FI80347B - Method for manufacturing an optical adapter, in particular a multi-form adapter - Google Patents
Method for manufacturing an optical adapter, in particular a multi-form adapter Download PDFInfo
- Publication number
- FI80347B FI80347B FI881696A FI881696A FI80347B FI 80347 B FI80347 B FI 80347B FI 881696 A FI881696 A FI 881696A FI 881696 A FI881696 A FI 881696A FI 80347 B FI80347 B FI 80347B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- fiber
- adapter
- quartz substrate
- deformed
- core
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Description
8034780347
Menetelmä optisen sovittimen, erityisesti monimuotosovitti-men valmistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä optisen sovittimen, erityisesti monimuo-tosovittimen valmistamiseksi.The present invention relates to a method for manufacturing an optical adapter, in particular a multimode adapter, according to the preamble of claim 1.
Monimuotosovittimia voidaan käyttää mm. ionivaihdettujen aaltojohteiden ja kuitujen välissä vähentämässä kytkentävai-mennusta.Multimode adapters can be used e.g. between ion-exchanged waveguides and fibers to reduce coupling loss.
Koska ionivaihdetut lasiaaltojohteet ovat pienivaimennuksi-sia ja halpoja valmistaa, niitä käytetään enenevässä määrin passiivisina integroidun optiikan komponentteina. Useiden ioninvaihtotekniikalla valmistettujen yksi- ja monimuotoisten aaltojohteiden käyttöä tietoliikenne- ja anturisovelluk-sissa on demonstroitu.Because ion-exchanged glass waveguides are low attenuation and inexpensive to manufacture, they are increasingly used as passive components in integrated optics. The use of several single and multiple waveguides made by ion exchange technology in telecommunication and sensor applications has been demonstrated.
Viime aikoina on kiinnitetty huomiota monimuotoisten ioni-vaihdettujen komponenttien ja optisten kuitujen väliseen kytkentään. Tavallisesti kytkentävaimennuksia on pyritty rajoittamaan optimoimalla aaltojohteen muoto eli käyttämällä kaksivaiheisella, sähkökentällä ohjatulla ioninvaihtotekniikalla valmistettuja aaltojohteita. Tämän ioninvaihdon toisessa vaiheessa alennetaan taitekerrointa lähellä lasin pintaa ja tulokseksi saadaan melko pyöreä aaltojohde. Toinen vaihtoehto kytkentävaimennuksen pienentämiseksi on muotoilla ionivaihdettuun komponenttiin liitettävän kytkentäkuidun (häntäkuidun, pigtail fiber) kytkentäpään taitekerroinpro-fiilia tai liittää erillinen lasisubstraatilla aikaansaatu sovitinosa, jossa taitekerroinprofiili muuttuu, kuidun ja ionivaihdetun valokanavan väliin.Recently, attention has been paid to the coupling between diverse ion-exchanged components and optical fibers. Usually, attempts have been made to limit the switching attenuations by optimizing the shape of the waveguide, i.e. by using waveguides manufactured by a two-phase, electrically controlled ion exchange technique. In the second stage of this ion exchange, the refractive index near the surface of the glass is reduced and a rather round waveguide is obtained. Another option for reducing coupling attenuation is to shape the refractive index profile of the coupling end of the coupling fiber (tail fiber) to be connected to the ion-exchanged component or to attach a separate adapter substrate provided with a glass substrate in which the refractive index profile changes between the fiber and the ion-exchanged.
Suomalaisesta patenttihakemuksesta 872816 tunnetaan menetelmä yksimuotoisen muotokentän muuntimen valmistamiseksi, jossa geometrialtaan muuttuva ydin saadaan aikaan aihion valmistuksessa siten, että aihio valmistetaan kahdesta kompo- 2 80347 nentista, kvartsisesta substraattiputkesta ja sen sisäpintaan kiinnitettävästä MCVD-menetelmällä valmistetusta ydin-kuidusta.Finnish patent application 872816 discloses a method for manufacturing a single-shape shape field transducer in which a geometrically variable core is obtained in the production of a blank by making a blank from two component 80807 quartz substrate tubes and an MCVD core fiber attached to its inner surface.
Lisäksi tunnettua tekniikkaa on käsitelty seuraavissa julkaisuissa: tl] Okuda E, Tanaka I, Yamasaki T: Planar gradient index glass waveguide and its application to a 4-port branched circuit and star coupler, Appi. Opt. 23, 1745 (1984).In addition, the prior art has been discussed in the following publications: tl] Okuda E, Tanaka I, Yamasaki T: Planar gradient index glass Waveguide and its application to a 4-port branched circuit and star coupler, Appl. Opt. 23, 1745 (1984).
