NO843957L - Fremgangsmaate for fremstilling av laminert enkeltpolarisasjonsfiber - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører optiske fibere. Nærmere bestemt vedrører den en fremgangsmåte for fremstilling av en enkelt-modus optisk fiber hvor kjernen er dannet av tynne lag, hvor nabolag har forskjellig brytningsindeks.

I visse anvendelser av enkelt-modus optisk bølgelederfibere, f.eks. gyroskoper, sensorer o.l., er det viktig at det optiske signal som overføres beholder polarisasjonskarakteristikken for inngangslyset i nærvær av ytre depolariserende perturba-sjoner. Dette krever at fiberen har en asimutal asymmetri i brytningsindeksprofilen. U.S. patentsøknad S.N. 499,898, inngitt 1. juni 1983, beskriver en fiber, hvor kjernen er dannet av et stort antall tynne lag av transparent materiale, hvor nabolag har forskjellig brytningsindeks. Det ville være fordelaktig å fremstille kjernen av en slik fiber ved en kjemisk dampavsetnings(CVD)teknikk, slik at fiberen er egnet for over-føring av optiske signaler over lange avstander.

Fremgangsmåter for fremstilling av optiske fibere som har

en asimutal asymmerti i brytningsindeksprofilen er beskrevet i U.S. patent nr. 3,980,459 og 3,982,916 og i U.S. patent-

søknad S.N. 500,004, inngitt 1. juni 1983. Ett eller flere lag fremstilles på den indre overflaten av et substratrør ved å la reaktantdamp strømme gjennom røret, varme opp røret og dampblandingen det inneholder med en bevegelig varmekilde utenfor røret, slik at en suspensjon av glasspartikler dannes inne i substratrøret, partiklene beveger seg med strømmen og smeltes slik at de danner en kontinuerlig glass-avsetning på

den indre overflaten. En asymmertisk struktur fremstilles ved å føre inn en stav i substratrøret eller ved å varme substrat-røret asymmetrisk, slik at glass-partiklene fortrinnsvis avsettes på et spesielt område av røret.

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en fremgangsmåte for fremstilling av en optisk fiber-preform som har et asimutalt asymmetrisk kjerneområde som består av tynne lag av glass, hvor nabolag har forskjellige

fysiske og/eller optiske karakteristika.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en optisk fiber. En slik metode innbefatter konvensjonelt trinnene med tilveiebringing av en forlenget kjernestruktur og påføring av et belegg av cladding-glass- \ partikler til kjernestrukturen. Strukturen fremstilt på denne måte konsolideres og trekkes til et optisk fiber. I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er trinnet med tilveiebringelse av en kjernestrukturkarakterisert vedat det innbefatter fremstilling av en laminert glass-struktur.

på et substrat, hvor naboglass-lag har forskjellig brytningsindeks, og deretter oppbryting av minst én kjernestruktur fra substratet, hvor glass-lagene er asimutalt asymmetriske.

Oppfinnelsen illustreres nærmere ved de vedlagte figurer. Figurene 1 og 2 viser påføringen av suksessive lag av glass-sot på en spindel. Figur 3 er et tverrsnitt av en konsolidert kjernepreform som viser plasseringen av noen av de utborede delene av kjernen som kan fjernes fra denne. Figur 4 viser påføringen av cladding-sot på en utboret kjernedel.

Figur 5 er et tverrsnitt av et konsolidert emne.

Figur 6 er et tverrsnitt av en konsolidert kjernepreform som viser stykkene som kan skjæres ut av denne. Figur 7 viser påføring av et belegg av cladding-sot til en kjernedel kuttet ut fra preformen i figur 6. Figur 8 illustrerer et skrått bruddstykke av påføringen av et sotbelegg til et substrat under fremstillingen av en plan kjernepreform. Figur 9 er et tverrsnitt av en konsolidert plan preform. Figur 10 er et tverrsnitt av en laminert kjernestruktur fremstilt ved å fjerne substratet fra preformen i figur 9. Figur 11 er et tverrsnitt av en modifisert konsolidert plan preform. Figur 12 er et tverrsnitt av en preform fremstilt ved å deponere glass-lag på den indre overflaten av et rør, og viser områder av kjerneutborede deler som kan fjernes fra denne.

