihren mit Kunststoff ummantelten Enden in einem sich in
Längsrichtung erstreckenden Kanal gehaltert ist, der in der Seite eines (nicht
gezeigten) Silika-Stabes gebildet ist.
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Üblicherweise ist es erwünscht, daß die Perturbationen im wesentlichen identisch
sind und einen im wesentlichen gleichen Abstand aufweisen. Eine periodische
Struktur dieser Art führt zu einer Resonanzkopplung zwischen der kerngeführten
Grundmode (Mode nullter Ordnung) HE&sub1;&sub1; und der mantelgeführten Mode (Mode
höherer Ordnung) HE&sub1;&sub2; bei einer bestimmten Wellenlänge die durch die folgende
Bedingung bestimmt ist:
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λc = p · (ne1 - ne2)
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worin
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λc die Mittelwellenlänge
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p die Teilung der periodischen Struktur,
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ne1 der effektive Brechungsindex der HE&sub1;&sub1;-Mode bei λc, und
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ne2 der effektive Brechungsindex der HE&sub1;&sub2;-Mode bei λc ist.
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Die optische Leistung, die aus der HE&sub1;&sub1;-Mode in die HE&sub1;&sub2;-Mode durch die
periodische Struktur ausgekoppelt wird, wird dann durch die Acrylat-Kunststoff-
Schutzummantelung gedämpft, die die Lichtleitfaser in Ausbreitungsrichtung hinter
dem von der Ummantelung befreiten Bereich der blanken Faser 21 umgibt.
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In den Fig. 5 und 6 sind die spektralen Verstärkungscharakteristiken von zwei
Kerbfiltern gezeigt, die durch das vorstehend anhand der Fig. 2, 3 und 4
beschriebene Verfahren hergestellt und zur Verwendung in mit Erbium dotierten
Lichtleitfaser-Verstärkern bestimmt sind, um die Form ihrer spektralen
Verstärkungscharakteristik zu modifizieren.
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Fig. 5 zeigt den spektralen Frequenzgang eines Filters mit 18 Elementen
(Perturbationen) mit einer Teilung von 1,7 mm. Das Filter weist eine
Mittenwellenlänge von 1555 nm mit einer Spitzendämpfung von 2,4 dB und einer
FWHM-Bandbreite von 19 nm auf. Der Verlust bei der Pumpwellenlänge von 1480
nm ist kleiner als 0,2 dB. Es ist zu erkennen, daß eine sekundäre Resonanz
ebenfalls vorhanden ist, deren Mitte bei 1495 nm liegt. Dies stellt ein mögliches
Problem für eine Filterkonstruktion dar, bei der erforderlich ist, daß die
Hauptresonanz in dem Bereich von 1533 nm liegt, weil hierdurch die sekundäre
Resonanz in dem Bereich von 1475 nm bewegt würde. Aus Experimenten an
anderen Konstruktionen einer Monomode-Lichtleitfaser scheint es jedoch ersichtlich
zu sein, daß sich der Abstand dieser beiden Resonanzen erheblich mit der
Lichtleitfaser-Konstruktion ändert, so daß irgendein derartiges mögliches Problem
durch die Wahl einer unterschiedlichen Konstruktion der Monomode-Lichtleitfaser
vermieden werden kann. Dieses Problem der sekundären Resonanz kann alternativ
dadurch umgangen werden, daß die Pumpwellenlänge von 1480 nm auf 980 nm
geändert wird, wobei bei dieser letzteren Wellenlänge die Absorption kleiner als 0,1
dB ist.
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Fig. 6 zeigt, wie durch die Verwendung von zusätzlichen Filterelementen
(Perturbation) die Spektralcharakteristik verschmälert und vertieft werden kann. In
diesem Fall ist das Filter im wesentlichen gleich dem nach Fig. 5, mit der
Ausnahme, daß 31 Elemente anstelle von 18 Elementen verwendet werden, was zu
einem Filter mit einer Spitzendämpfung von 8 dB und einer FWHM-Bandbreite von
10 nm führt.
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Die Mittenwellenlänge des Filters kann einfach dadurch eingestellt werden, daß die
räumliche Trennung der Filterelemente geändert wird. Im Fall der Lichtleitfaser, die
zur Herstellung der Filter nach den Fig. 5 und 6 verwendet wurden, wurde
festgestellt, daß eine Änderung der Teilung um 10 um zu einer Verschiebung der
Mittenwellenlänge des Filters um 5 nm führte.
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Für manche Anwendungen ist die Temperaturabhängigkeit von Filtern, die so
erzeugt werden, wie dies speziell vorstehend beschrieben wurde, unzweckmäßig
hoch. Der Grund für die Temperaturabhängigkeit besteht darin, daß der effektive
Brechungsindex der Mode nullter Ordnung (Kern-Mode), die sich in Bereichen
zwischen benachbarten Verjüngungen ausbreitet, sich mit der Temperatur bei einer
nicht unbedeutend unterschiedlichen Rate verglichen mit der einer Mode höherer
Ordnung (Mantel-Mode) ändert, weil die Kern-Moden-Ausbreitung im wesentlichen
ausschließlich durch die Grenzfläche zwischen dem Faserkern (der typischerweise
dotiertes Silizium ist) und der Faserummantelung geführt ist (die typischerweise
nicht dotiert ist oder kompensationsdotiertes Silika ist), während die Mantelmoden
im wesentlichen ausschließlich durch die Grenzfläche zwischen dem
Ummantelungsglas und der Umgebung geführt werden.
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Die Temperaturabhängigkeit kann beträchtlich dadurch verringert werden, daß die
Lichtleitfaser 21 vor der Schaffung der bikonischen Verjüngungen 30 vorverjüngt
wird. Ein Filter, das auf diese Weise vorverjüngt wurde, ist in Fig. 7 gezeigt. An
ihren Enden 70 ist die Lichtleitfaser eine eine volle Größe aufweisende Monomode-
Lichtleitfaser, typischerweise eine Faser mit einem Durchmesser von 125 um, und
hier wird die Mode nullter Ordnung im wesentlichen ausschließlich durch die
Grenzfläche zwischen dem Kern 31 der Faser und dem Ummantelungsglas geführt,
die diesen Kern umgibt. In der Mitte zwischen diesen, die volle Größe
aufweisenden Enden 70 befinden sich zwei adiabatische Verjüngungen 71, die
durch einen Längenabschnitt 72 einer Faser mit verringertem Durchmesser
verbunden sind, die einen gleichförmigen Durchmesser, typischerweise einen
Durchmesser von 40 um aufweist, bevor die bikonischen Verjüngungen 30 hier
gebildet werden.
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Bei der Ausbreitung von dem großen Ende einer Verjüngung 71 in Richtung auf
deren kleines Ende steigt die modale Fleckgröße der Mode nullter Ordnung an. Mit
dieser Vergrößerung der modalen Fleckgröße ist eine Verringerung der durch die
Kern-/Ummantelungs-Grenzfläche gelieferten Führung verbunden, wobei deren
Platz von der Führung übernommen wird, die sich durch die Grenzfläche zwischen
der Außenoberfläche der Lichtleitfaser und der Umgebung ergibt. Für eine übliche
Monomoden-Lichtleitfaser mit einem Durchmesser von 125 um ist dieser Übergang
im wesentlichen zu der Zeit abgeschlossen, zu der der Durchmesser der
Lichtleitfaser von 125 um auf ungefähr 40 um verringert wurde.
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Die grundlegende Vorrichtung nach Fig. 3 kann zur Schaffung der Vorverjüngung
verwendet werden, die die beiden adiabatischen Verjüngungen 71 umfaßt, die
durch den Längenabschnitt 72 einer einen verringerten Durchmesser und einen
gleichförmigen Querschnitt aufweisenden Faser verbunden sind, obwohl es sich
typischerweise als vorteilhaft herausstellen kann, einen etwas größeren
Mikrobrenner 25 zu verwenden, als der, der nachfolgend zur Herstellung der
bikonischen Verjüngungen 30 verwendet wird. Die Vorverjüngung wird durch
Ausführen einer Folge von fortschreitenden Streckenvorgängen an der Faser 21
entsprechend der Art durchgeführt, wie sie in der GB 2 150 703 beschrieben ist, mit
dem Unterschied, daß es in diesem Fall eine einzige Faser ist, die fortschreitend
gestreckt wird, anstatt einer verdrillten Vielzahl derartiger Fasern. Bei jedem der
Streckvorgänge werden die beiden Klemmen 22a und 22b mit kontrollierten
Geschwindigkeiten in der gleichen Richtung bewegt, die mit der Achse der
Lichtleitfaser 21 ausgerichtet ist. Dies führt dazu, daß die örtlich durch Wärme
erweichte Zone, die durch den Mikrobrenner erzeugt wird, sich stetig entlang der
Faser bewegt, solange dies speziell in irgendeinem bestimmten Fall erforderlich ist.
Die voreilende Klemme wird um einen vorgegebenen kleinen proportionalen Teil
schneller als die nacheilende Klemme bewegt, ein proportionaler Anteil, der für
Durchläufe der Folge unterschiedlich sein kann, so daß die Faser fortschreitend
gestreckt wird, wobei diese Streckung durch ein plastisches Fließen des durch
Wärme erweichten Glases in der lokalisierten heißen Zone begleitet ist, die von
dem Mikrobrenner geschaffen wird.
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Der erste Streckvorgang ergibt somit eine kleine adiabatische Verjüngung an jedem
Ende des Durchlaufs, und zwischen diesen beiden Verjüngungen weist die
gestreckte Faser einen gleichförmigen Querschnitt auf, der einen geringfügig
kleineren Durchmesser als der Querschnitt der ungestreckten Faser auf der
entfernten Seite jeder Verjüngung aufweist. Die zweiten und nachfolgenden
Streckvorgänge umfassen Durchläufe, die an Punkten beginnen und enden, die
sicherstellen, daß die Gesamtverjüngung an jedem Ende adiabatisch bleibt und daß
zwischen diesen zwei Gesamtverjüngungen 71 die gestreckte Faser einen
gleichförmigen Durchmesser aufweist, dessen Größe schrittweise bei jedem
Durchlauf verringert wird.