NL193330C - Optische golfleider en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

1 193330

Optische golfgeleider en werkwijze voor het vervaardigen daarvan

De uitvinding heeft betrekking op een optische golfgeleider, die onder toepassing van een trekbewerking bij hoge temperatuur is gevormd uit een voorvorm, die is samengesteld uit een kerndeel, een het kerndeel 5 omsluitend bekledingsdeel en een manteldeei.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke optische golfgeleider, waarbij een voorvorm, die is samengesteld uit een kerndeel, een het kerndeel omsluitend bekledingsdeel en een manteldeei wordt onderworpen aan een trekbewerking bij hoge temperatuur.

Een dergelijke optische golfgeleider en een dergelijke werkwijze zijn bekend uit het Amerikaanse 10 octrooischrift 3.982.916. Bij deze bekende golfgeleider en werkwijze wordt uitgegaan van een voorvorm met een kerndeel dat is opgebouwd uit vier sectoren, waarbij iedere sector wordt begrensd door twee aangrenzende sectoren, die een paar tegenover elkaar liggende sectoren van materiaal van gelijke samenstelling vormen en waarbij de samenstelling van het materiaal van de betreffende sector afwijkt van de samenstelling van het materiaal van de aangrenzende sectoren. Door deze opbouw van de voorvorm wordt bewerk-15 stelligd, dat het verloop van de brekingsindex in twee onderling loodrechte richtingen loodrecht op de as van de golfgeleider onderling verschillend is.

Voor gebruik in geïntegreerde optische inrichtingen zijn optische golfgeleiders gewenst, die vermogen met slechts één polarisatierichting kunnen doorlaten. De bekende optische golfgeleider is daartoe niet in staat. De uitvinding nu heeft tot doel een optische golfgeleider te verschaffen die zulks wel vermag, alsmede 20 een werkwijze te verschaffen om een dergelijke optische golfgeleider te vervaardigen.

Het gestelde doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een optische golfgeleider, waarbij de opbouw van de voorvorm zodanig is gekozen, dat in de golfgeleider dubbelbreking als gevolg van verschil in mechanische spanningen langs twee onderling loodrechte richtingen loodrecht op de as van de golfgeleider groter is dan 5 x 10'5 en dat de dikte van de mantel van de golfgeleider in een van de onderling loodrechte 25 richtingen aanmerkelijk groter is dan in de andere loodrechte richting.

Deze maatregelen berusten op het inzicht, dat orthogonaal gepolariseerde golven meer doelmatig worden ontkoppeld in een golfgeleider, die op zodanige wijze is vervaardigd, dat daarin met opzet de door ais gevolg van vormverandering veroorzaakte mechanische spanning geïnduceerde dubbelbreking of spanningsdubbelbreking wordt vergroot. Dit bedrag bereikt men door een zodanige geometrische en 30 materiële afwijking in de cirkelvormige symmetrie in het vormstuk aan te brengen, waaruit de optische vezel wordt getrokken, dat de resulterende door mechanische spanning geïnduceerde dubbelbreking Δη met voordeel groter is dan 5 x 10"5. De resulterende zwevingsperiode L voor een dergelijke golfgeleider bedraagt minder dan 20 mm bij een golflengte van 1 μm en minder dan 10 mm bij 0,5 pm, waarin L = 2η/Δβ, en ΔΒ het verschil in voortbewegingsconstanten is voor de twee loodrechte richtingen van de van belang zijnde 35 golfpolarisatie.

Opgemerkt wordt, dat uit de publicatie Electronics Letters 10 (1974, 10, 31) 22, 449/450 een optische golfgeleider met een kern van een monokristallijn materiaal met dubbelbreking bekend is. Van dubbelbreking als gevolg van verschil in mechanische spanningen langs twee onderling loodrechte richtingen loodrecht op de as van de golfgeleider is evenwel geen sprake. De bekende golfgeleider lijkt dan ook niet in 40 staat vermogen met slechts één polarisatierichting door te laten.

De werkwijze volgens de uitvinding voor het vervaardigen van de optische golfgeleider volgens de uitvinding kent verschillende uitvoeringsvormen.

Bij een eerste uitvoeringsvorm wordt een voorvorm toegepast, waarin de dikte van het manteldeei in een van twee onderling loodrechte richtingen aanmerkelijk groter is dan in de andere loodrechte richting, waarbij 45 de verhouding van de straal c van het bekledingsdeel ten opzichte van de dikte a van het manteldeei in de richting waarin deze dikte het grootst is minder dan 0,5 bedraagt en de verhouding van de geringere dikte b van het manteldeei in de richting loodrecht op de richting van de grootste dikte ten opzichte van die grootste dikte a gelijk is aan of minder bedraagt dan 0,1.

Bij een andere uitvoeringsvorm wordt een voorvorm toegepast, waarin een manteldeei met uniforme dikte 50 is gevormd op het bekledingsdeel, welk manteldeei is voorzien van twee diametraal tegenover elkaar opgestelde, in lengterichting zich langs de voorvorm uitstrekkende gleuven.

Bij nog een andere uitvoeringsvorm, waarbij op de uit het Amerikaanse octrooischrift 3.982.916 bekende wijze de voorvorm is verkregen door het bekledingsdeel en het kerndeel in de vorm van lagen af te zetten op het binnenoppervlak van een het manteldeei vormend buisvormig lichaam en de holle ruimte van het 55 buisvormige lichaam met de afgezette lagen te doen bezwijken bij hoge temperatuur, wordt een buisvormig lichaam toegepast met een zodanig vooraf bepaalde vorm, dat de dikte van de wand van het buisvormige lichaam voor een eerste richting loodrecht op de as van het buisvormige lichaam aanmerkelijk afwijkt van de 193330 2 dikte van de wand voor een tweede richting loodrecht op de eerste richting en de as van het buisvormige lichaam.

Bij deze laatste uitvoeringsvorm worden bij voorkeur voor het vervaardigen van de voorvorm zodanige materialen toegepast, dat het smeltpunt van het bekledingsdeel lager is dan het smeltpunt van het het 5 manteldeel vormend buisvormige lichaam. Bij het koelen van de voorvorm worden daardoor mechanische spanningen geïnduceerd die de beoogde dubbelbreking in de uiteindelijke golfgeleider induceren.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.

Hierin toont resp. tonen: 10 figuren 1 en 2 twee vlakke optische golfgeleiders, figuur 3 een cilindrische voorvorm voor een optische golfgeleider met een binnenkern, die is omgeven door een bekleding, figuur 4 een uit drie lagen bestaande voorvorm voor een optische golfgeleider, figuur 5 de voorvorm volgens figuur 4 nadat diametraal tegenover elkaar gelegen delen van de buitenste 15 laag zijn verwijderd, figuur 6 een doorsnede door een uit de voorvorm volgens figuur 5 getrokken optische golfgeleider voor één polarisatierichting, figuren 7 en 8 een doorsnede van andere uitvoeringsvormen van een uit drie lagen bestaande voorvorm voor een optische golfgeleider voor één polarisatierichting, 20 figuur 9 een doorsnede van een uitvoeringsvorm van een uit twee lagen bestaande voorvorm voor een optische golfgeleider voor één polarisatierichting, figuur 10 een doorsnede van een substraatbuis voor een voorvorm voor een optische golfgeleider voor één polarisatierichting, figuur 11 een doorsnede van een uit de substraatbuis volgens figuur 10 verkregen voorvorm voordat de 25 voorvorm wordt versmolten tot een staaf, figuur 12 een doorsnede van een uit de versmolten voorvorm volgens figuur 11 verkregen optische golfgeleider voor één polarisatierichting, figuren 13 en 14 een doorsnede van andere uitvoeringsvormen van de substraatbuis voor een voorvorm voor een optische golfgeleider voor één polarisatierichting.

30 In figuur 1 is een vlakke golfgeleider 10 weergegeven, die bestaat uit een binnenste diëlektrisch kerndeel 11 en twee buitenste diëlektrische lagen 12 en 13, die in contact staan met de hoofdoppervlakken van het onderdeel 11. Teneinde golfgeleiding in de eerste plaats in het binnenste diëlektrische kerndeel 11, ofwel het kerngebied van de golfgeleider te verschaffen, is de brekingsindex van de buitenste lagen geringer dan die van het kerndeel 11.

35 Niettegenstaande het feit dat de breedte w van de kern vele malen groter is dan de dikte t, is een dergelijke golfgeleider in staat optische golfenergie te laten voortbewegen, die gepolariseerd is in richtingen evenwijdig aan beide dwarsafmetingen van het kerngebied. Bij afwezigheid van enig uitwendig koppelings-mechanisme kan een zwevingslengte L worden gedefinieerd, waarin energie volledig wordt uitgewisseld tussen de twee orthogonaal gepolariseerde golven, dat wil zeggen, dat de energie opnieuw in dezelfde 40 polarisatie verschijnt na volledig aan de andere polarisatie te zijn overgedragen. Voor een vezel met enkele modus wordt deze lengte L gegeven als: L = 2π/Δβ (1), waarin ΔΒ het verschil in voortbewegingsconstanten van de twee orthogonaal gepolariseerde golven voorstelt. Het zal duidelijk zijn, dat door ΔΒ te vergroten de zwevingslengte kan worden verkleind. Aange-45 zien mechanische verstoringen met een ruimtelijke periodiciteit, die vergelijkbaar is met de zwevingslengte, ongewenste koppeling veroorzaakt van de ene polarisatie met de andere, wordt de zwevingsperiode met voordeel kleiner gemaakt dan de verstoringsperiodiciteit, die wordt teweeggebracht door de wijze van vervaardigen of door buigen en wringen, dat plaatsvindt bij gebruik van de golfgeleider. Bij een golflengte van 0,63 pm heeft bijvoorbeeld een vezel van boorsilicaat met een gradiënt in de brekingsindex met een 50 nominaal circulaire geometrie een zwevingslengte die meer bedraagt dan 10 cm. Mechanische verstoringen met vergelijkbare lengte zijn niet ongewoon. Dientengevolge heeft de golfenergie, die met één polarisatie wordt geïnjecteerd en zich door een dergelijke vezel voortplant, de neiging om aan kruispolarisatie te worden blootgesteld. Bekende vlakke vezels hebben de neiging kruisgepolariseerde-golfenergie te leveren, niettegenstaande het feit, dat de aspectverhouding van het golfgeleidende gebied veel van één kan 55 verschillen. De polarisatiekoppeling wordt vermeden door middel van door mechanische spanning geïnduceerde breking in de golfgeleider, die zodanig is, dat ΔΒ sterk toeneemt. De uitdrukking ’’door mechanische spanning geïnduceerde dubbelbreking" of "spanningsdubbelbreking”, die hier wordt gebruikt, heeft 3 193330 betrekking op het verschil in hoofd-brekingsindices, voortgebracht door het bewerkstelligen van een verschil in mechanische spanningen langs onderling loodrechte dwarsrichtingen in het golfgeleidergebied. Op deze wijze kan bijvoorbeeld een dubbelbreking in de diëlektrische laag 11 worden geïnduceerd, wanneer de thermische uitzettingscoëfficiënt van de laag 11 verschilt van die van de buitenste lagen 12 en 13. Wanneer 5 dit zo is, zal de breedte van het kerndeel 11 anders willen zijn dan die van de lagen 12 en 13, wanneer de vezel koelt bij het trekken. Aangezien evenwel de drie lagen samengehecht zijn zullen zij alle dezelfde breedte aannemen, waardoor een inwendige spanning wordt gecreëerd in het kerndeel 11 in de w-richting, wanneer de buitenste lagen voldoende star zijn. Aangezien evenwel een dergelijke spanning niet in de t-richting wordt geïnduceerd, is het gevolg van deze anisotrope spanning het scheppen van een betrekkelijk 10 groot verschil in voortbewegingsconstanten voor golfenergie gepolariseerd langs deze twee richtingen.

De grootte van het verschil in brekingsindices Δη voor de twee polarisatierichtingen is evenredig met het verschil in mechanische spanning in deze twee richtingen en wordt gegeven door: Δη - (α0 - α,) ΔΤ (2) waarin α0 en α, de thermische coëfficiënten zijn van respectievelijk de buitenste en binnenste lagen en ΔΤ 15 het verschil is tussen de bedrijfstemperatuur en de temperatuur, waarbij de glaslagen stijf worden.

Teneinde een alternatieve golfgeleiderstructuur te verschaffen kan de plaatstructuur volgens figuur 1 worden gewijzigd, zoals weergegeven in figuur 2 en een binnenkerngebied 14 omvatten omgeven door een tussenliggende bekleding 15 met kleinere brekingsindex en een buitenmantel 16. Een golfgeleider met een dergelijke structuur kan gemakkelijk worden vervaardigd door afzonderlijke glazen plaatjes samen te voegen 20 of door middel van algemeen bekende technieken van opeenvolgende afzetting.

Teneinde de gewenste grote dubbelbreking in het golfgeleidende gedeelte, dat de kern 14 en de bekleding 15 omvat, te bereiken wordt het verschil tussen de thermische uitzettingscoëfficiënten van het mantelmateriaal en het golfgeleidermateriaal groot gemaakt. Daarnaast dienen de afmetingen van de plaatvormige lichamen bij voorkeur te voldoen aan de volgende ongelijkheden: 25 (t1 + t3)c1 »t2c2 (3) en (w, + Wajc, « w 2c2 (4) waarin c-, en c2 de elasticiteitsmoduli van de mantel en van het golfgeleidermateriaal weergeven, c-, en c2 zullen ongeveer gelijk zijn, zodat de boven gegeven ongelijkheden primair geometrisch zijn. In sommige 30 gevallen zijn, zoals hierna zal worden aangetoond, w, en w3 gelijk aan nul.

De spanningsdubbelbreking voor de golfgeleider met de structuur van figuur 2 bedraagt (Sy - Sx) = (c^ - α2)ΔΤ (5) waarin Sy en Sx de mechanische spanningen zijn die respectievelijk langs de y-as en x-as worden geïnduceerd en ΔΤ = Ta - Tb, waarin Ta de omgevingstemperatuur bij bedrijf is en Tb ongeveer gelijk is aan 35 de "verwekingstemperatuur” van het materiaal, en o, en a2 de thermische uitzettingscoëfficiënten zijn van respectievelijk de mantel en de golfgeleidergebieden. Eenvoudigheidshalve wordt aangenomen, dat an en a2 onafhankelijk zijn van de temperatuur, wanneer schattingen worden gemaakt.

De spanningsdubbelbreking Δη wordt gegeven door n3 ΔΠ + -2 (p„-p12) (α,-o^jAT (6) 40 waarin n de brekingsindex en p^ en p12 de fotoëlastische constanten van het golfgeleidermateriaal voorstellen.

Een voor het vervaardigen van een golfgeleider toe te passen voorvorm of vormstuk zal bijvoorbeeld een mantel van zuiver siliciumoxide bevatten alsmede een bekleding en kern vervaardigd uit boorsilicaat, germaansilicaat of fosforsilicaat-glasmateriaal, waarbij de kern en bekleding verschillend zijn gedoteerd om 45 het gewenste verschil in brekingsindex te verkrijgen. In de volgende voorbeelden worden de waarden van Pil en p12 voor siliciumoxide gebruikt.

Voorbeeld I

Voor een bekleding van Si02 met 5 mol.% B203 bedraagt de berekende Δη 1 x 10"4, terwijl n ongeveer 50 gelijk is aan 1,5, (pn - p12) = 0,15, (α,-α2) = -5 x 10‘7 °C'1 en ΔΤ « -850°C.

Voorbeeld II

Voor een bekleding van Si02 met 25 mol.% Ge02 bedraagt de berekende Δη 4 x 10'4, terwijl n « 1,5, (Pu - Pia) * 0,15, (α,-Oa) = -1,6 x 1Q-6 0C‘1 en ΔΤ = -1000°C.

193330 4

Voorbeeld III

Voor een bekleding van Si02 met 12 mol.% P2Os bedraagt de berekende Δη 4 x 10-4, terwijl n = 1,5, (Pn - P12) » 0,15, (0^-0½) = -1,4 x 10-6 °σ1 en ΔΤ - -1200°C.

Bij ieder van de boven gegeven voorbeelden is aangenomen, dat kern en bekleding ongeveer dezelfde 5 thermische eigenschappen hebben.

Nu het werkzame mechanisme eenmaal is onderkend, kunnen de beginselen van de door mechanische spanningen geïnduceerde dubbelbreking of spanningsdubbelbreking worden toegepast om gebruikelijke optische golfgeleiders of vezels ook aan te passen. Een optische vezel wordt bijvoorbeeld getrokken uit een vormstuk 20 van het type zoals afgebeeld in figuur 3, omvattende een binnenste kerngebied 21 omgeven 10 door een buitenste bekleding 22. Vanwege de cirkelvormige symmetrie zal slechts zeer weinig door spanning geïnduceerde dubbelbreking in een vezel, getrokken uit een dergelijk vormstuk, optreden. Dientengevolge moet een afwijking van de cirkelvormige symmetrie doelbewust worden aangebracht om de spanningsdubbelbreking te versterken. Meer in het bijzonder wordt als uitgangsvormstuk de drie-lagenstructuur 30 van het type weergegeven in figuur 4 beschouwd, die een binnenste kerngebied 31 15 omvat, omgeven door een tussengelegen bekledingslaag 32 en een buitenste mantellaag 33. Bij een uitvoeringsvorm van de werkwijze voor het vervaardigen van een golfgeleider voor één polarisatierichting worden diametraal tegenover elkaar gelegen delen van de buitenste laag 33 weggeschuurd of op andere wijze verwijderd, waardoor het vormstuk achterblijft in de vorm weergegeven in figuur 5, omvattende een kern 31, een bekleding 32 en een gewijzigde buitenlaag 33, waarvan delen 33' en 33" zijn verwijderd.

20 Wanneer een dergelijk gewijzigd vormstuk wordt getrokken, wijzigt de oppervlaktespanning de doorsnede daarvan tot de doorsnede, weergegeven in figuur 6, die de plaatvormige configuratie van figuur 2 benadert. Evenals bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 produceert de buitenste mantellaag 33 een mechanische spanning in de vezel in de y-richting, die veel groter is dan de spanning geproduceerd in de x-richting. De verhouding van de twee spanningen houdt verband met de dikten a, b en c in het vormstuk en de 25 overeenkomstige afmetingen a', b' en c' in de resulterende vezel.

Hoewel iedere afwijking van de cirkelvormige symmetrie zal leiden tot een spanningsdubbelbreking is gebleken, dat zwevingsperioden van minder dan 5 mm worden bereikt, wanneer de verhouding van de straal c van de bekleding ten opzichte van de oorspronkelijke dikte a minder dan een half bedraagt, hetgeen betekent 30 | < o,5 (7) en wanneer de verhouding van de gereduceerde dikte b van de buitenste laag ten opzichte van de oorspronkelijke dikte a gelijk is aan of minder bedraagt dan een tiende, dat wil zeggen | < 0,1 (8) 35 Figuur 7 toont een andere uitvoeringsvorm van het vormstuk voor het vervaardigen van een golfgeleider voor één polarisatierichting. Bij deze uitvoeringsvorm zijn diametraal tegenover elkaar gelegen insnijdingen 40' en 40" aangebracht in de buitenste laag 40 rond de bekleding 41. Een vezel, getrokken uit een dergelijk vormstuk, kreeg de in figuur 8 weergegeven vorm.

Bij een derde uitvoeringsvorm van het vormstuk voor een golfgeleider voor één polarisatierichting, 40 weergegeven in figuur 9, zijn diametraal tegenover elkaar opgestelde ringvormige segmenten 51 en 52 op de bekledingslaag 50 aangebracht.

Welke van de beschreven vormstukken worden toegepast zal afhankelijk zijn van de aard van het uitgangsvormstuk. Sommige vormstukken, bijvoorbeeld die welke zijn gedoteerd met boorsilicaat, worden bijvoorbeeld vervaardigd met drie lagen. Dientengevolge zal daarbij de methode, weergegeven aan de hand 45 van de figuren 5 en 7, toepasbaar zijn. Anderzijds wanneer wordt uitgegaan van een uit twee lagen opgebouwd vormstuk, kan de werkwijze volgens figuur 9 worden gebruikt.

In figuur 10 is een eindaanzicht van een kwarts-substraatbuis 60 weergegeven. De buitendiameter bedraagt 7,010 tot 7,087 mm. De binnendiameter bedraagt 2,515 mm. Vlakke oppervlakken werden op de zijden van de buis geschuurd, zoals weergegeven, waarbij de afstand tussen de vlakke oppervlakken 6,477 50 mm bedroeg. De substraatbuis werd vervolgens bevestigd in een inrichting van gebruikelijk type voor het afzetten van lagen van chemische stoffen op de binnenzijde van de substraatbuis. (De inrichting is in wezen een gewijzigde draaibank, waarin de substraatbuis wordt bevestigd in de gebruikelijke toevoerstand en een gasverhitter wordt bevestigd op de gereedschapsaandrijving.) Het inwendige van dit substraat was gereinigd met een gebruikelijke glasreiniger en gedistilleerd water en gedroogd in een stroom stikstofgas. Na in de 55 inrichting te zijn opgesteld werd de buis verhit tot 1025°C, terwijl een mengsel van 250 cm3/min. zuurstof en 750 cm3/min. argon daardoor werd geleid.

5 193330

Een buitenste bekledingslaag werd afgezet door 4 uur en 12 min. 250 cm3/min. zuurstof, 50 cm3/min. 3% silaan in argonmengsel, 16 cm3/min. 1% diboraan in argon en 750 cm3/min. argon bij een temperatuur van 985°C te laten stromen. Een binnenste bekledingslaag werd afgezet door de stroom diboraan in argon gedurende 48 min. te vergroten tot 26 cm3/min., terwijl de andere parameters op de oorspronkelijke waarde 5 bleven gehandhaafd.

Een kernlaag werd afgezet door 27 min. 250 cm3/min. zuurstof, 25 cm3/min. 3% silaan in argon en 750 cm3/min. argon bij 1060°C te laten stromen.

Het aldus gevormde vormstuk is in figuur 11 weergegeven. Het substraat 60 omvat in het inwendige een buitenste bekledingslaag 63, een binnenste bekledingslaag 64 en een kernlaag 65. Het geheel werd 10 vervolgens in één behandeling samengedrukt tot een buitendiameter van 0,4724 mm en vervolgens getrokken tot een vezel met behulp van gebruikelijke middelen. De vezel had een buitendiameter van 0,1168 mm.

Tijdens het samendrukken van het vormstuk trekt de oppervlaktespanning op het buitenoppervlak het buitenste oppervlak tot een cirkelvormige doorsnede, weergegeven in figuur 12, waarbij het substraat 60' 15 een cirkelvormig buitenoppervlak vertoont en een niet-cirkelvormig binnenoppervlak, resulterend uit een deformatie van het inwendige als responsie op de oppervlaktespanningen aan het buitenoppervlak. De bekleding 66 omvat het materiaal van zowel de bekledingslagen 63 als 64. De juiste vorm zal uiteraard variëren met de gedetailleerde parameters van het vormstuk. De ellipticiteit van de bekleding 66 is in figuur 12 ter verduidelijking overdreven weergegeven. In het algemeen is het bekledingssubstraatoppervlak 20 duidelijk elliptisch in dwarsdoorsnede en het oppervlak tussen de kern 65' en de bekleding 66 is cirkelvormig in doorsnede of heeft een zeer geringe mate van ellipticiteit. In sommige gevallen kan de ellipticiteit van de kern sterk verschillen van die van de bekleding. Dit schijnt afhankelijk te zijn van de relatieve smeltpunten van de glasmaterialen van kern en van bekleding. Een kern van zuiver siliciumoxyde in een bekleding van boorsilicaat zal bijvoorbeeld vast worden, terwijl de bekleding nog vloeibaar is en vrijwel rond tevoor-25 schijn komen. Een soortgelijke vezel met een kern van zuiver germaniumoxyde, een bekleding van boorsilicaat en een substraatbuis van Pyrex heeft een vlakke, lintvormige kern. Vermoedelijk kan de ellipticiteit van de kern worden beheerst door dotering, teneinde het smeltpunt te wijzigen.

Een vezel vervaardigd door toepassing van de boven beschreven werkwijze heeft de polarisatie gehandhaafd over een lengte van 100 m met een kwaliteit van meer dan 100:1 (d.w.z. wanneer een bundel 30 gepolariseerde straling in de vezel werd gekoppeld en het ingangseinde van de vezel werd georiënteerd, zodanig dat de minimale hoeveelheid vermogen uit het uitgangseinde werd geëmitteerd in een vlak onder een rechte hoek ten opzichte van de hoofdbundel, bleek die minimale hoeveelheid minder te bedragen dan 1% van het vermogen van de hoofdbundel).

In het geval van de boven besproken vezel, is de kern cirkelvormig of slechts in geringe mate elliptisch 35 en het gebied van de grootste geometrische afwijking van de cirkelvormige symmetrie is het grensvlak tussen bekleding en substraat, waar het elektromagnetische veld zwak is. Geometrische factoren zijn minder belangrijk dan door spanning geïnduceerde dubbelbreking. De spanningsdubbelbreking bedraagt meer dan 5 x 10"5 in de uitvoeringsvormen beschreven aan de hand van de figuren 11-14.

De vezel wordt gespannen omdat de materialen van substraat en kern (in wezen zuiver Si02) een ander 40 smeltpunt hebben dan de bekleding, die gedoteerd is om de brekingsindex te wijzigen. Wanneer het vormstuk afkoelt, nadat het samengedrukt is, koelt het substraat eerst af, waardoor de elliptische dwarsdoorsnede wordt tot stand gebracht voor de nog vloeibare of zachte bekleding. Wanneer de bekleding koelt en hardt verhindert het substraat een krimpen en derhalve wordt het genoodzaakt een groter volume in te nemen dan het geval zou zijn als het substraat niet aanwezig was, met als gevolg, dat de vezel onder 45 spanning wordt gebracht. Aangezien het substraat niet cirkelvormig symmetrisch is, is de spanning voor onderling verschillende richtingen verschillend, hetgeen aanleiding geeft tot dubbelbreking.

De relatieve grootten van geometrische en spanningsverschijnselen zullen afhangen van de vorm van de vezel, de relatieve smeltpunten en de dikten van de verschillende lagen en tevens van de werkwijze voor het trekken van het vormstuk tot een vezel. De mate waarin een bepaalde vezel de polarisatie behoudt zal 50 ook afhankelijk zijn van de de polarisatie beïnvloedende aspecten van de vezel, onzuiverheden, bellen en onregelmatigheden in de vezelafmetingen o.a., en het nettoresultaat van deze concurrerende verschijnselen zal in een bepaald geval empirisch moeten worden vastgesteld.

Bij de boven beschreven werkwijze wordt een schuurbehandeling toegepast om een niet cirkelvormig symmetrisch substraat te vormen. De afwijking van de cirkelvormige symmetrie behoeft niet de vorm te 55 hebben van vlakke oppervlakken aan de buitenzijde van het substraat. Het uitwendige oppervlak 71 van het substraat kan bijvoorbeeld elliptisch zijn en het inwendige 72 cirkelvormig in doorsnede, zoals weergegeven in figuur 13. Het uitwendige oppervlak 81 kan cirkelvormig zijn en het inwendige oppervlak elliptisch, zoals

Claims (5)

193330 6 weergegeven in figuur 14. In dit laatste geval gaat de mechanische deformatie van het inwendige, voortgebracht door de oppervlaktespanning aan het buitenoppervlak teloor, maar de mechanische spanningen voortgebracht door het verschil in thermische contractie zal behouden blijven. De beschreven vezel omvatte bekledingslagen met een smeltpunt lager dan het smeltpunt van het 5 substraat, zodat de bekledingslaag onder trekspanning stond. Het is uiteraard ook mogelijk om combinaties van bekleding en substraat toe te passen, zodanig dat het substraat het laatst hard wordt en zowel de bekleding als de kern samendrukt. De vezel was een ”W”-vezel met twee bekledingsgebieden. De voordelen van de spanningsdubbel-breking zijn eveneens van toepassing op een vezel met een enkele bekledingslaag, hetzij uniform gedoteerd 10 of met een in radiale richting verlopende gradiënt in de brekingsindex. Een dergelijke vezel met een enkele bekledingslaag werd vervaardigd met behulp van een werkwijze, die slechts daarin van de boven beschreven methode verschilde, dat het mengsel van 1% diboraan in argon werd doorgeleid met een snelheid van 20 cm3/min. De plaats van de mechanische spanning kan worden beheerst door de samenstelling van de bekledings-15 lagen te variëren. De laag met het geringste smeltpunt zal het laatst hard worden en in de weergegeven vezel schijnt de mechanische spanning daar te zijn geconcentreerd. De mechanische spanning kan derhalve nabij de kern of nabij het substraat worden geconcentreerd, afhankelijk van de smeltpunten van de verschillende lagen en de thermische uitzettingscoëfficiënten daarvan. Het effect van de mechanische spanning zal ook afhangen van de relatieve dikten ter plaatse van de kern, de bekleding en het substraat, 20 hetgeen vanzelfsprekend is.