Figurene 13 og 14 er tverrsnitt av sirkulære og plane,

porøse preformer, hvor deler kan brytes av og deretter konsolideres til kjernestrukturer.

Det bør bemerkes at tegningene er illustrerende og symbolske for den foreliggende oppfinnelse, og at hensikten ikke er å antyde målestokk eller relative størrelser for de elementene som vises.

Glass-partiklene det he.r refereres til som sot fremstilles

i en anordning som f.eks. en flammehydrolyse-brenner. Soten rettes på et substrat som f.eks. en sylinderisk spindel eller et plant lag. Ved å forandre sammensetningen av soten, kan det bygges opp en lagvis struktur hvor nabolag har forskjellig brytningsindeks. Av praktiske grunner kan annet hvert lag ha samme brytningsindeks, men dette er ikke nødvendig. Det er bare nødvendig at nabolag har forskjellig brytningsindeks. Etter at et tilstrekkelig antall lag er bygget opp, konsolideres soten slik at det dannes en tett glass-gjenstand fri for korngrenser. Når et sylindrisk substrat anvendes som spindel, fjernes det vanligvis før konsolidering, selv om fjerning av spindel ikke er nødvendig. Når et plant substrat benyttes, kan det være mer hensiktsmessig å konsolidere soten på substratet og deretter fjerne substratet ved sliping,

etsing e.l. Fra den resulterende sirkulære eller plane gjenstand dannes det én eller flere forlengede, laminerte kjernestrukturer hvor lagene strekker seg gjennom hele lengden av preformen. Hver kjernestruktur settes inn i en dreiebenk og roteres og translateres relativt en innretning for sotavsetning som påfører et belegg av cladding-sot. Når det her refereres til translasjon av et substrat relativt en sotstrøm, betyr dette translasjon av substratet, translasjon av sotstrømmen, eller en eller annen kombinasjon av disse. Den resulterende kompositt-preformen kan trekkes direkte til en optisk fiber, eller den kan først konsolideres til en endelig preform som så trekkes til en fiber. Konsolideringen utføres fortrinnsvis i nærvær av et halogen, som f.eks. klor, som tørker soten samtidig som den sintrer.

Den resulterende fiber en enkelt-polarisasjons enkelt-

modus optisk bølgeleder av den type som beskrives, i den tidligere nevnte U.S. patentsøknad S.N. 499,898. En slik fiber opprettholder inngangspolarisasjonen bare dersom kjernelaget har en tykkelse som er mindre enn bølgelengden A av lyset som forplanter seg gjennom den. En slik tykkelse kan oppnås ved å kontrollere tykkelsene av de avsatte sotlag og ved å trekke eller forlenge disse lagene tilstrekkelig fra tidspunktet for sotavsetning til den endelige fiber dannes. F.eks. en kjerne boret ut av en kjernepreform som har en diameter større enn 10 mm kan varmes og trekkes til en stav eller en overgangs-fiber som har et tverrsnitt på ca. 4 - 10 mm før sot-claddingen påføres. Sot-claddingen avsettes så i tilstrekkelig tykkelse til å sikre at tykkelsen av hvert lag i den resutlerende optiske fiber er mindre enn X . Trinnene cladding og trekking kan utføres så mange ganger som det kreves for å oppnå den ønskede lagtykkelse.

I stedet for å avsette sotlag, hvor etterfølgende lag har forskjellig brytningsindeks, er det mulig å trekke fordel av den variasjon i sammensetnig og i brytningsindeks som natrulig finner sted under avsetningen av en lagformet sot-struktur. Som beskrevet i publikasjonene N. Yoshioka et al.

"Grated Index Profile Formation and Transmission Characteristics og VAD Fiber", paper No. 2, 6th ECOC, York, United Kingdom, 1980, side 10 - 13 og Okamoto et al.

