PL237870B3

PL237870B3 - Fibre-optic coupler

Info

Publication number: PL237870B3
Application number: PL415466A
Authority: PL
Inventors: Marek NAPIERAŁA; Marek Napierała; Michał MURAWSKI; Michał Murawski; Anna Pytel; Łukasz SZOSTKIEWICZ; Łukasz Szostkiewicz; Anna MĄKOWSKA; Anna Mąkowska; Michał SZYMAŃSKI; Michał Szymański; Łukasz OSTROWSKI; Łukasz Ostrowski; Marta FILIPOWICZ; Marta Filipowicz; Katarzyna Pawlik; Tomasz NASIŁOWSKI; Tomasz Nasiłowski
Original assignee: Inphotech Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2021-06-14
Also published as: PL415466A1

Description

Przedmiotem patentu dodatkowego do patentu Pat.234839 jest światłowodowy sprzęgacz, pozwalający na budowę elementu optycznego do kontrolowanej adresacji modów. Przy czym przez adresację modu, inaczej multipleksację, rozumie się wprowadzenie sygnału do konkretnego modu stanowiącego osobny kanał do przesyłu sygnału. Demultipleksacja, będąca zabiegiem odwrotnym, polega na odczytaniu sygnału z poszczególnych modów stanowiących kanały do przesyłu sygnałów. Z wykorzystaniem wynalazku możliwe jest zrealizowanie zarówno multipleksacji jak i demultipleksacji.The subject of an additional patent to patent Pat.234839 is a fiber optic coupler, which allows the construction of an optical element for the controlled addressing of modes. The mode addressing, in other words multiplexing, is understood as introducing a signal to a specific module constituting a separate channel for signal transmission. Demultiplexing, which is a reverse operation, consists in reading the signal from individual modes constituting channels for signal transmission. By using the invention, it is possible to perform both multiplexing and demultiplexing.

Współczesne sieci telekomunikacyjne oparte na standardowych jednordzeniowych jednomodowych światłowodach niedługo przestaną być wystarczające ze względu na ich ograniczoną przepustowość. Jedną ze strategii na rozwiązanie tego problemu jest multipleksacja modowa (mode-division multiplexing), która wykorzystuje do transmisji światłowody kilku-modowe (few-mode fibers) gdzie każdy mod jest wykorzystany jako niezależny kanał transmisyjny. Aby możliwe było zbudowanie sieci transmisyjnych opartych na światłowodach kilku-modowych niezbędne jest zastosowanie specjalnych komponentów służących do multipleksacji oraz demultipleksacji modów. Multipleksacja modów polega na połączeniu sygnałów z N standardowych światłowodów jednomodowych i wprowadzeniu ich jako N niezależnych kanałów do światłowodu wielomodowego (kilku-modowego). W tym celu po pierwsze następuje konwersja sygnału z standardowego światłowodu jednomodowego do konkretnego modu, a następnie wprowadzenie wszystkich kanałów do światłowodu kilku-modowego. Przy demultipleksacji następuje odwrotny proces, gdzie N modów w światłowodzie kilku-modowym będących N niezależnymi kanałami zostaje rozdzielone na N wyjść. W związku z powyższym istnieje potrzeba stworzenia urządzenia umożliwiającego multipleksację lub demultipleksację kanałów w światłowodzie kilku-modowym. Dodatkowo konieczne jest, aby tego typu elementy charakteryzowały się niskimi stratami oraz wysoką selektywnością pobudzania modów (high mode selectivity).Modern telecommunications networks based on standard single-core single-mode optical fibers will soon cease to be sufficient due to their limited capacity. One strategy to solve this problem is mode-division multiplexing, which uses few-mode fibers for transmission where each mode is used as an independent transmission channel. In order to be able to build transmission networks based on multi-mode optical fibers, it is necessary to use special components for mode multiplexing and demultiplexing. Mode multiplexing consists in combining signals from N standard single-mode optical fibers and introducing them as N independent channels into a multi-mode (multi-mode) optical fiber. For this purpose, first, the signal is converted from a standard single-mode fiber to a specific mode, and then all channels are introduced into a multi-mode fiber. In demultiplexing, the reverse process occurs where the N modes in a multi-mode fiber being N independent channels are split into N outputs. Accordingly, there is a need for a device enabling the multiplexing or demultiplexing of channels in a multi-mode optical fiber. Additionally, it is necessary for such elements to be characterized by low losses and high mode selectivity.