[2] Honkanen S: Ion exchange process for fabrication of integrated optical waveguide structures into glass substrates (1988).[2] Honkanen S: Ion exchange process for fabrication of integrated optical Waveguide structures into glass substrates (1988).
Tunnetun tekniikan epäkohtana on se, että kaksivaiheisessa ioninvaihdossa joudutaan käyttämään hankalasti käsiteltäviä suolasulatteita.A disadvantage of the prior art is that difficult-to-handle salt melts have to be used in the two-step ion exchange.
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatussa tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uudentyyppinen menetelmä optisen sovittimen, erityisesti monimuo-tosovittimen valmistamiseksi.The object of the present invention is to obviate the disadvantages of the technique described above and to provide a completely new type of method for manufacturing an optical adapter, in particular a multiform adapter.
Keksintö perustuu siihen, että kvartsisubstraatin olennaisen tasomaiselle pinnalle sovitetaan optinen kuitu, kvartsilevyä ja kuidun deformoitavaksi tarkoitettua aluetta lämpökäsitel-lään paikallisesti siten, että kuidun eniten deformoitavaksi tarkoitetulla kohdalla kvartsisubstraatti pehmenee, jolloin kuitu tällä kohdalla uppoaa pintajännityksen vetämänä oleellisesti kvartsisubstraatin pinnan tasalle, jolloin eniten deformoituneen kohdan poikkileikkauspinta muodostuu oleellisesti puoliympyrän muotoiseksi.The invention is based on the application of an optical fiber, a quartz plate and a deformable region of a fiber to a substantially planar surface of a quartz substrate by heat treatment locally so that the quartz substrate softens at the most deformable part of the fiber. the cross-sectional surface is formed substantially in a semicircular shape.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.
3 803473 80347
Keksinnön mukaisen menetelmän etuja ovat sen suoraviivaisuus, nopeus ja pienet valmistuskustanukset.The advantages of the method according to the invention are its straightforwardness, speed and low manufacturing costs.
Lisäksi keksinnön mukaisella monimuotosovittimen valmistusmenetelmällä ytimen poikkileikkaus saadaan muuttumaan pyöre-ästä puoliympyrän muotoiseksi muutaman senttimetrin matkalla. Näin valmistettujen monimuotosovittimien vaimennus on erittäin pieni, ja kyseiset komponentit ovat yhteensopivia yksivaiheisella ioninvaihtotekniikalla valmistettujen aalto-johteiden kanssa. Mainitulla, yhdessä vaiheessa tapahtuvalla, kuivaa hopeaa käyttävällä ioninvaihdolla on huomattavia etuja verrattuna sulaa suolaa käyttävään ioninvaihtotekniik-kaan.In addition, the method of manufacturing the multimode adapter according to the invention causes the cross-section of the core to change from round to semicircular in a few centimeters. The attenuation of the multimode adapters thus prepared is very low, and the components in question are compatible with waveguides manufactured by single-phase ion exchange technology. Said single-stage dry silver ion exchange has considerable advantages over the molten salt ion exchange technique.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisten sovellusesimerkkien avulla.The invention will now be examined in more detail with the aid of application examples according to the accompanying drawings.
Kuviot la - le esittävät keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun monimuotosovittimen deformoitavaksi tarkoitetun pään laskettuja ytimen poikkileikkauksia prosessin eri vaiheissa.Figures 1a to 1a show the calculated core cross-sections of the deformable end of a multimode adapter made by the method according to the invention at different stages of the process.
Kuviot 2a - 2c esittävät keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun monimuotosovittimen todellisia poikkileikkauksia eri kohdissa sovitinta.Figures 2a to 2c show the actual cross-sections of a multimode adapter made by the method according to the invention at different points of the adapter.
Kuvio 3 esittää ionivaihdetun aaltojohteen poikkileikkausta.Figure 3 shows a cross section of an ion-exchanged waveguide.
Kuvio 4 esittää yhtä keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua monimuotosovitinta.Figure 4 shows one multimode adapter made by the method according to the invention.
Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan valmistaa komponentteja, joissa häntäkuidun 2 pää deformoidaan puoliympyrän muotoiseksi hyväksikäyttämällä sulan kvartsin pintajännitystä. Häntäkuidun 2 deformoitunutta ja kvartsisubstraattiin kiinnittynyttä osaa kutsutaan monimuotosovittimeksi. Monimuotosovitinta voidaan käyttää myös itsenäisenä, häntäkui-dusta irrallisena komponenttina, sovituselementtinä kuidun ja ionivaihdetun valokanavan välillä. Menetelmällä ytimen 4 4 80347 poikkileikkauksen geometria pystytään muuttamaan ympyräsym-metrisestä puoliympyrän muotoiseksi. Monimuotosovittimen valmistusmenetelmä perustuu kuvioiden la - le mukaisesti kvartsilasin 1 pinnalle asetetun häntäkuidun 2 lämpökäsittelyyn. Prosessissa monimuotoisen standardikvartsikuidun 2 (esim. MCVD-menetelmällä valmistetun kuidun) toinen pää on asetetaan kvartsilasisubstraatin 1 päälle ja sulatetaan siihen. Sulatus tapahtuu kuidun pituussuunnassa paikallisesti siten, että kuidun 2 deformoitävään päähän kohdistetaan suurin lämpötila. Lämpötilagradientti valitaan siten, että 10 - 30 mm:n päässä kuidun 2 kärjestä poikkileikkauksen geometria säilyy ennallaan. Kun lämpötila on riittävän korkea (n. 2000 °C) ja kvartsilasi pehmenee, rakenteen pinta-ala pyrkii minimoitumaan. Tämä pakottaa pinnan tasaiseksi. Toimenpiteen tuloksena kuidun 2 kärkiosa (tasolasin pinnalla oleva geometrinen häiriö) sulaa substraattimateriaalin 1 sisälle. Sen jälkeen, kun kuidun 2 kärkiosa on uponnut substraatin 1 sisään, pintajännitys on minimoitunut eikä mikään voima enää siirrä kuitua 2 syvemmälle lasisubstraatin 1 sisään. Lämmittimenä voidaan käyttää esimerkiksi vetypoltinta, jolloin liekki voidaan kohdistaa substraattiin 1 alapuolelta.The method according to the invention makes it possible to produce components in which the end of the tail fiber 2 is deformed into a semicircular shape by utilizing the surface tension of molten quartz. The deformed part of the tail fiber 2 attached to the quartz substrate is called a multimode adapter. The multimode adapter can also be used as a stand-alone component separate from the tail fiber, as a matching element between the fiber and the ion-exchanged light channel. By the method, the cross-sectional geometry of the core 4 4 80347 can be changed from circularly symmetrical to semicircular. The manufacturing method of the multiform adapter is based on the heat treatment of the tail fiber 2 placed on the surface of the quartz glass 1 according to Figures 1a. In the process, one end of a diversified standard quartz fiber 2 (e.g., a fiber made by the MCVD method) is placed on a quartz glass substrate 1 and fused thereto. The melting takes place locally in the longitudinal direction of the fiber so that the highest temperature is applied to the deformable end of the fiber 2. The temperature gradient is chosen so that at a distance of 10 to 30 mm from the tip of the fiber 2, the cross-sectional geometry remains unchanged. When the temperature is high enough (approx. 2000 ° C) and the quartz glass softens, the surface area of the structure tends to be minimized. This forces the surface to be smooth. As a result, the tip portion of the fiber 2 (geometric disturbance on the surface of the flat glass) melts inside the substrate material 1. After the tip portion of the fiber 2 has sunk into the substrate 1, the surface tension is minimized and no force is moved further deeper into the glass substrate 1. As the heater, for example, a hydrogen burner can be used, in which case the flame can be applied to the substrate 1 from below.
Olemme käyttäneet yksinkertaista mallia sulatuksen aikana tapahtuvalle ytimen 4 defermoitumiselle. Malli perustuu seu-raaviin oletuksiin: 1) Kun kuitu 2 sulaa, se leviää substraatin 1 pintaa vasten niin, että kuidun 2 leveys (2ac^) on noin puolet alkuperäisen deformoitumattoman kuidun 2 kehän pituudesta (ks. kuviot la - le). Tämä oletus on hyvässä sopusoinnussa tekemiemme kokeiden kanssa.We have used a simple model for the defermentation of the core 4 during melting. The model is based on the following assumptions: 1) As the fiber 2 melts, it spreads against the surface of the substrate 1 so that the width (2ac ^) of the fiber 2 is about half the circumferential length of the original undeformed fiber 2 (see Figures 1a to 1e). This assumption is in good agreement with the experiments we performed.
2) Substraattiputken pinnan ja ytimen 4 välissä oleva lasin paksuus on yhtä suuri kuin litistyneen ytimen 4 kuoren paksuus.2) The thickness of the glass between the surface of the substrate tube and the core 4 is equal to the thickness of the shell of the flattened core 4.