Applied Optics, Vol. 20, No. 13, 1. juli 1981, side 2314 - 2318, avhenger konsentrasjonen av et oksyd-dopemiddel som f. eks. GeC>2 i et avsatt sotlag, bl. a., av temperaturen på substratet. Når sotstrømmen fra en flammehydrolyse-brenner beveger seg langs substratet, er temperaturen på substratet ved bakre del av sotstrømmen høyere enn temperaturen i for-kanten av strømmen. Denne temperaturvariasjonen gir variasjon i sammensetning i hvert lag av avsatt sot. Virkningen av slike variasjoner i sammensetning innen et enkelt sotlag er at det dannes en struktur som har alternerende lag av høy og lav brytningsindeks. Hvis denne effekten ikke gir stor nok forksjell i brytningsindeks mellom områdene med høy og lav indeks i et avsatt lag, kan en kjerne fremstilt ved denne fremgangsmåten anvendes i en fiber som har ekstra utstyr for opprettholdelse av polarisasjonskarakteristikken, som f.eks. stress-staver på diamentalt motsatte sider av kjernen, en elipseformet indre cladding omgitt av en ytre stress-cladding, e.l.

Det følger en mer detaljert beskrivelse av forskjellige fremgangsmåter for fremstilling av laminert kjerne, enkelt-modus optiske fibere ved CVD-teknikker. Siden de resulterende fibere er fremstilt fullstendig av damp-avsatt glass, er svært lave verdier for attenuasjon mulig.

En porøs preform kan fremstilles i overensstemmelse med fremgangsmåten illustrert i figurene 1 og 2. Et håndtak 10 av den type som beskrives iU.S. patent nr. 4 ,289 , 552 , kan be- ■ nyttes. Håndtaket 10 er en sirkulær del som har en slepen glass-sammenføyning 11 i den ene enden. Enden med størst diameter i den avsmalnede spindelen 12 strekker seg gjennom håndtaket 10 og festes til dette ved hjelp av innleggene 13. Endene av spindelen monteres i en dreiebenk hvor den roteres og translateres som antydet ved pilene. Spindelen kan først belegges med karbonsot, slik at fjerningen av sot-preformen gjøres enklere.

Brenselgass og oksygen eller luft tilføres brenneren 16 fra

en kilde (ikke vist). Denne blandingen brennes til en flamme som emitteres fra brenneren. En gass-dampblanding oksyderes inne i flammen og danner en sotstrøm 17 som rettes mot spindelen 12. Egnede innretninger for levering av gass-dampblandingen til brenneren er velkjente; for en beskrivelse av slike innretninger refereres til U.S. patent nr. 3,826,560, 4,148621 og 4,173,305. For en beskrivelse av egnede brennere, refereres til U.S. patent nr. 3,565,345, 3,698,936 og 4,165,223. Innretningen for sotavsetning 16 kan også innbe-fatte dyser som beskrevet i U.S. patent nr. 3,957,474, som emitterer reaktantdamper som oppvarmes ved hjelp av f.eks.

en laserstråle, slik at en sotstrøm dannes.

Et første belegg 14 av sot påføres spindelen 12 mens den roteres og translateres for å oppnå uniform avsetting av soten. Generelt utgjøres hver belegging av glass-sot av et stort antall lag av sot, hvor hvert lag dannes ved en enkelt passasje av brenneren langs lengden av spindelen 12. Belegget 14 kan bestå av et materiale med lav utvidelseskoeffisient som f.eks. rent SiG^, som beskrevet i U.S. patent nr. 4,344,670, for å øke styrken av preformen. Et belegg 18 av egnet sammensetning for fremstilling av et av kjernelagene avsettes over belegget 12. Som vist i figur 2 tilsettes ytteligere belegg 19, 20 og 21 over belegget 18. Annethvert lag kan ha samme brytningsindeks og separeres

ved lag av forskjellig brytningsindeks. Mer spesifikt kan lagene 18 og 20 ha en første verdi på brytningsindeksen, og lagene 19 og 21 kan ha en annen verdi på brytningsindeksen, forskjellig fra den første verdien. Ytterligere belegg av forskjellig brytningsindeks kan avsettes inntil en porøs kjerne-preform 22, som har det ønskede antall belegg, er dannet.

I overensstemmelse med velkjent praksis gjøres brytningsindeksen i beleggene 18 og 20 forskjellig fra den i beleggene 19 og 21 ved å forandre sammensetningen av soten som produ-seres i flammen 17. Dette kan oppnås ved å forandre konsentrasjonen eller typen av dopematerialet som tilsettes i flammen, eller ved å utelate dopematerialet.

Etter avsetning av partikkelformet sotmateriale i den utstrekning det kreves for å fremstille en porøs kjerne-preform 22, kan spindelen 12 fjernes fra oppsatsen ved å trekke den ut ved håndtaket 10, derved etterlates en longitudinal åpning. Håndtaket 10 tilveiebringer en støtte for etterfølgende håndtering og bearbeidelse.

Den slepne glass-forbindelsesdelen på håndtaket 10 festes

i en komplimentær slepet glass-tilkopling, derved kan tørke-gass føres gjennom håndtaket 10, inn i åpningen i preformen, og ut gjennom hulrommene i preformen. Tørke- og konsoli-deringstrinnene kan utføres i overensstemmelse med beskrivelse i U.S. patent nr. 4,125,388. Som beskrevet i nevnte patent kan tørkingen utføres før eller under konsolideringstrinnet. Selv om tørkingen gjøres enklere ved å fjerne spindelen fra sot-preformen, slik at det tilveiebringes en åpning som tørke-gassen kan strømme gjennom, kan sot-preformen konsolideres på spindelen. Hvis spindelen skal forbli i strukturen under konsolidering, behøver man ikke å anvende håndtaket 10.

Etter konsolideringen forblir åpningen 35 vanligvis i den konsoliderte kjerne-preformen 32, som vist i figur 3. Hvis et sotbelegg med lav utvidelseskoeffisient 14 benyttes, danner den et glasslag med kompresjonsspenning 25. Sotbeleggene 18 og 20 danner glasslag 26 og 28 som har en gitt brytningsindeks, og beleggene 19 og 21 danner glasslagene

27 og 29 som har en brytningsindeks forskjellig fra den gitte brytningsindeks. Også vist i figur 3 er lagene 30 og 31

som representerer ekstralag som kan fremstilles ved å avsette ekstra sot-belegg av egnet sammensetning. Brytninsindeksene

i lagene 30 og 31 kan være den samme som i lagene henholdsvis 28 og 29.

Som antydet ved de prikkede sirklene i figur 3 kan flere longitudinale kjerne-strukturer 33, 34 bores ut fra den konsoliderte preform 32. Det bemerkes at krumningen for hvert av lagene øker med avtagende radius for laget innen den konsoliderte preform 32. D.v.s. at krumningen innen en utboret kjernedel kan reduseres ved å anvende en større spindel. Hver utborede kjernedel etses og renses, og endene av delen monteres i en dreiebenk hvor den roteres og translateres mens et belegg av sot-cladding avsettes på overflaten. Diameteren av hver utboret kjernedel av preformen er fortrinnsvis i området fra 4 — 10 mm. Hvis diameteren av en utboret kjernedel er større enn 10 mm, kan det være ønskelig å trekke den ved en trekkeprosess tilsvarende den som anvedes for trekkingen av den endelige_ optiske '• fiber for å redusere diameteren til en verdi innenfor det tidligere nevnte området. Mens kjernestrukturen 33 roteres og translateres, avsettes et belegg 37 cladding-sot på den ved en konvensjonell flamme-hydrolyseprosess tilsvarende den som beskrives i U.S. patent nr. 3,737,292 og 4,165,223. Sammensetningen av sotbelegget 37 er slik at brytningsindeksen i cladding-glasset i den resulterende fiber vil være lavere enn den gjennomsnittlige brytningsindeks i kjernelagene.

Cladding-laget som er fremstilt ved flammehydrolyse er porøst

i form og må oppvarmes for å smelte eller konsolidere til et glasslag som er fritt korngrenser. Konsolideringen utføres fortrinnsvis ved gradvis å føre kompositt-legemet 38 inn i en konsolideringsovn som beskrevet i U.S. patent nr. 3,933,454. En tørkegass som f.eks. klor føres fortrinnsvis gjennom ovnen under konsolideringen av sot-claddingen.

Den resulterende konsoliderte preform settes inn i en trekke-ovn hvor minst en ende oppvarmes til en temperatur som er tilstrekkelig høy til at en fiber kan trekkes i overensstemmelse med vanlig praksis. Preformer med høyt innhold av silisium dioksyd oppvarmes til ca. 2000°C. Denne strukturen kan så trekkes til den endelige firberdiameter. Som vist i figur 5, innbefatter den resulterende fiber 40 en kjerne 41 som er fremstilt av alternerende lag 42 og 43 av glass som har forskjellig brytningsindeks. Tykkelsene av lagene 42 og 43 må være mindre enn bølgelenden av lyset som forplanter seg gjennom fiberen for at fiberen skal ha de fordelaktige polarisasjonsbevarende egenskapene beskrevet i den tidligere nevnte U.S. patentsøknad S.N. 499,898.

Figur 6 viser en utførelse hvor en konsolidert kjernepreform 47 skjæres ved hjelp av en diamantsag e.l. langs de prikkede linjer,, slik at det dannes et stort antall kjernestrukturer av longitudinell utstrekning 48 og 49, hvor hver av dem består av et stort antall lag 50 og 51. Brytningsindeksen av lagene 50

er forskjellig fra den fra lagene 51. De skarpe kantene av en kjernestruktur kan fjernes ved sliping eller etsing, dette trinnet er valgfritt.

Med referanse til figur 7 monteres kjernestrukturen 49 i en dreiebenk (ikke vist). Som i det foregående eksempel er den gjennomsnittlige tverrsnittsdiameter av kjernestrukturen 49 fortrinnsvis mellom 4 mm og 10 mm. I overensstemmelse med en fremgangsmåte for fremstilling av cladding-laget, avsettes de longitudinelle strips 52, 53, 54 og 55 først på sideveggene av kjernestrukturen 49 for å fremskynde dannelsen av en sirkulær ytre cladding. Mens dreiebenken står i ro gjør brenneren 16

et tilstrekkelig antall longitudinelle passasjer . slik at sot-laget 52 dannes. Kjernestrukturen 49 roteres 90°, og et andre sotlag 53 avsettes. Dette gjentas to ganger til og stripsene 54 og 55 avsettes. Kjernestrukturen 49 roteres så kontinuerlig og traverseres longitudinelt relativt brenneren mens et ytre lag av cladding-sot avsettes som beskrevet i forbindelse med figur 4.

Trinnene med avsetning av stripsene 52, 53, 54 og 55 av cladding-glass kan utelates uten at det i for stor grad påvirker geometrien av den resulterende fiber. Hvis det ytre cladding- laget avsettes direkte på kjernestrukturen 49, antas det at god sirkularitet av den ytre overflaten av soten oppnås når den ytre diameter av sotbelegget er tilstrekkelig, i forhold til størrelsen på kjernen, til at den resulterende fiber fungerer som en enkelt-modus fiber. Den resulterende kompositt-preform konsolideres slik at det dannes et trekke-emne, som ikke nødvendigvis er sirkulært hvis lagene 52 til 55 ikke er pålagt, eller hvis de er pålagt på en slik måte at de ikke utbalanserer det opprinnelige avviket fra sirkularitet på kjernestrukturen 49. Størrelsen på avviket fra sirkularitet for den ytre overflaten av det konsoliderte emnet, avtar med økende mengde ytre cladding. Under trekking av fiber fra det resulterende konsoliderte trekke-emne, vil overflatespenningen avrunde den ytre overflate.

En utførelse hvor lagene dannes på et plant substrat 59, er

vist i figur 8. To sotbelegg 59 og 60 er avsatt på substratet 58, og et tredje sotbelegg 61 avsettes av brenneren 16. Brytningsindeksen for belegg 61 er den samme som for belegg

59, men forskjellig fra den/for belegg 60. Substratet 58

kan fremstilles fra et hvilket som helst velegnet materiale som f.eks. glass, keramikk e.l., hvor egenskapene er kompatible med de for de avsatte belegg.

Substratet 58 monteres hensiktsmessig i banen for strømmen 17

og translateres både forover og bakover såvel som fra side til side for å gjøre det mulig å påføre et belegg 61 over det tidligere avsatte belegg 60. Egnede innretninger for translasjon av substratet 58 i begge retninger kan være en hvilken som helst kjent innretning som kan oppfylle dette formålet, som f.eks.

en fresemaskinseng eller en dobbeltmotorisert plattform med fast spenningsanordning for substratet. Grensene for trans-lasjonsbevegelsene kontrolleres ved mikrobrytere forbundet med reverserende driftsystemer for motoren.

Det er underforstått at en forlenget båndbrenner som gir en

lang sotstrøm kunne vært benyttet i stedet for brenneren som

vist på tegningen, derved ville det bare vært nødvendig å translatere substratet i én retning. Videre kunne det vært anvendt et stort antall brennere plassert i en rekke, også

dette ville bare krevd translasjon i én retning. Et stort antall brennere plassert i egnet avstand over hele arealet av substratet hvor man ønsker å påføre et belegg, ville eliminere behovet for translasjon av substratet fullstendig.