Kluczowym zadaniem przy multipleksacji modów jest ich selektywne pobudzenie. Jednym ze sposobów (przedstawionych przykładowo w artykule autorstwa R. Ryf, et al., pt. „Mode-division multiplexing over 96 km of few-mode fiber using coherent 6x6 MIMO processing” J. Lightwave Technol. 30, 2012) jest wykorzystanie płytek fazowych albo przestrzennych modulatorów światła (space light modulators, w skrócie SLM), opisanych m.in. w artykule 6. J. Carpenter, et al., „Degenerate Mode-Group Division Multiplexing”, J. Lightwave Technol., 30, 3946-3952 (2012). Inna metoda, oparta na przewężaniu kilku światłowodów jednordzeniowych o specjalnie dobranych parametrach do jednego światłowodu wielomodowego (kilku-modowego), znana jest pod nazwą „photonic lantern” i została przedstawiona m.in. w artykule N. K. Fontaine, et al., „Geometric requirements for photonic lanterns in space division multiplexing,” Opt. Express 20, 2012. Jeszcze inna metoda wykorzystuje optykę zintegrowaną, co opisano m.in. w publikacji I. Giles et al., „Fiber LPG mode converters and mode selection technique for multimode SDM”, IEEE Photonics Technology Letters 24, 2012.A key task in mode multiplexing is their selective activation. One of the methods (presented for example in the article by R. Ryf, et al., Entitled "Mode-division multiplexing over 96 km of few-mode fiber using coherent 6x6 MIMO processing" J. Lightwave Technol. 30, 2012) is the use of plates phase or spatial light modulators (SLM for short), described e.g. in Article 6. J. Carpenter, et al., "Degenerate Mode-Group Division Multiplexing", J. Lightwave Technol., 30, 3946-3952 (2012). Another method, based on the narrowing of several single-core optical fibers with specially selected parameters for one multimode (multi-mode) optical fiber, is known as "photonic lantern" and has been presented, inter alia, in the article by N. K. Fontaine, et al., "Geometric requirements for photonic lanterns in space division multiplexing," Opt. Express 20, 2012. Yet another method uses integrated optics, which was described, among others, by in the publication of I. Giles et al., "Fiber LPG mode converters and mode selection technique for multimode SDM", IEEE Photonics Technology Letters 24, 2012.

Pierwsza metoda selektywnego pobudzania wybranych modów wykorzystuje płytki fazowe lub SLM. W obu wypadkach wiązka światła (zazwyczaj mod podstawowy) trafia na strukturę fazową, czyli transparenty element o zadanym rozkładzie współczynnika załamania, który daje w pewnej odległości za płytką konkretny mod wyższego rzędu. Analogicznie można wykorzystać SLM, który także wprowadza zadane odpowiednie opóźnienie fazowe. W przypadku wykorzystania SLM możliwe jest zaprogramowanie takiego opóźnienia fazowego, które będzie skutkować dowolnym kształtem modu wyższego rzędu, w związku z tym SLM jest bardziej uniwersalny. Obie te metody wykorzystują optykę objętościową przy wprowadzeniu oraz wyprowadzeniu wiązki do i z światłowodu kilku modowego. Niestety sprawia to, że rozmiar tego typu urządzeń, często składających się z wielu elementów jest duży. Jednocześnie cena wynikająca z wykorzystania urządzeń o wysokiej precyzji jest wysoka. Mimo, że ta metoda uważana jest za najprostszą, to obarczona jest ona wysokimi startami. W artykule R. Ryf, et al., „Mode-division multiplexing over 96 km of few-mode fiber using coherent 6x6 MIMO processing” J. Lightwave Technol. 30, 2012 zaprezentowano transmisję z wykorzystaniem multipleksacji kilku modowej do transmisji 6 niezależnych kanałów informacji. Osiągnięto transmisję o prędkości 640 Gb/s na odległość 96 km i ze startami mniejszymi niż 1,2 dB. Przedstawiono także układ do transmisji sygnału w światłowodach kilku modowych, gdzie elementem nadającym wiązce kształt odpowiedniego modu był SLM. W sieciach światłowodowych zastosowanie optyki objętościowej wiąże się z wprowadzeniem strat, nieuchronnie związanych z przejściem od optyki objętościowej do światłowodów włóknistych.The first method to selectively wake up selected modes uses phase plates or SLMs. In both cases, the light beam (usually the basic mod) hits the phase structure, i.e. the banner element with a given refractive index distribution, which gives a specific higher-order mod at a certain distance behind the plate. Similarly, you can use SLM, which also introduces a given appropriate phase delay. When using SLM, it is possible to program a phase delay that will result in any higher order mode shape, therefore SLM is more universal. Both of these methods use volumetric optics to introduce and exit a beam to and from a multi-mode optical fiber. Unfortunately, this makes the size of such devices, often consisting of many elements, large. At the same time, the price resulting from the use of high-precision devices is high. Although this method is considered the simplest, it is burdened with high losses. In the article by R. Ryf, et al., "Mode-division multiplexing over 96 km of few-mode fiber using coherent 6x6 MIMO processing," J. Lightwave Technol. On 30, 2012, transmission with the use of multi-mode multiplexing for transmission of 6 independent information channels was presented. A transmission speed of 640 Gb / s was achieved over a distance of 96 km and with starts less than 1.2 dB. A system for signal transmission in several-mode optical fibers is also presented, where the SLM was the element shaping the beam in the appropriate mode. In fiber optic networks, the use of volumetric optics introduces losses, inevitably associated with the transition from volumetric optics to fiber optics.