Ensimmäisestä oletuksesta seuraa, että litistynyt ydin on ellipsi, jonka isoakselin puolikas on 5 80347 aco β rco frV2 (1) ja pikkuakselin puolikas on ^co = rco2//iT (2)It follows from the first assumption that the flattened nucleus is an ellipse with a major axis half of 5 80347 aco β rco frV2 (1) and a minor axis half of ^ co = rco2 // iT (2)
Litistyneen ytimen yhtälö on tässä vaiheessa siis Y' = ±bc od-x/aCo>2>* (3)The equation of the flattened core at this stage is thus Y '= ± bc od-x / aCo> 2> * (3)
Toiseen oletukseen perustuen deformoituneen ytimen yhtälö on: y “ ±bcl(1_(x/acl)2>* + y' (4) missä aci ja bc^ ovat samaan tapaan yhtälöiden (1) ja (2) kanssa litistyneen kuidun halkaisijat.Based on the second assumption, the equation of the deformed core is: y “± bcl (1_ (x / acl) 2> * + y '(4) where ac and bc ^ are the diameters of the flattened fiber in the same way as equations (1) and (2).
Valmistuskokeet suoritettiin käyttämällä Herauksen kvartsi-putkia ja vetypolttimella varustettua lasisorvia. Kvartsi-putkien ulkohalkaisijät ovat tyypillisesti välillä 12 - 25 mm ja vastaavat sisähalkaisijät välillä 9-19 mm. Kuitu 2 oli sijoitettu putken 1 sisään ja putkea 1 lämmitettiin ulkopuolelta. Kuitujen 2 tyypillinen halkaisija on n. 125 ^im. Kvartsiputkien 1 sisäpinnan kaarevuus ei oleellisesti muuta yllä olevaa tarkastelua, koska putken 1 halkaisija on hyvin paljon kuidun halkaisijaa suurempi kuten edellä ilmoitetuista mitoista käy ilmi. Käytännössä tasomaiseen approksimaatioon riittää, että kvartsiputken sisähalkaisijän suhde kuidun halkaisijaan on suurempi kuin 100. Valmistuskokeita on tehty myös tasomaisella substraattipinnalla.Manufacturing experiments were performed using Heraus quartz tubes and a glass lathe equipped with a hydrogen burner. The outer diameters of quartz tubes are typically between 12 and 25 mm and the corresponding inner diameters are between 9 and 19 mm. The fiber 2 was placed inside the tube 1 and the tube 1 was heated from the outside. The typical diameter of the fibers 2 is about 125 μm. The curvature of the inner surface of the quartz tubes 1 does not substantially change the above consideration, since the diameter of the tube 1 is very much larger than the diameter of the fiber, as can be seen from the dimensions given above. In practice, for a planar approximation, it is sufficient that the ratio of the inner diameter of the quartz tube to the diameter of the fiber is greater than 100. Manufacturing tests have also been performed on a planar substrate surface.
Kuvioissa 2a - 2c on nähtävissä ytimen poikkileikkauksen geometrian muutos paikan funktiona eri kohdissa monimuotosovi-tinta. Etäisyydet on mitattu kuidun akselia pitkin. Deformoituneen alueen pituus on noin 12 mm. Kuviossa 2a etäisyys z deformoitumattomalta alueelta on 0 mm, kuviossa 2b vastaavasti 6 mm ja kuviossa 2c vastaavasti 12 mm. Näitä kuvioita voidaan verrata kuvion 1 teoreettisesti laskettuihin poikkileikkauksiin. Deformoituneen ytimen (kuvio 2c) poikkileik- 6 80347 kauspintaa voidaan verrata myös tyypilliseen ionivaihdetun aaltojohteen poikkileikkauspintaan, joka on esitetty kuviossa 3. Poikkileikkaukset ovat geometrialtaan hyvin samankaltaisia.Figures 2a to 2c show the change in the cross-sectional geometry of the core as a function of location at different points in the multimode adapter. The distances are measured along the axis of the fiber. The length of the deformed area is about 12 mm. In Fig. 2a, the distance z from the undeformed region is 0 mm, in Fig. 2b 6 mm and in Fig. 2c 12 mm, respectively. These figures can be compared with the theoretically calculated cross-sections of Figure 1. The cross-sectional area of the deformed core (Fig. 2c) can also be compared to the typical cross-sectional area of an ion-exchanged waveguide shown in Fig. 3. The cross-sections are very similar in geometry.
