NO833443L - Optisk fiber med konsentrisk oppbygning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår optiske fibre og særlig optiske fibre med en konsentrisk oppbygning av kjernen, hvor signaler kan overføres gjennom begge kjerner.

Optiske fibre med konsentrisk oppbygning omfatter en sentral eller indre kjerne, omgitt av et primærbelegg, som i sin tur er omgitt av en konsentrisk ytre kjerne, som så er omgitt av et ytre beskyttelsesbelegg. Ved en egnet fastlegging av brytningsindeksene til de ulike kjerner og beskyttelsesbelegg, kan begge kjerner overføre et optisk signal i henhold til prinsippene for intern refleksjon. Slike fibre er blitt benyttet, f.eks. i militære bruksområder, hvor den indre kjernen fører et informa-sjonssignal, mens den ytre kjernen fører et støysignal som hindrer ikke-autorisert adgang til informasjonssignalet. Et eksempel på en slik fiber er vist i US Pat. No. 4.000.416 (Goell).

Et problem med optiske fibre med konsentriske kjerner er krysstalen mellom kjernene, dvs. at lyssignalet fra den ene kjernen blander seg med lyssignalet fra den andre kjernen slik at signalet i den andre kjernen blir forstyrret. Krysstale inn-treffer som en følge av spredd lys som kan opptre på grunn av at signalet er ført inn på en uheldig måte, på grunn av mikro-bøyninger i fiberen og/eller perturbasjoner i fiberen.

Foreliggende oppfinnelse gir en løsning på krysstaleprob-lemet ved å frembringe en optisk fiber med en indre kjerne og en konsentrisk ytre kjerne som er adskilt fra hverandre ved hjelp av et primært beskyttelsesbelegg. Det primære beskyttelsesbelegg omfatter en relativt tynn ringformet eller sylindrisk formet del for oppfanging av lys som overføres fra én kjerne mot den andre. Brytningsindeksen til kjernene er høyere enn for beskyttelsesbelegget, og brytningsindeksen til den relativt tynne lysfanger-ringen er også høyere enn for beskyttelsesbelegget og er fortrinnsvis minst like høy som for kjernene.

Det er funnet ønskelig å anbringe et lysabsorberende materiale i den relativt tynne ringen. Ved hjelp av et slikt materiale vil ikke lys som fanges inn av ringen, overføres langs fiberen.

For å gi en klarere forståelse av foreliggende oppfinnelse vises til nedenstående detaljerte beskrivelse av et utførelses-eksempel, samt til de ledsagende tegninger, hvor - fig. 1 viser et tverrsnitt av en optisk .fiber i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, og - fig. 2 viser en grafisk fremstilling av brytningsindeksen langs tverrsnittet til fiberen vist i fig. 1.

I fig. 1 er den optiske fiber 10, som er konstruert i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, vist med en indre kjerne 12 av et egnet lysoverførende materiale med en brytningsindeks på . Rundt denne kjernen 12 ligger et første beskyttel-seslag 14 fremstilt av et egnet materiale og med en brytningsindeks ^, som er mindre enn brytningsindeksen . Ved slike relative forhold på brytningsindeksene mellom kjernen 12 og beskyttelsesbelegget 14, kan lys overføres langs kjernen ved hjelp av intern refleksjon av lyset ved grenseflaten mellom kjernen og beskyttelsesbelegget.

Rundt beskyttelsesbelegget 14 er det tildannet en annen eller en ytre kjerne 16, som også består av et egnet lysover-førende materiale. Den ytre kjernen 16 er generelt sett konsentrisk i forhold til den indre kjernen 12, og har en brytningsindeks N^, som er høyere enn brytningsindeksen til beskyttelsesbelegget 14. Således holdes kjernen 16 på avstand fra den indre kjernen ved hjelp av beskyttelsesbelegget 14.

Rundt kjernen 16 er det tildannet en annen eller en ytre be-skyttelseskappe 18 som er laget av et egnet materiale og har en brytningsindeks , som er mindre enn brytningsindeksen til kjernen 16. Med høyere enn ^ og N. kan lyset overføres langs den ytre kjernen 16, også her med interne refleksjoner ved grenseflatene.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er det indre beskyttelsesbelegg 14 dannet med en relativt tynn konsentrisk ring 2 0 med lysoverførende materiale med en brytningsindeks N,-, som er høyere enn brytningsindeksen til kjernelaget 14. Med dette arrangementet skiller ringen 2 0 kjernene 12 og 16 og danner en lysbarriere som fanger opp alt lys som måtte brytes fra kjernene inn i beskyttelseslaget. Brytningsindeksen N,. er fortrinnsvis minst like høy som brytningsindeksen til kjernene 12 og 16. Dessuten skal ringen 20 omfatte et materiale som gjør det mulig for ringen å absorbere istedenfor å videresende lyset som fanges opp av dette belegget. Ved at belegget på denne måten absorberer lyset sendes det ikke ut av fiberen ved dennes avslutning og miniserer derved problemene som er forbundet med kobling av fiberen til en mottager.A.'

I fig. 2 er brytningsindeksens profil angitt for en spesiell fiber i henhold til foreliggende oppfinnelse. Brytningsindeksens profil for kjernen 12 har den karakteristiske parabolske form som gjelder for optiske fibre med gradert indeks, og er vist ved . Den økte indeksen N^til ringen 20 befinner seg utenfor den parabolske indeksen til kjernen, og utenfor brytningsindeksen til ringen finnes brytningsindeksen N_ til den ytre kjernen 16. I en foretrukken utførelse av fiberen 10 er kjernene 12 og 16 laget av et høykvalitets glass slik som smeltet siliciumoksyd eller smeltet siliciumoksyd dopet med et egnet materiale som øker dets brytningsindeks. Slike materialer er velkjente innen produksjons-teknikken for optiske fibre og omfatter bl.a. germanium og fosfor. På lignende måte kan beskyttelseslagene 14 og 18 være fremstilt av smeltet siliciumoksyd eller siliciumoksyd dopet med bor eller fluor, idet disse grunnstoffene reduserer brytningsindeksen til siliciumoksyden. Kombinasjoner av lag med siliciumoksyd dopet med ulike materialer for å gi en optisk fiber, er velkjente innen optisk fiberteknikk, og en mer utdypende forklaring av disse forhold skulle ikke være nødvendig for å gi en full forståelse av foreliggende oppfinnelse.

Ringen 2 0 er dopet for å heve brytningsindeksen, den kan f.eks. være dopet med germanium. Ringen er dessuten fortrinnsvis dopet med et materiale som absorberer lys av den aktuelle bølge-lengde, f.eks. bor, kobolt eller nikkel. Slike materialer skulle ikke kreve strålebehandling for å bli absorberende ved den ønskede bølgelengde.

Fiberen 10 kan fremstilles i henhold til en hvilken som helst kjent fremstillingsprosess . ' F.eks. kan en modifisert-kjemisk-dampavleirings- (MCVD) prosess eller en aksiell-damp-avleirings- (VAD) prosess eller en stang-i-rør prosess benyttes. Hvis en MCVD-prosess benyttes, kan det ytre beskyttelsesbelegg 18 være substrat-røret brukt i en slik prosess, eller det kan omgis av dette røret.

Claims (8)

1. Optisk fiber (10) med en indre kjerne (12) for transmisjon av et lyssignal og en konsentrisk ytre kjerne (16) for transmisjon av et annet lyssignal, karakfterisert ved at kjernene er adskilt av et primærbelegg (14) som omfatter en relativt tynn ring (20) for oppfanging av alt lys som eventuelt søker å spre seg fra én kjerne til den andre.

2. Optisk fiber ifølge krav 1,karakterisertved at den relativt tynne ringen (20) omfatter et lysabsorberende materiale for absorbering av alt lys som fanges opp deri.

3. Optisk fiber ifølge krav 1 elller 2,karakterisert vedat brytningsindeksen (^J til primærbelegget (14) er mindre enn brytningsindeksen (N^og N^) for kjernene (12 og 16.

4. Optisk fiber ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat brytningsindeksen (N,-) til ringen (20) er høyere enn for primærbelegget (14).

5. Optisk fiber ifølge krav 4,karakterisertved at brytningsindeksen (N,-) til ringen (20) i det minste er like høy som for kjernene (12 og 16).

6. Optisk fiber ifølge krav 4,karakterisertved at kjernene (12 og 16) og primærbelegget (14) er laget av siliciumoksyd (silika), og at ringen (20) er dopet med lysabsorberende materiale.

7. Optisk fiber ifølge krav 6,karakterisertved at ringen (20) er dopet med materiale som er valgt fra en gruppe materialer som omfatter bor, kobolt eller nikkel.

8. Optisk fiber ifølge krav 1,karakterisertved at et ytre beskyttelsesbelegg (18) omgir den ytterste kjernen (16).