PL 237 870 B3PL 237 870 B3

Inna metoda zwana „photonic lantern” opiera się na przewężeniu kilku światłowodów jednordzeniowych o zadanych parametrach, w ogólności różnych (rozmiar rdzenia, współczynnik załamania rdzenia), do momentu aż rdzenie przestają samodzielnie prowadzić światło i powstanie światłowód kilku modowy z zewnętrzną kapilarą wykonaną ze szkła o obniżonym współczynniku załamania, która pełni rolę płaszcza. Poprzez odpowiednie dobranie parametrów światłowodów jednordzeniowych na wejściu można uzyskać zadany mod na wyjściu. Jednocześnie, zależnie od tego, do którego z wejściowych światłowodów jednordzeniowych wprowadzono sygnał, możliwe jest pobudzenie innego modu na wyjściu. Zaletą metody jest wprowadzenie bardzo niskich strat i wykorzystywanie jedynie technologii światłowodowej. Jednakże wyzwaniem jest utrzymanie przesłuchów między modami na niskim poziomie. Aktualnie do transmisji z wykorzystaniem tego typu multiplekserów, ze względu na duże sprzężenie miedzy modami, przy demultipleksacji niezbędne jest elektroniczne przetworzenie sygnału.Another method called "photonic lantern" is based on the narrowing of a few single-core optical fibers with given parameters, generally different (core size, core refractive index), until the cores stop conducting light on their own and a multi-mode optical fiber with an outer capillary made of glass with an outer capillary is created. lowered refractive index, which acts as a mantle. By appropriately selecting the parameters of single-core optical fibers at the input, a given mod at the output can be obtained. At the same time, depending on which of the input single-core optical fibers the signal is inserted into, it is possible to activate another mode at the output. The advantage of the method is the introduction of very low losses and the use of only optical fiber technology. However, the challenge is to keep the crosstalk between mods low. Currently, for transmission with the use of this type of multiplexers, due to the large coupling between the modes, electronic signal processing is necessary during demultiplexing.

W celu selektywnego pobudzenia modów możliwe jest też wykorzystanie optyki zintegrowanej. Istnieją przykładowo konwertery oparte na siatce długookresowej. W artykule I. Giles et al., „Fiber LPG mode converters and mode selection technique for multimode SDM”, IEEE Photonics Technology Letters 24, 2012 przedstawiono ideę takiego urządzenia opartego na siatce długookresowej oraz metodę do jego badania. Innym sposobem wykorzystującym optykę zintegrowaną jest wykorzystanie symetrycznych lub niesymetrycznych sprzęgaczy. Jeszcze innym sposobem na selektywne pobudzenie modów są niesymetryczne struktury planarne w kształcie Y (Y- junction). W artykule J. D. Love and N. Riesen, „Single-, few-, and multimode Y-junctions”, J. Lightwave Technol. 30, 304-309, 2012 zostały zaprezentowane wyniki symulacji dla asymetrycznych struktur tego typu wykorzystanych w celu pobudzenia modów wyższego rzędu.In order to selectively stimulate the modes, it is also possible to use integrated optics. For example, there are converters based on a long-term grid. The article by I. Giles et al., "Fiber LPG mode converters and mode selection technique for multimode SDM", IEEE Photonics Technology Letters 24, 2012 presents the idea of such a device based on a long-term grid and a method for its research. Another way that uses integrated optics is the use of symmetrical or asymmetrical couplers. Yet another way to selectively stimulate the modes are Y-shaped (Y-junction) asymmetric planar structures. In the article by J. D. Love and N. Riesen, "Single-, few-, and multimode Y-junctions", J. Lightwave Technol. 30, 304-309, 2012, simulation results for asymmetric structures of this type used to stimulate higher order modes are presented.

Istnieją przykłady, m.in. w publikacji Sun Hyok Chang et al., „Mode- and wavelength-division multiplexed transmission using all-fiber mode multiplexer based on mode selective couplers”, Opt. Express 23 (2015), wykorzystania światłowodowych sprzęgaczy do multipleksowania i demultipleksowania trzech modów, przy czym rozwiązanie opiera się na zastosowaniu kaskady tradycyjnych sprzęgaczy. Rozwiązanie nie zawiera światłowodów wielordzeniowych ani mikrostrukturalnych, ponadto wykorzystanie tej zasady multipleksacji nie skaluje się łatwo na więcej modów.There are examples including in Sun Hyok Chang et al., "Mode- and wavelength-division multiplexed transmission using all-fiber mode multiplexer based on mode selective couplers," Opt. Express 23 (2015), the use of fiber optic couplers for multiplexing and demultiplexing of three modes, the solution being based on the use of a cascade of traditional couplers. The solution does not contain multicore or microstructural fibers, and the use of this multiplexing principle does not easily scale to more modes.

Znany jest także światłowodowy sprzęgacz według P.411430, zawierający światłowód wielordzeniowy o izolowanych rdzeniach, przy czym izolację rdzeni rozumiemy jako występowanie stref (przestrzeni) o obniżonym współczynniku załamania w otoczeniu rdzeni znamienny tym, że składa się z co najmniej jednego światłowodu wejściowego przyłączonego do co najmniej N 20 rdzeniowego światłowodu wielordzeniowego z izolowanymi rdzeniami, który jest przyłączony do N światłowodów wyjściowych, a w co najmniej jednym fragmencie światłowodu wielordzeniowego izolacja rdzeni jest zmniejszona poprzez zmniejszenie wymiarów stref (przestrzeni) o obniżonym współczynniku załamania w otoczeniu rdzenia.A fiber optic coupler according to P.411430 is also known, comprising a multi-core optical fiber with insulated cores, where the insulation of the cores is understood as the presence of zones (spaces) with a reduced refractive index in the vicinity of the cores, characterized by the fact that it consists of at least one input optical fiber connected to a at least N 20 core multi-core optical fiber with insulated cores, which is connected to the N output fibers, and in at least one segment of the multi-core optical fiber, the insulation of the cores is reduced by reducing the dimensions of the zones (spaces) with a reduced refractive index in the vicinity of the core.

Z kolei patent EP2336813 dotyczy włókna wielordzeniowego do transmisji z wykorzystaniem multipleksacji modowej, w jakim nie zachodzi selektywne i przede wszystkim precyzyjne adresowanie modów. Mody w światłowodzie sprzężone są grupami a struktura rdzeni nie posiada izolacji. W opisie w/w wynalazku wspomniano jedynie o możliwości multipleksacji i demultipleksacji, jednak nie ujawniono jak prowadzi się taki zabieg. Pośrednio z treści opisu oraz rysunków można wnioskować, że operacja ta prowadzona jest planarną płytką fazową lub elementem podobnym. Tym samym, multipleksacja i demultipleksacja nie odbywa się we wskazanym rozwiązaniu światlowodowo i wymaga stosowania dodatkowych elementów dla spełnienia założeń wynalazku.On the other hand, patent EP2336813 relates to a multicore fiber for transmission using mode multiplexing, in which there is no selective and, above all, precise mode addressing. The modes in the optical fiber are coupled in groups and the core structure has no insulation. The description of the above-mentioned invention only mentions the possibility of multiplexing and demultiplexing, but it does not disclose how to perform such a procedure. Indirectly, from the content of the description and drawings, it can be concluded that this operation is carried out with a planar phase plate or a similar element. Thus, the multiplexing and demultiplexing does not take place in the indicated solution by optical fiber and requires the use of additional elements to fulfill the assumptions of the invention.

Podobnie światłowodu do multipleksacji przestrzennej dotyczy rozwiązanie według EP2706387. W rozwiązaniu tym podobnie jak w opisanym uprzednio zjawisko multipleksacji lub demultipleksacji może zajść jedynie w zewnętrznym (poza światłowodem) elemencie, a dopiero tak przekształcony sygnał wprowadza się do włókna transmisyjnego.Similarly, the solution of EP2706387 applies to a fiber for spatial multiplexing. In this solution, as in the previously described, the phenomenon of multiplexing or demultiplexing can occur only in the external (apart from the optical fiber) element, and only such a transformed signal is introduced into the transmission fiber.

Elementami, które umożliwiają multipleksację sygnału są najczęściej urządzenia oparte o optykę objętościową, na przykład urządzenie ujęte w US 6332050 jaki dotyczy konstrukcji multipleksera objętościowego. Rozwiązania tego typu są jednak kosztowne i nieefektywne, co było jednym z powodów rozpoczęcia prac nad niniejszym wynalazkiem.The elements that enable signal multiplexing are most often devices based on volumetric optics, for example the device included in US 6332050 related to the design of a volumetric multiplexer. However, solutions of this type are expensive and ineffective, which was one of the reasons for starting work on the present invention.

Z kolei patent US2013039627 dotyczy wykorzystania światłowodu ze sprzężonymi rdzeniami do transmisji bazującej na multipleksacji modowej, jednak nie ujawnia w jaki sposób odbywa się adresowanie modów, co wymaga jakby się mogło wydawać na podstawie opisu dodatkowej pracy doświadczalnej.On the other hand, patent US2013039627 relates to the use of an optical fiber with coupled cores for transmission based on mode multiplexing, but does not disclose how the mode addressing takes place, which would seem to be required from the description of additional experimental work.

PL 237 870 B3PL 237 870 B3

Z kolei w opisie US2015188659 ujawniono sposób multipleksacji i demultipleksacji z wykorzystaniem rezonatora pierścieniowego. Rozwiązanie to cechuje ogromny stopień skomplikowania, a biorąc pod uwagę inną, niż czysto światłowodową jego konstrukcję, nie pozwala na proste włączenie do infrastruktury światłowodowej.In turn, US2015188659 discloses a method of multiplexing and demultiplexing using a ring resonator. This solution is characterized by a huge degree of complexity, and taking into account its structure other than purely fiber-optic, it does not allow for simple integration into the fiber-optic infrastructure.

Celem wynalazku było opracowanie elementu, który będzie usuwał niedogodność w znanych rozwiązaniach polegającą na wysoce problematycznym kontrolowaniu tego, jakie mody i w jakim stopniu zostały pobudzone, a więc którymi modami sygnały mogą być prowadzone efektywnie i niezależnie. Z wykorzystaniem wynalazku możliwe jest zrealizowanie transmisji z wykorzystaniem kilku modów w jednym włóknie światłowodowym (multipleksacja modowa). Z wykorzystaniem wynalazku możliwa jest także realizacja multipleksera/demultipleksera typu add-drop. Dodatkowo, celem wynalazku było opracowanie konstrukcji całkowicie światłowodowej, w której możliwe będzie uniknięcie łączenia optyki planarnej/objętościowej ze światłowodami włóknistymi. W ramach wynalazku możliwe jest adresowanie zarówno modów podstawowych jak i modów wyższych rzędów czy modów polaryzacyjnych. Adresowanie modów polaryzacyjnych może być efektywnie wykorzystane przy konstrukcji m.in. polaryzatora światłowodowego, sprzęgacza (dzielnika) podtrzymującego polaryzację i sprzęgacza rozdzielającego polaryzację. Konstrukcja takich elementów jest także poszukiwana na rynku.The aim of the invention was to develop an element that would eliminate the drawback of the known solutions consisting in the highly problematic control of what modes and to what extent have been stimulated, and therefore with which modes the signals can be carried out efficiently and independently. With the use of the invention, it is possible to carry out transmission with the use of several modes in one optical fiber (mode multiplexing). It is also possible to implement an add-drop multiplexer / demultiplexer using the invention. In addition, it was an object of the invention to provide an all-fiber structure in which it would be possible to avoid combining planar / volume optics with fiber optics. Within the scope of the invention, it is possible to address both basic and higher order or polarization modes. Addressing polarization modes can be effectively used in the construction of, inter alia, an optical fiber polarizer, a polarization supporting coupler and a polarization separating coupler. The construction of such elements is also in demand on the market.

Wraz z wynalezieniem światłowodów fotonicznych, zwanych także mikrostrukturalnymi, znacznie poszerzyły się możliwości kształtowania modów w światłowodach. Dzięki możliwości różnicowania geometrii, która w przypadku światłowodów mikrostrukturalnych oznacza manipulowanie aranżacją i właściwościami otworów występujących w strukturze, można uzyskać właściwości włókien niemożliwe do osiągnięcia z użyciem konwencjonalnych światłowodów. Są to np. jednomodowość w bardzo szerokim zakresie spektralnym, wysoka dwójłomność, zwiększona czułość na ciśnienie, rozciąganie i wiele innych. Stopień wpływu otworów powietrznych na charakterystykę modów może nie ujawniać się w propagacji światła bez oddziaływania czynników zewnętrznych, natomiast może znacząco poprawiać pracę włókna przy występowaniu dodatkowych, zewnętrznych czynników. Przykładem takiego zastosowan ia otworów są np. włókna nieczułe na zgięcia, w których światłowód posiada rdzeń otoczony otworami powietrznymi. Taki światłowód zaprezentowany jest m.in. w artykule „Low Bending Loss Single-Mode Hole-Assisted Fiber” autorstwa Toshiki Tara i innych, opublikowany w SEI Technical Review 75 (2012). Zalety tego typu włókna ujawniają się przy zgięciu - w przypadku światłowodu, którego rdzeń nie jest otoczony otworami, przy zgięciu występują znaczące straty. W przypadku izolacji poprzez otwory powietrzne, możliwość „wypływania modu” i wypromieniowania mocy modu do płaszcza jest praktycznie niemożliwa dzięki występowaniu dużego skoku współczynnika załamania w strukturze (współczynnik załamania dla obszaru otworów przyjmuje się jako współczynnik załamania powietrza, chociaż oczywiście otwory mogą zostać wypełnione różnego rodzaju substancjami). Tym samym, obecność otworów nie wpływa znacząco na takie właściwości jak dyspersja czy tłumienie, bo znajdują się one relatywnie daleko od rdzenia, ale może wpływać na charakter propagacji przy czynnikach zewnętrznych.With the invention of photonic optical fibers, also known as microstructural fibers, the possibilities of shaping modes in optical fibers have significantly expanded. Thanks to the possibility of varying the geometry, which in the case of microstructural fibers means manipulating the arrangement and properties of openings in the structure, it is possible to obtain fiber properties impossible to achieve with conventional optical fibers. These are, for example, single-mode in a very wide spectral range, high birefringence, increased sensitivity to pressure, stretching and many others. The degree of influence of air holes on the characteristics of modes may not be revealed in the propagation of light without the influence of external factors, but it may significantly improve the work of the fiber with the presence of additional external factors. An example of such an application of holes are, for example, fibers insensitive to bending, in which the optical fiber has a core surrounded by air holes. Such an optical fiber is presented, among others in the article "Low Bending Loss Single-Mode Hole-Assisted Fiber" by Toshiki Tara et al, published in SEI Technical Review 75 (2012). The advantages of this type of fiber are revealed during bending - in the case of an optical fiber, the core of which is not surrounded by holes, significant losses occur during bending. In the case of insulation through air holes, the possibility of "mode flow" and the mode power radiating into the jacket is practically impossible due to the occurrence of a large jump in the refractive index in the structure (the refractive index for the area of openings is taken as the air refractive index, although of course the holes can be filled with various types substances). Thus, the presence of holes does not significantly affect such properties as dispersion or damping, because they are located relatively far from the core, but may affect the nature of propagation due to external factors.