1. Optische golfgeleider, die onder toepassing van een trekbewerking bij hoge temperatuur is gevormd uit een voorvorm die is samengesteld uit een kerndeel, een het kerndeel omsluitend bekledingsdeel en een manteldeel, met het kenmerk, dat de opbouw van de voorvorm zodanig is gekozen, dat in de golfgeleider dubbelbreking als gevolg van verschil in mechanische spanningen langs twee onderling loodrechte richtingen loodrecht op de as van de golfgeleider groter is dan 5 x 10"5 en dat de dikte van de mantel van 30 de golfgeleider in een van de onderling loodrechte richtingen aanmerkelijk groter is dan in de andere loodrechte richting.

2. Werkwijze voor het vervaardigen van een optische golfgeleider volgens conclusie 1, waarbij een voorvorm die is samengesteld uit een kerndeel, een het kerndeel omsluitend bekledingsdeel en een manteldeel wordt onderworpen aan een trekbewerking bij hoge temperatuur, met het kenmerk, dat een 35 voorvorm wordt toegepast, waarin de dikte van het manteldeel in een van twee onderling loodrechte richtingen aanmerkelijk groter is dan in de andere loodrechte richting, waarbij de verhouding van de straal c van het bekledingsdeel ten opzichte van de dikte a van het manteldeel in de richting waarin deze dikte het grootst is minder dan 0,5 bedraagt en de verhouding van de geringere dikte b van het manteldeel in de richting loodrecht op de richting van de grootste dikte ten opzichte van die grootste dikte a gelijk is aan of 40 minder bedraagt dan 0,1.

3. Werkwijze voor het vervaardigen van een optische golfgeleider volgens conclusie 1, waarbij een voorvorm die is samengesteld uit een kerndeel, een het kerndeel omsluitend bekledingsdeel en een manteldeel wordt onderworpen aan een trekbewerking bij hoge temperatuur, met het kenmerk, dat een voorvorm wordt toegepast waarin een manteldeel met uniforme dikte is gevormd op het bekledingsdeel, 45 welk manteldeel is voorzien van twee diametraal tegenover elkaar opgestelde, in lengterichting zich langs de voorvorm uitstrekkende gleuven.

4. Werkwijze voor het vervaardigen van een optische golfgeleider volgens conclusie 1, waarbij een voorvorm die is samengesteld uit een kerndeel, een het kerndeel omsluitend bekledingsdeel en een manteldeel wordt onderworpen aan een trekbewerking bij hoge temperatuur, waarbij de voorvorm is 50 verkregen door het bekledingsdeel en het kerndeel in de vorm van lagen af te zetten op het binnen-oppervlak van een het manteldeel vormend buisvormig lichaam en de holle ruimte van het buisvormig lichaam met de afgezette lagen te doen bezwijken bij hoge temperatuur, met het kenmerk, dat een buisvormig lichaam wordt toegepast met een zodanig vooraf bepaalde vorm, dat de dikte van de wand van het buisvormige lichaam voor een eerste richting loodrecht op de as van het buisvormige lichaam aanmer-55 kelijk afwijkt van de dikte van de wand voor een tweede richting loodrecht op de eerste richting en de as van het buisvormige lichaam.

5. Werkwijze voor het vervaardigen van een optische golfgeleider volgens conclusie 4, met het kenmerk, 7 193330 dat voor het vervaardigen van de voorvorm zodanige materialen worden toegepast, dat het smeltpunt van de bekledingsdeel lager is dan het smeltpunt van het het manteldeel vormend buisvormige lichaam, waardoor mechanische spanningen worden geïnduceerd bij het koelen van de voorvorm. Hierbij 2 bladen tekening