Når sotbeleggene påføres ved hjelp av flammehydrolyse, må den avsatte sot sintres enten samtidig med avsetningen eller ved en etterfølgende operasjon, slik at det tilveiebringes et uniformt og tett materiale. Hvis soten ikke konsolideres under avsetningen, kan et sotbelegg konsolideres og'den ytre overflaten, om nødvendig, bearbeides, før det neste' sotbelegget påføres. Alternativt kan alle sotbeleggene konsolideres samtidig. Som diskutert ovenfor utføres konsoliderings-prosessen fortrinnsvis i en atmosfære som inneholder en tørke-gass.

En konsolidert preform er vist i tverrsnitt i figur 9. Tette glass-lag 63 til 69 er avsatt på en plan overflate av substratet 58. Annethvert avsatt lag 63, 65, 67 og 69 kan ha en første-verdi for brytningsindeksen, og brytningsindeksen i lagene 64, 66 og 68 kan ha en annenverdi som er forskjellig fra den første verdien.

Substratet 58 kan fjernes ved sliping, etsing e.l., slik at den laminerte strukturen vist i figur 10 dannes. Denne laminerte strukturen kan deles ved hjelp av f.eks. en diamantsag langs

'de prikkede linjene, slik at det dannes et stort antall laminerte kjernestrukturer 70, 71 og 72. Disse kjernestrukturene kan plasseres i en dreiebenk og utstyres med et lag av cladding-

sot som beskrevet i forbindelse med figur 7. Før en laminert kjernepreform 70 belegges med cladding-sot, kan tverrsnitt-strukturen av preformen avrundes ved sliping eller ved ned-dykking i en slipeslurry eller et annet medium som fortrinnsvis fjerner kantene av preformen når preformen roteres langs den longitudinelle aksen. En slik fremgangsmåte er kjent som senterløs

sliping. Det kan følgelig fremstilles en rekke forskjellige tverrsnittsformer, herunder elipseformet og sirkulær.

Hvis et smalt, langt, |plant substrat 81 anvendes, kan en konsolidert planpreform av typen vist i figur 11 fremstilles. Etter at substratet 81 er fjernet, gjenstår en enkelt laminert kjernepreform 82. I denne utførelsen elimineres nødvendigheten av å dele opp en konsolidert preform i et stort antall kjerne-strukturer.

Som vist i figur 12 kan en laminert glass-gjenstand også fremstilles ved å avsette glass-lagene 84 til 89 på den indre overflaten av et glass-rør, som beskrevet i U.S. patent nr. 4,298,364. Nabolag har forskjellige brytningsindekser som diskutert ovenfor. Kjernestrukturene 91, 92 og 93 er kjerne-utboringer fra den resulterende gjenstand.

Hvis forskjellen i termisk utvidleseskoeffisient (TCE) mellom nabolag er relativt stor, kan det være fordelaktig å bore ut, eller på annen måte avdele, kjernestrukturene fra en sot-pref orm som ikke er blitt konsolidert. Som vist i figurene 13 og 14 avsettes et stort antall sotbelegg på substratene som er henholdsvis sylindriske og plane. Som antydet ved forskjellig skraveringsgrad, har nabobelegg forskjellige brytningsindekser. Porøse glass-kjernestrukturer 95 og 96 kan bores ut fra sotpreformen i figur 13. Porøse glass-kjernestrukturer 97, 98 og 99 kan sages fra sotpreformen i figur 14. Disse porøse glass-kjernestrukturene konsolideres så og bekles med cladding-glass som beskrevet ovenfor. Den konsoliderte kjernestrukturen kan gis en overflatebehandling som f.eks. sliping, etsing e.l. før claddingen avsettes på overflaten.

Men det her refereres til fremstilling av en porøs preform

ved å rette en strøm av glass-partikler fra en brenner eller dyse mot et substrat, omfatter den foreliggende oppfinnelse også fremstilling av lag av glass-partikler ved å støpe suspensjoner av dampede oksyder. En egnet støpeteknikk beskrives i U.S. patentpublikajson nr. 0084438, publisert 27. juli 1983.