Kuviossa 4 on esitetty valmis lopputuote. Deformoitunut ydin 4 on substraatin 1 sisällä ja deformoimaton ydin 4' kokonaan substraatin pinnalla. Monimuotosovitinta 5 voidaan käyttää myös itsenäisenä, häntäkuidusta 2' irrallisena komponenttina. Tällöin monimuotosovitin 5 toimii sovituselementtinä ionivaihdetun valokanavan ja kuidun välillä.Figure 4 shows the finished end product. The deformed core 4 is inside the substrate 1 and the undeformed core 4 'is completely on the surface of the substrate. The multimode adapter 5 can also be used as an independent component separate from the tail fiber 2 '. In this case, the multimode adapter 5 acts as a matching element between the ion-exchanged light channel and the fiber.
Ehdotettu menetelmä monimuotoisen, poikkileikkaukseltaan muuttuvan sovitinkomponentin valmistamiseksi tarjoaa uuden mahdollisuuden monimuotoisen kuidun ja ionivaihdetun aalto-johteen kytkentävaimennuksen pienentämiseksi.The proposed method for fabricating a diversified, cross-sectional adapter component offers a new opportunity to reduce the coupling attenuation of a multifunctional fiber and an ion-exchanged waveguide.
Tätä valmistusmenetelmää voidaan soveltaa myös yksimuotoi-siin aaltojohteisiin. Sovitinkomponentteja voidaan käyttää kytkentävaimennuksen pienentämiseen esim. LiNbC>3-substraat-tiin valmistettujen aaltojohteiden ja optisten kuitujen välillä.This manufacturing method can also be applied to single-mode waveguides. Adapter components can be used to reduce coupling attenuation, e.g., between waveguides fabricated on a LiNbCO 3 substrate and optical fibers.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI881696A FI80347C (en) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | Process for producing an optical adapter, in particular a multi-form adapter |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI881696 | 1988-04-12 | ||
FI881696A FI80347C (en) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | Process for producing an optical adapter, in particular a multi-form adapter |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI881696A0 FI881696A0 (en) | 1988-04-12 |
FI881696A FI881696A (en) | 1989-10-13 |
FI80347B true FI80347B (en) | 1990-01-31 |
FI80347C FI80347C (en) | 1990-05-10 |
Family
ID=8526261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI881696A FI80347C (en) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | Process for producing an optical adapter, in particular a multi-form adapter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI80347C (en) |
-
1988
- 1988-04-12 FI FI881696A patent/FI80347C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI80347C (en) | 1990-05-10 |
FI881696A0 (en) | 1988-04-12 |
FI881696A (en) | 1989-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100267123B1 (en) | Manufacturing method for planar optical waveguides | |
KR100315178B1 (en) | Colorless fiber coupler | |
EP0409447B1 (en) | Method of making fiber optic couplers | |
US5295210A (en) | Optical waveguide fiber achromatic coupler | |
US5891210A (en) | Method of connecting optical fibers | |
KR870002463A (en) | Low loss fiber optical coupler and method of manufacturing the same | |
CA2332614A1 (en) | Thermally expanded multiple core fiber | |
ATE57266T1 (en) | OPTICAL FIBER COUPLING AND MANUFACTURING PROCESS. | |
EP0628839A1 (en) | Low loss coupler | |
US5754720A (en) | Low loss fiber optic coupler and method | |
WO2002016985A1 (en) | Method for making separable multiple core optical fibers, the resulting fiber structures, and uses thereof | |
KR20010082180A (en) | Methods and apparatus for producing optical fiber | |
EP0610973B1 (en) | Optical fiber coupler | |
GB2104241A (en) | Single polarization optical fibres | |
US5307436A (en) | Partially detached core optical waveguide | |
FI80347B (en) | Method for manufacturing an optical adapter, in particular a multi-form adapter | |
US5594823A (en) | Method of manufacturing a multi-fiber optical cross-coupler, and an optical cross-coupler obtained by performing the method | |
CN102257417A (en) | Spliced joint between two optical fibers, and method for the production of such a spliced joint | |
JPS627130B2 (en) | ||
CN109179981B (en) | Optical fiber preform and preparation method thereof, optical fiber and preparation method thereof | |
JP3355575B2 (en) | Single mode optical fiber and method for expanding core of single mode optical fiber | |
JPS6114489B2 (en) | ||
RU2155166C2 (en) | Method of manufacturing single-mode fiber-optic light guides retaining emission polarization | |
JP2828251B2 (en) | Optical fiber coupler | |
CN118465915A (en) | Thin-diameter polarization maintaining fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed |
Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS |