NO166151B

NO166151B - Anordning ved optisk boelgeleder.

Info

Publication number: NO166151B
Application number: NO824089A
Authority: NO
Inventors: Venkata Adiseshaia Bhagavatula
Original assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1991-02-25
Also published as: AU555648B2; DK158684C; EP0083843A3; CA1205307A; EP0083843B1; BR8206652A; AU9104282A; DE3279964D1; FI824178L; ATE46770T1; NO166151C; FI81684C; JPS58104040A; KR840002528A; IN156700B; IL67211A0; FI824178A0; DK502282A; JPH035721B2; KR880001339B1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en optisk bølgeleder av enkel-modustypen som angitt i innledningen til krav 1.

Optiske bølgelederfibre av enkel modus som tilveiebringer overføringstap så lave som 0,5 dB/km og 0,2 dB/km ved bølgelengder på 1300 nm og 1550 nm, henholdsvis, har blitt utviklet. På grunn av deres lave tap og på grunn av de høye båndbreddene generelt som følge av enkelmodusfibrene, er de attraktive som overføringslinjer over lange avstander. Deres potensielle høye båndbredde kan imidlertid bli tilveiebragt kun dersom konstruksjonen er optimalisert slik at den totale spredningen Dfc for HE^-modus er lik null eller så nær som mulig lik null ved driftsbølgelengden.

Ved enkelmodus-bølgeledere er den totale spredningen styrt av materialspredningen Dm og bølgelederspredningen D^.

For en gitt fibersammensetning varierer materialspredningen som en funksjon av bølgelengden. Materialspredningen i forhold til bølgelengdekurven passerer f.eks. gjennom null spredning ved en bølgelengde nær 1280 nm for fibre med høyt silisiumoksydinnhold. Enkelmodusfibre kan være konstruert med null total spredning ved enhver bølgelengde i et området av bølgelengdene over den bølgelengden ved hvilken materialspredningskurven passerer gjennom null spredning. Dette kan bli tilveiebragt ved å tilpasse bølge-lengdespredningen til å balansere ut materialspredningen ved en bestemt bølgelengde som er valgt på grunn av lav fiberdempning og/eller tilgjengeligheten av lyskildene. Bølgelederspredningen kan bli tilpasset ved å variere kjerneradiusen a, kjerneindeksprofilen eller kjernekappens relative indeksdifferanse A. Uttrykket A er definert av

2 2 2

ligningen A = (n^ n2 )/2ni ' nvor ni er toppbrytnings-indeksen til kjernen og n2 er den optiske kappens brytningsindeks. Teknikken for å tilpasse nullspredningsbølgelengden er beskrevet i artikkelen av U.C. Paek et al. med tittelen "Dispersionless Single-Mode Light Guides With «Index Profiles", i The Bell System Technical Journal, volum 60,

nr. ~ :, mai-juni 1981, s. 583-598 og artikkelen av L.G. Cohen med tittelen "Tailoring Zero Chromatic Dispersion Into The 1,5-1,6 um Low-Loss Spectral Region of Single-Mode Fibers", i Electronics Letters, volum 15, nr. 12, 7.juni 1979, s. 134-135.

Mens konstruksjonen beskrevet i ovenfor nevnte artikler

kan medføre en tilpassing av nullspredningsbølgelengden påvirket i ugunstig retning andre parametere. For å tilveiebringe lavest systemtap må det være optimalisering av parameterne slik som punktstørrelsen wq og forholdet wQ/a som bestemmer skjøtetap og mikrobøyetap henholdsvis. Arbeidet gjort ved trinn-indeks enkelmodusbølgeledere som har en A på omkring 0,3% angir også at en slik verdi for A kan være for lav med hensyn til mikrobøyetap. For kon-vensjonelle fibre som har trinnindeks eller a-kjernetype-indeksprofiler og som har A-verdier større enn omkring 0,3%, er det vanskelig å møte kravene som at nullsprednings-bølgelengden Xq skal være heller smal, dvs. innenfor 5

nm i forhold til laserkildebølgelengden når kildebølge-lengden er valgt til omkring 1300 nm i størrelsesorden for å redusere tapsbidraget på grunn av OH-absorpsjonen som topper ved 1380 nm.

Artikkelen av Paek et.al. beskriver at når bølgelengden blir lengre må føringsradien bli mindre og at ved lengre bølgelengder må en mye større mengde materialspredning bli kompensert for ved hjelp av bølgelengdespredning.

Dette krever større presisjon ved bølgelederparametrene

enn når bølgelederen er konstruert og drives ved null materialspredning. Dersom bølgelederradien er gjort for liten for å balansere ut materialspredningen, blir mikrobøyetapene uakseptable høye.

W-bølgeledertypen beskrevet i US patent nr. 3.997.241 gir en ytterligere parameter som kan bli variert for å variere bølgelederspredningen. Denne fiberen innbefatter en kjerne som har en jevn relativt høy brytningsindeks n^ omgitt av et indre optisk kappesjikt med en relativt lav brytningsindeks qn^ og et ytre optisk kappesjikt som har en mellomliggende brytningsindeksverdi pn^. Siden denne konstruksjonen medfører en økning av Vc til en verdi beregnet til 3,8327, muliggjøres lys til å utbrede seg i en enkelmodus gjennom en kjerne med en radius større enn den som ville være tillatt ved vanlig trinnindeksbølgeledere.

Den normaliserte frekvensen V blir uttrykt ved hjelp av formelen:

Uttrykket V"c betegner enkelmodusbryterverdien for V. Bøy-ningstapene blir også redusert ved konstruksjonen i det ovenfor nevnte US-patentet. Denne konstruksjonen kan tilveiebringe en totalspredning som er null eller nær null over et bredt område av bølgelengder, men for å tilveiebringe slik bredbåndet drift, skulle det mellomliggende brytningsindekssjiktet qn^ være relativt lavt: og det ytre optiske kappebrytningsindekset pn^ skulle være relativt tett opp mot kjernens brytningsindeks. I samsvar med teknikken i det ovenfor nevnte patentet, skulle mengden (n - pn)/(n - qn) være mindre enn 0,1. Et slikt lite forhold for (n - pn)/(n - qn) bevirker at fremstillingstoleransene er kritiske og små endringer i brytningsindeksen til et sjikt kan i stor grad påvirke stigningen av bølge-lederens spredningskurve. Når stigningen til bølgelederens spredningskurve varierer fra dens konstruksjonsverdi, blir bredden på bølgelederområdet ved hvilket lav spredningsdrift kan bli tilveiebragt tilsvarende redusert.

Den optiske fiberen til det nevnte US patentet har en lavere verdi for den normaliserte frekvensen ' under hvilken enkelmodusutbredelse ikke finnes. Som vist på fig. 2

i dette patentet forekommer enkelmodusutbredelse i det området til den normaliserte frekvensen mellom ' og <1>. Når brytningsindeksen pn^ til den ytre optiske kappen blir øket for å tilveiebringe det foretrukne forholdet for stør-

reisen (n - pn)/(n - qn), V-verdiområdet over hvilket enkelmodusdriften er praktisk blir liten, som således igjen gjør konstruksjonen følsom for fremstillingstoleranse.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en enkelmodus-optisk bølgeleder som viser lav spredning over et bredt bølgelengdebånd og som ikke er underlagt overfor nevnte begrensninger ved tidligere kjente anordninger.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en optisk bølgeleder av enkelmodus med en relativt stor kjerneradius og som viser relativt lav dempning på grunn av mikrobøyningen.

Et annet formål er å tilveiebringe en optisk bølgeleder av enkelmodus med en relativt stor kjerneradius og som har relativt lav dempning på grunn av mikrobøyning.

Et annet formål er å tilveiebringe en optisk bølgeleder av enkelmodus med minimal spredning over et bredt bølgelengde-område uten sperre av laveste modusorden.

Ovenfornevnte formål tilveiebringes ved hjelp av en optisk bølgeleder av den innledningsvis nevnte art hvis karakteris-tiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

Fig..1 viser et tverrsnitt av en optisk bølgelederfiber

i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 og 3 viser et utall brytningsindeksprofiler som tilfredsstiller betingelsene ifølge foreliggende oppfinnelse.

2 2

Fig. 4 viser en kurve over størrelsene Vd vb/dV opptegnet

som en funksjon av forholdet V/V .

Fig. 5 og 6 viser spredningen i forhold til bølgelengden

for to fibre konstruert i samsvar med foreliggende oppfinnelse, men som har forskjellige kjernebryt-ningsindeksreduserende karakteristikker.

Den optiske bølgelederen på fig. 1 innbefatter en kjerne med indre og ytre områder 10, 12 atskilt av området 14

med redusert brytningsindeks n^. En av de mange brytnings-indeksprofilene som tilfredsstiller betingelsene ifølge foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 2, hvor indre kjerneområde 19a og ytre kjerneområde 19b begge har en brytningsindeks n^. Selv om brytningsindeksene til disse to kjerneområdene er de samme, kan de bli dannet av forskjellige sammensetninger. Kjernen er omgitt av optisk kappesjikt 16 med brytningsindeks n2 . Den optiske kappen kan ha en reduserende brytningsindeks som vist med heltrukken linje 20 eller en ikke-reduserende brytningsindeks som vist med prikket linje 21. Brytningsindeksen n^ kan være mindre enn n_ som angitt med linjen 22 eller den kan være lik eller større enn . Virkningen av indeksreduk-sjonen er å modifisere lysenergiutbredelseskarakteristikken til en fiber for å tilveiebringe et ønsket forhold mellom bølgelederspredningen og bølgelengden. Dersom størrelsen (n^ - n^)/( n^ - n^) er så liten som 0,1, er den ovenfor nevnte virkning tilstede, men fremstillingstoleransene blir kritiske. Ved gitte fremstillingsprosesser og fiber-sammensetninger anvendt for tiden kunne således en liten endring i en fysisk egenskap til en fiber medføre en stor endring i bølgelederens spredningskarakteristikk når (n1 - n2)/(n1 - n3) er 0,1. Når forholdet (n1 - n2)/(n1 - n3) er omkring 2,0 eller større, blir den fordelaktige virkningen av konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse neglisjerbar. Forholdet (n-j^ - n2)/(n1 - n^) skulle derfor

være mindre enn 2,0.

Mens kjerneprofilen vist på fig. 2 derimot er den til en trinnet indeksbølgeleder, kan andre kjerneprofiltyper innbefattende a-profiler bli anvendt. Uttrykket "a-profil"

er her benyttet i den betydning at brytningsindeksen til kjernen er definert ved hjelp av ligningen n(r) = nQ [1 - A(r/a)<a>] hvor nQ er brytningsindeksen ved fiberaksen. Kurven 24 på fig. 3 viser en a-profil hvor er lik 2. Brytningsindeksen til den optiske kappen kan ha samme verdi som kjernekanten som vist med heltrukken linje 26 eller brytningsindeksen til den optiske kappen kan være lavere enn den ved den ytre kanten av kjernen som vist med prikket linje 28.

Formen på kjernebrytningsindeksreduksjonsbrytningsindeks-profilen er en variabel som har en virkning på utbredelses-karakteristikken til fiberen. I stedet for å være flat som vist i den nederste delen 30 til kjerneprofilen på

fig. 3, kunne brytningsindeksreduksjonen bli avrundet eller også spiss som vist med prikket linje 32.

Ved å styre den radiale stillingen, dypden, bredden og formen på brytningsindeksreduksjonen kan utbredelseskarakte-ristikken for bølgelederen bli egnet modifisert for å møte de forskjellige kravene tillagt et enkelmodussystem. Under antagelse av at f.eks. en gitt kjerneindeksprofiltype er forskjellige brytningsindeksreduksjonstyper nødvendige for å tilveiebringe null spredningsdrift ved forskjellige bølge-lengde sys terner .

Måten på hvilken konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse kan bli anvendt for å frembringe optiske bølgeledere har stort sett forskjellige spredningskarakteristikker fremgår av følgende beskrivelse, hvor henvisning skal bli gjort til kurven på fig. 4. På denne figuren er opptegnet stør-reisen Vd 2 (Vb)/dV 2 som en funksjon av forholdet V/V . Stør-reisen Vd 2 (Vb)/dV 2 er bragt i forhold med bølgelederspred-ningen Dw som følgende:

hvor c er lyshastigheten, x er lysbølgelengden, b er den normaliserte utbredelseskonstanten. Kurven på fig. 4 muliggjør en sammenligning av den relative bølgeleder-spredningen som kan bli tilveiebragt ved forskjellige V-verdier for forskjellige fiberkjerneprofiler. Enkelmodus-operasjonen finner sted ved verdier for V/Vc mindre enn 1,0. Det er generelt ønskelig å drive en optisk bølgeleder-fiber ved en verdi for V/Vc nær 1,0 for å gjøre mikrobøye-tapene til et minimum. Det er generelt uønskelig å operere en bølgelengde ved V/Vc~verdier under 0,6. Ved slike lave verdier er kjernestørrelsen liten og mikrobøyetap har en tendens til å bli store og fiberkarakteristikkene er mer følsomme mot fremstillingsvariasjoner.

Kurvene 42 og 44 er representative for bølgeledersprednings-karakteristikker for fibrer som har en kjernebrytningsindeksprofil av den type vist på fig. 2, idet parameterne til brytningsindeksreduksjonen er forskjellig. Ved fiberen karakterisert ved kurven 42 er a^ = 0,6a, aQ = 0,9a og forholdet (n^ - n2)/(n1 - n^) = 0,75. Ved fiberen karakterisert ved kurven 44 er ai . = 0,4a, a o = 0,65a og r forholdet (n^ - n2)/(n^ - n^) = 0,75. Fibrene karakterisert ved kurven 42 og 44 atskiller kun i den radiale stillingen og bredden til kjernebrytningsindeksreduksjonen.

Kurven 42 krysser X-aksen ved en verdi for V/Vc tett opptil, men mindre enn en. Dette angir det faktum at en fiber med slike karakteristikker kunne med fordel bli drevet ved en bølgelengde ved eller rett over nullmaterialsprednings-bølgelengden, idet operasjonsbølgelengden er nær enkelmodus-bærebølgelengden. Den steile stigningen til kurven 42 an-tyder at D^v.A-kurven også vil vise en relativt stor posi-stiv stigning, en karakteristikk som gir opphav til bredbåndet lav spredningsoperasjon.

Kurven 44 er representativ for en fiber som kan tilføre en relativt stor mengde med bølgelederspredning, mens den opererer nær enkelmodusbærerbølgelengden. Siden materialspredningen er relativt høy ved bølgelengder større enn OH-absorpsjonstoppen ved omkring 1400 nm, vil fiberen karakterisert ved kurven 44 kunne tilføre bølgelederspred-ning nødvendig for å balansere ut materialspredningen ved bølgelengder større enn 1400 nm.

Kurven 46 er representativ for en fiber som har en

a = 1 kjernebrytningsindeksprofil. Selv om denne fiberen kan drives ved verdier for V/V^ nær 1,0, er den ikke i stand til å balansere ut så mye materialspredning som fiberen representert ved kurven 44, under antagelse av opera-sjon ved samme V-verdi.

Med henvisning til fig. 5 viser kurven 50 materialspredningen til en optisk bølgelederfiber som har en kjerne, hvis indre og ytre områder er dannet av silisiumoksyd dopet med omkring 3 mol-% GeG^, en spredning dannet av silisiumoksyd dopet med 1,7 mol-% fluor og en redusert brytningsindeks optisk kappe dannet av silisiumoksyd dopet med omkring 1,0 mol-% fluor. Kurven 50' er for en lignende fiber med unntak av at det indre og ytre kjerneområdet er dannet av silisiumoksyd dopet med omkring 8 mol-% fluor. Med kjennskap til form og null over krysningspunktet for materialspredningskurven, kunne en spesiell kjernebrytningsindeksprofil bli valgt blant de forskjellige kurvene på fig. 4 for å tilveiebringe lav spredningsoperasjon ved en bestemt bølgelengde på måten beskrevet ovenfor. Dersom det var ønskelig å operere ved en systembølgelengde på 1300 nm, dvs. for en konstruksjon med en sperrebølgelengde Ac på omkring 1250

nm, vil f.eks. bølgelederspredningen måtte være så liten som mulig ved den bølgelengden, siden materialspredningen

er svært liten ved 1300 nm. For enkelmodusoperasjon nær 1300 nm må o størrelsen Vd 2 (Vb)/dV 2 være liten for verdier for V/V"c nær 1,0. Kurven 42 viser en av mulige kjerne-brytningsindeksreduksjonskonstruksjoner for foreliggende oppfinnelse som passerer gjennom null ved en V/Vc~verdi på 0,91. Dette angir at en slik konstruksjon vil være egnet for utbalansering av bølgelengdespredning ved 1300 nm.

Fig. 5 viser hvorfor kjernebrytningsindeksreduksjonskonstruk-sjonen karakterisert ved kurven 42 på fig. 4 er fordelaktig for systembølgelengder rundt 1300 nm. For lav spredningsoperasjon over et stort bølgelengdeområde, skulle bølge-lederspredningskurven ha en null-spredning skåret av en bølgelengde nær den til materialspredningskurven 50. Ved tilnærmet valg av kjernebrytningsindeksreduksjonskarakte-ristikkene og fiber A-verdien, kan materialspredningen være i hovedsaken utbalansert over et stort bølgelengdeområde.

Kurvene 52 og 54 på fig. 5 er spredningskurver for optisk bølgelederfibre med en kjernebrytningsindeks karakterisert av kurven 42 på fig. 4. Den optiske kappen for fiberen er antatt å være av silisiumoksyd og verdien for A for kurvene 52 og 54 er 1,0 og 1,3% henholdsvis. Materialspredningen er null ved omkring 1300 nm. Nullpunktbølgelederspredningen kan også bli tilveiebragt ved 1300 nm ved egnet valg av V-verdien for fiberen. Selv om kurvene 52 og 54 er relativt bratte stigninger som er nyttige for utbalansering av materialspredningen over svært store bølgelengdebånd, kan A-verdiene 1,0% og 1,3% være for høye for noen systemer.

Den store mengden med kjernedopemiddel nødvendig for å tilveiebringe A-verdier større enn 1,0%, kan f.eks. med i den senere tid anvendte materialer øke tapene til ikke aksepterbare høye verdier.

Kurven 56 er spredningskurven til en annen fiber med en kjernebrytningsindeks karakterisert ved kurven 42 på fig.

4 hvor L er 0,5%. Som beskrevet nærmere nedenfor har denne fiberen en nullspredningsbølgelengde på 1305 nm og en sperrebølgelengde på 1120 nm. Siden stigningen for kurven 56 ikke er så stor som den til kurven 54, kan ikke fiberen karakterisert ved kurven 56 tilveiebringe lav-spredningsdrift over en større båndbølgelengde. Fiberen til kurven 56 er dessuten mer praktisk ved at den kan med-føre en lavere systemdempning og større kjernediameter så vel som svært gode spredningskarakteristikker.

Kurvene 58 og 60 som representerer bølgelengdespredningen til fibere som har en a = 1-profil, er medtatt for sammen-ligningsformål. A-verdiene til fibrene vist ved hjelp av kurvene 58 og 60 er henholdsvis 1,0% og 1,3%. Det skal bemerkes at nullspredningsskjæringen av bølgelederspred-ningskurven vil forekomme ved omkring 1300 nm for denne fibertypen kun når A er gjort uakseptabel lav.

På fig. 6 viser kurvene 64 og 64', som dubliserer material-spredningskurvene 50 og 50' på fig. 5, faktumet at stor bølgelederspredning er nødvendig for nullspredningsdrift ved bølgelengder på omkring 1500 nm eller lengre. Kurvene 70 og 72 representerer fibre med en o = 1 brytningsindeks-profil og A-verdier på henholdsvis 1,0% og 1,3%. Kurvene

66 og 68 er for fibre karakterisert av kurven 44 på fig.

4 og har A-verdier på henholdsvis 1,0% og 1,3%. Fiberen som korresponderer med kurven 66 vil tilveiebringe null-spredningsdrif t ved omkring 1550 nm. Det skal bemerkes at et praktisk system kunne ikke bli konstruert for drift ved 1550 nm dersom fibre av den typen karakterisert ved kurvene 70 og 72 blir anvendt, siden A-verdien vil måtte være høyere enn 1,3%.

Kurvene på fig. 4-6 kan bli frembragt på et antall måter av fagmannen på området. Bølgeligningene kan bli løst for en gitt fiberbrytningsindeksprofil i samsvar med teknikken beskrevet i publikasjonene: C. Yeh et al. "Computing the Propagation Characteristics of Radially Stratified Fibers: an Efficient Method", i Applied Optics, vol. 16, 1977, s. 483-493 og L.G. Cohen et al. "Correlation Between Numerical Predictions and Measurements of Single-Mode Fiber Dispersion Characteristics", i Applied Optics, vol. 19,

1980, s. 2007-2010. Fibrene kan alternativt bli fremstilt og spredningen målt i samsvar med teknikken beskrevet i publikasjonene: L.G. Cohen et al. "A Universal Fiber Optic (UFO) Measurement System Based on a Near IR Fiber Råman Laser", IEEE Journal of Quantum Mechanics, vol. QE-14,

1978, s. 855 og C. Lin et al. "Pulse Delay Measurements in the Zero-Material Dispersion Region for Germanium and Phosphorus Doped Silica Fibers", i Electronics Letters,

vol. 14, 1978, s. 170-172.

Optiske bølgelederfibre som har kjernebrytningsindeksprofiler i samsvar med foreliggende oppfinnelse kan bli fremstilt ved vanlig dampavsetningsprosesser. Et teoretisk eksempel vil bli gitt for å vise en metode for fremstilling av en fiber konstruert for drift ved 1315 nm. En slik prosess som den beskrevet i US patent nr. 4.217.027 kan bli anvendt. Det skal henvises til fig. 1 og 2 for beskrivelse av de forskjellige sjiktene avsatt ved dannelsen av forformen, idet de skal bemerkes at fig. 1 er et tverrsnittriss av den resulterende fiber. Et smeltet silisiumoksydrør ble anvendt som substrat, hvilke rør danner ytre optiske kappesjikt 18. Sjiktet 18 kan virke som optisk kappesjikt med brytningsindeks n.>, men det er foretrukket at et sjikt 16 med brytningsindeks n2 redusert under det til det optiske kappesjiktet 18 blir anvendt slik at mindre dopemiddel-konsentrasjon er nødvendig i kjernen for tilveiebringelse av en gitt verdi for A. Dette medfører en lavere materialspredning, som således gjør det lettere å tilveiebringe en verdi X o som er lik eller er mindre enn omkring ^ 1315 nm. Sjiktet 16 kan innbefatte silisiumoksyd dopet med omkring

1 mol-% fluor. Opptil 1 mol-% P2°5 kan bl:"L tillagt sjiktet 16 for å senke mykningspunkttemperaturen til det sjiktet som derved forbedrer prosessen. Det ytre kjerneområdet 12 er dannet ved avsetning av et sjikt av silisiumoksyd dopet med omkring 3 mol-% GeC^ på den indre overflaten av sjiktet 16. Brytningsindeksreduksjonssjiktet 14 er dannet ved avsetning av et sjikt på silisiumoksyd dopet med omkring 1,7 mol-% fluor. Til slutt blir det sentrale kjerneområdet 10 dannet ved avsetning av et annet sjikt med silisiumoksyd dopet med omkring 3 mol-% GeG^ •

Denne forformen blir kollapset og trukket inn i en optisk bølgelederfiber med følgende karakteristikker. Radien til kjernen 12 er 6,2 um. Området 14 med redusert brytningsindeks har en ytre diameter på 5,6 um og en indre diameter på 3,6 um. Området 16 til det reduserte brytningsindeks-optiske kappematerialet skulle ha en radius større enn omkring 15 um. Brytningsindeksene n^, n^ og n^ er 1,463, 1,456 og 1,4508 henholdsvis. Sperreverdien V"c til den normaliserte frekvensen er omkring 5,0 og sperrebølge-lengden Ac er omkring 1115 nm. Den relative brytnings-indeksforskjellen A er 0,5%. Punktstørrelsen wq er omkring 3,7 um. Bølgelederspredningskarakteristikken for denne fiberen er representert ved kurven 56 på fig. 5. Det skal bemerkes at kjerneradien på 6,2 um er nesten to ganger kjerneradien til en sammenlignbar trinnindeksfiber som har ingen brytningsindeksreduksjon i kjernen.

Claims

1. Optisk bølgeleder av enkel-modustypen innbefattende en kjerne (10, 12, 14; 19a, 19b, 22, 24, 30, 32) av transparent materiale med en maksimal brytningsindeks n^ og en radius a, og et sjikt av transparent optisk kappemateriale (16; 20, 21;

26, 28) på den ytre overflaten til kjernen, idet brytningsindeksen t\ 2 til den optiske kappen er mindre enn n^, karakterisert ved at kjernen innbefatter et område (14, 22, 30, 32) med redusert brytningsindeks, idet den indre radiusen a1 til området (14, 22, 30, 32) er større enn 0 og den maksimale radiusen a0 til området (14, 22, 30, 32) er mindre enn a, idet verdiene for n±, n2, a± og a0 er slik at et enkel-modussignal kan bli samtidig forplantet gjennom alle områdene til kjernen.

2. Bølgeleder ifølge krav 1, karakterisert ved at størrelsen (n1-n2)/(n1-n3) ikke er større enn omkring 2,0, hvor n3 er den minimale brytningsindeksen til området (14, 22, 30, 32) med redusert brytningsindeks.

3. Bølgeleder ifølge krav 2, karakterisert ved at kjernen har en hovedsakelig jevn brytningsindeks i det indre og ytre området (19a, 19b) hvor radiusen er mellom null og a1 og mellom ag og a.

4. Bølgeleder ifølge krav 2, karakterisert ved at kjernen har en brytningsindeks som er radialt inhomogen i de indre og ytre områdene (24) hvor radiusen er mellom null og a^ og mellom ag og a.

5. Bølgeleder ifølge krav 4, karakterisert ved at brytningsindeksen til i det minste det indre området av kjernen varierer med radiusen r i samsvar med ligningen n(r)=ni[l-A(r/a)a], hvor ot er en parameter mellom null og uendelig og hvor

6. Bølgeleder ifølge krav 5, karakterisert ved at brytningsindeksen til både det indre og ytre område (24) til kjernen varierer i samsvar med ligningen

7. Bølgeleder ifølge krav 1, karakterisert ved at den har et sentralt anordnet område med en brytningsindeks n^ og radius a-^ omgitt av første og andre område med økende radius, som har følgende brytningsindeks og radier n3, ag og n^', a, henholdsvis, hvori idet området til radiusen a er omgitt av en optisk kappe innbefattende et indre, redusert optisk kappeområde med en brytningsindeks n2 og radius rred.opt# kappe og et ytre optisk kappeområde med en brytningsindeks nQpt.kappe°9 radius ropt.kappe hvor idet spredningskarakteristikken til bølgelederen bestemmes av alle områdene til kjernen og den optiske kappen.

8. Bølgeleder ifølge krav 7, karakterisert ved at det ytre optiske kappeområdet er det ytre området til bølgelederen.

9. Bølgeleder ifølge krav 1, karakterisert ved at referansebrytningsindeksprofilen til enkel-modusbølgelederen innbefatter brytningsindeksene n, og n2 og radiusene a1( ag og a slik at: (a) bølgelederen er relativt fri for mikrobøyetap og (b) bølgelederen fremviser en bølgelederspredningskarak-teristikk som er slik at:

(1) bølgelederspredningen er relativ jevn i forhold til bølgelengden slik at bølgelederen er ufølsom overfor fremstillingstoleranser, og

(2) bølgelederspredningen er relativt stor ved bølge-lengder større, enn 1400 nm slik at store verdier av materialspredning kan bli fullstendig annullert.

10. Bølgeleder ifølge krav 1, karakterisert ved at brytningsindeksprofilen til enkel-modusbølge-lederen er slik at bølgelederen fremviser total spredning over et bredt område av bølgelengdene som innbefatter null-materialespredningsbølgelengden og er relativt fri for mikrobøyetap.

11. Bølgeleder ifølge krav 2, karakterisert ved at området (30, 32) til redusert brytningsindeks separerer kjernen i et sentralt lokalisert område (24) med en maksimumsbrytningsindeks n^ og et andre ringområde (24) med en brytningsindeks større enn n3, idet brytningsindeksen til det sentralt lokaliserte området avtar med økende radius, idet det optiske kappematerialet har en brytningsindeks n2 som er mindre enn brytningsindeksen til det andre ringformede området (24).

12. Bølgeleder ifølge krav 11, karakterisert ved at det optiske kappematerialet med brytningsindeks n2 er omgitt av en ytre optisk kappe som har en brytningsindeks større enn n2.

13. Bølgeleder ifølge krav 1, karakterisert ved at området med redusert brytningsindeks adskiller kjernen i et indre område med en maksimumsbrytningsindeks n± og et ytre område (19b) med brytningsindeks mindre enn n^, idet den optiske kappen innbefatter et ytre område som har en brytningsindeks nDpt.kappe som er mindre enn det til det ytre området av kjernen og et område mellom kjernen og den optiske kappen som har en brytningsindeks n2 som er mindre enn nopt.kappe» idet brytningsindeksen n3 til området med redusert brytningsindeks er mindre enn n2.