Ved fremstilling av optiske bølgeledere bør materialene i kjernen og claddingen av bølgelederen fremstilles fra et glass som har minimal lysattenuasjon, og selv om enhver optisk glass-kvalitet kan benyttes, er smeltet silisiumdioksyd et spesielt velegnet glass. Av strukturelle og andre praktiske grunner,

er det ønskelig at kjernen og cladding-glasset har like fysiske egenskaper.

For at polarisasjonen skal bibeholdes best mulig bør forskjellen i brytningsindeks mellom nabokjernelag være størst mulig. Det er også viktig å holde forskjellen i termisk utvidelseskoeffisient (TCE) og forskjellen i mykningspunkt mellom nabolag innen rimelige grenser. Hvis f.eks. nabolag var fremstilt av rent SiG^og SiG^dopet med 16 mol-% Ge02ville forskjellen i brytningsindeks for de to sammensetningene være ca. 0,023. Forskjellen i TCE ville være ca. 20 x 10 pr. gad C. En så stor forksjell i TCE kan gi vanskeligheter under fremstillingen ved stor brekkasje under kjerneutboring eller saging av laminerte strukturer. Selv om det foretrekkes at forskjellen i TCE holdes

-7

under 15 x 10 pr. grad C, antas at den virkelige grense for forskjellen i TCE kan være større enn 15 x 10 ^pr. prad C, avhengig av den omhu som legges i oppdelingen av kjernestrukturen og det utstyret som benyttes.

Kjernelagene kan fremstilles fra forskjellige glass-sammensetninger som gir store forskjeller i brytningsindeks, uten en uakseptabel mistilpasning i andre fysiske egenskaper. Hvis sammensetningen av et første kjernelag var Si02dopet med 20 mo-% P2°S °9 sammensetningen av et annet kjernelag var Si02dopet med 20 mol-% B203ville det gi en forskjell i brytningsindeks på ca. 0,033 og en forskjell i TCE på bare ca.

-7

5,5 x 10 pr. grad C. Mykningspunkt-temperaturene for disse to sammensetningene ville også være kompatible. Den beregnede støtlengde for en slik fiber er 1,8 mm ved 632 nm.

Siden forskjellige effekter for tilveiebringelse av bibeholdt polarisasjon er additive, kan det anvendes nabokjernelag som ikke gir en stor forskjell i brytningsindeksen. Når effekten av en slik laminert kjerne kombineres med andre effekter som f.eks. dobbeltbrytning frembrakt av stress-staver, kan en enkelt-modus fiber som har en velegnet lav støtlengde fremstilles. For å oppnå visse optiske egenskaper, som f.eks. overføring med lavt tap ved lange bølgelengder, kan det være ønskelig å anvende rent silisiumdioksyd og silisiumdioksyd dopet med 7 mol-% GeC^som lagmaterialer. Selv om forskjellen i brytningsindeks bare er ca. 0,01, kan dert fremstilles en egnet fiber som bibeholder polarisasjonen ved å kombinere en slik laminert kjerne med stress-staver som beskrevet i U.S.

nr. 4,395,270.

Selv om visse spesifikke sammensetninger er angitt som eksempler, er hensikten ikke å avgrense oppfinnelsen til de angitte sammensetninger. Kjernelagere må fremstilles av glass av høy renhet og nabolag må har forskjellig brytningsindeks. Hvis silisiumdioksyd benyttes som basisglass, finnes det mange egnede materialer ved siden av de som er beskrevet ovenfor, som med godt resultat kan benyttes som dopemiddel for kjernen alene eller i kombinasjon med andre. Disse innbefatter, men begrenses ikke til, titanoksyd, tantaloksyd, tinnoksyd, nioboksyd, zirkonoksyd, aluminiumoksyd og lantanoksyd. Videre er basisglasset ikke begrenset til Si02. F.eks. beskrives metall-halogenidglass for bruk i optisk bølgelederfibere i U.S. patent nr. 4,378,987.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av en optisk fiber innbefatter følgende trinn: tilveiebringelse av en forlenget kjernestruktur, påføring av et lag cladding-glass på kjernestrukturen, og fremstilling av en optisk fiber fra den resulterende preform, karakterisert ved at den forlengde kjernestrukturen tilveiebringes ved tilveiebringelse av et substrat, fremstilling av en laminert glass-struktur på substratet, hvor nabolag har forskjellig brytnings- indekser, og fjernelse av én eller flere asimutalt asymmetriske laminerte kjernestrukturer fra substratet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremstillingstrinnet innbefatter at det avsettes et stort antall lag av glass-sot på substratet, hvor glass-soten innbefatter et basis-glass og minst et dopemiddel som for-andrer brytningsindeksen for basis-glasset, hvor konsentrasjonen av dopemiddelet varierer gjennom tykkelsen av hvert lag; og sintring av glass-lagene slik at det dannes en kjernestruktur, som har et stort antall lag av en førstebrytningsindeks separert ved et stort antall lag av en annen brytningsindeks, som er forskjellig fra den førstnevnte brytningsindeks.

3. Framgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den videre innbefatter oppdeling av kompositten av tett glasslag, slik at det dannes et stort antall kjerne-strukturer .

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at fremstillingstrinnet innbefatter at det rettes en første sotstrøm av en første sotsammensetning mot substratet, substratet beveges relativt til sotstrømmen slik at det dannes et uniformt sotbelegg på substratet, det rettes deretter en annen sotstrøm av en annen sammensetning, forskjellig fra den første sammensetningen, mot substratet, substratet beveges relativt den andre sotstrømmen, slik at det dannes et uniformt belegg på det første belegget, trinnene med å rette første og annen sotstrøm mot substratet gjentas; den nevnte sot konsolideres slik at det dannes tette glasslag, hvor nabolag har foskjellig brytningsindekser, og fjernelse av substratet fra kompositten av tette glasslag.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den videre innbefatter oppdeling av kompositten av tette glasslag, slik at det dannes et stort antall kjerne-strukturer.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilveiebringelsen av substratet innbefatter tilveiebringelse av et sylindrisk substrat, og hvor fremstillings-trinnene innbefatter at det rettes en første sotstrøm av en første sammensetning mot nevnte sylindriske substrat, substratet roteres og translateres, slik at det dannes et uniformt sotlag på substratet, det rettes deretter en annen sotstrøm av en annen sammensetning, forskjellig fra den første sammensetningen mot substratet, substratet roteres og translateres relativt den andre sotstrømmen, slik at det dannes et uniformt belegg på det første belegget, trinnene med å rette første og annen sotstrøm mot substratet gjentas; den nevnte sot konsolideres slik at det dannes tette glasslag hvor nabolag har forskjellig brytningsindeks, og fjernelse av kompositten av tette glass-lag fra substratet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at spindelen forblir i kompositt-strukturen under konsolideringen av sotlagene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tilveiebringelsen av substratet innbefatter tilveiebringelse av et plant substrat, og hvor fremstillingstrinnet innbefatter at det først rettes en første sotstrøm av en første sammensetning mot substratet, substratet beveges relativt sot-strømmen, slik at det dannes et uniformt, plant sotbelegg på substratet, det rettes deretter en annen sotstrøm av en annen sammensetning forskjellig fra den første sammensetningen mot substratet, substratet beveges relativt sotstrø mmen, slik at det dannes et annet uniformt, plant sotbelegg på overflaten av det første sotbelegget, trinnene med å rette første og annen sotstrøm mot .substratet gjentas, slik at det dannes ytterligere sotbelegg, hvor nabobelegg har forskjellig sammensetning.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den videre innbefatter konsolidering av nevnte sot-belegg, slik at det dannes et stort antall tette glasslag hvor nabolag har forskjellig brytningsindeks.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den videre innbefatter at substratet fjernes fra kompositten av tette glasslag.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den videre innbefatter at det fjernes skarpe kanter fra den resulterende kjernestruktur av lamindert,. tett glass.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den videre innbefatter oppdeling av nevnte kompositt av tette glasslag til et stort antall forlengede kjernestrukturer.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at den videre innbefatter at det fjernes skarpe kanter fra den resulterende kjernestruktur av laminert, tett glass.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremstillingstrinnet innbefatter at det avsettes et stort antall lag av glass-sot på nevnte substrat, hvorved den asimutalt asymmetriske kjernestrukturen er porøs, fremgangsmåten omfatter videre konsolidering av hver av de porøse kjernestrukturene, slik at det oppstår kjernestrukturer som innbefatter tett glass.