Otwory powietrzne w światłowodach mikrostrukturalnych, bez ich znaczącego uczestniczenia w propagacji (które to znaczące uczestniczenie jest obserwowane np. w światłowodach LMA-8), są także wykorzystywane w konstrukcji światłowodów wielordzeniowych. Dzięki zapewnieniu otoczenia rdzeni przez otwory powietrzne, praktycznie do zera może być ograniczone przenikanie mocy między poszczególnymi rdzeniami - nie występują tzw. przesłuchy. Przy czym, otwory mogą powodować izolację rdzeni, co oznacza, że propagacja mocy w każdym rdzeniu jest praktycznie niezależna. Rdzenie mogą być również otoczone otworami tak, że modów nie da się przydzielić do poszczególnych rdzeni w nomenklaturze mówi się, że rdzenie są „sprzężone” a w strukturze propagują się supermody. To, czy mamy do czynienia z izolowanymi czy sprzężonymi rdzeniami, zależy od parametrów materiałowych i geometrycznych struktury. W większości przypadków zmniejszanie otworów i zbliżanie rdzeni sprzyja efektywnej propagacji supermodów i tym samym transferowi mocy między rdzeniami.Air holes in microstructural optical fibers, without their significant participation in propagation (which significant participation is observed e.g. in LMA-8 optical fibers), are also used in the construction of multi-core optical fibers. Due to the fact that the cores are surrounded by air holes, the power transmission between the individual cores can be limited practically to zero - there are no so-called crosstalk. However, the holes can insulate the cores, which means that the propagation of power in each core is practically independent. Cores can also be surrounded by holes so that modes cannot be allocated to individual cores, the nomenclature says that cores are "coupled" and that supermodes propagate in the structure. Whether we are dealing with insulated or coupled cores depends on the material and geometric parameters of the structure. In most cases, shrinking the holes and bringing the cores closer together favors the efficient propagation of supermods and hence the power transfer between the cores.

Na szerokie zastosowanie światłowodów mikrostrukturalnych wpływa także możliwość skorzystania z ich właściwości poprzez modyfikację parametrów np.: zasklepianie otworów, przewężanie włókien, wypełnianie otworów. W ten sposób możliwa jest zmiana warunków propagacji po wytworzeniu światłowodu.The wide use of microstructural optical fibers is also influenced by the possibility of using their properties by modifying parameters, e.g. sealing holes, narrowing fibers, filling holes. In this way, it is possible to change the propagation conditions after the manufacture of the optical fiber.

O ile technologia zasklepiania otworów jest znana, to nie jest znane kontrolowane wykorzystanie tego zjawiska do realizacji sprzęgania mocy optycznej między rdzeniami światłowodu wielordzeniowego.As far as the hole-sealing technology is known, it is not known to use this phenomenon in a controlled manner to perform optical power coupling between the cores of a multi-core optical fiber.

PL 237 870 B3PL 237 870 B3

Światłowodowy sprzęgacz według patentu Pat.234839, zawierający światłowód wielordzeniowy z rdzeniami izolowanymi poprzez strefy o obniżonym współczynniku załamania światła, zgodnie z niniejszym wynalazkiem cechuje się tym, że co najmniej jeden z rdzeni światłowodu wielordzeniowego jest wielomodowy lub kilku-modowy i/lub dwójłomny na wykorzystywanych długościach fali, i jest adresowany a co najmniej jeden rdzeń z pozostałych rdzeni jest rdzeniem adresującym, zaś do światłowodu wielordzeniowego, przyłączony jest co najmniej jeden, co najmniej jednordzeniowy światłowó d wejściowy, a po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego, jest przyłączony co najmniej jeden, co najmniej jednordzeniowy światłowód wyjściowy, przy czym w co najmniej jednym fragmencie światłowodu wielordzeniowego izolacja rdzeni jest zmniejszona.Fiber optic coupler according to patent Pat. 234 839, comprising a multicore fiber with cores insulated through zones with a reduced refractive index, according to the present invention is characterized in that at least one of the cores of a multicore fiber is multimode or multi-mode and / or birefringent on the used wavelengths, i is addressed, and at least one core of the remaining cores is the addressing core, and at least one single-core input optical fiber is attached to the multi-core optical fiber, and on the opposite side of the multi-core optical fiber, at least one is attached to the multi-core optical fiber. at least one single-core output optical fiber, the insulation of the cores is reduced in at least one fragment of the multi-core optical fiber.

Korzystnie izolację rdzeni zapewnia struktura izolująca ma postać stref o obniżonym współczynniku załamania światła, wybranych spośród otworów wypełnionych powietrzem lub innym gazem, ciałem stałym albo cieczą.Preferably, the insulation of the cores is provided by the insulating structure in the form of zones with a reduced refractive index, selected from openings filled with air or other gas, solid or liquid.

Korzystnie rdzeń adresujący jest jednomodowy na wykorzystywanych długościach fali.Preferably, the addressing core is single-mode at the wavelengths used.

Alternatywnie przynajmniej jeden rdzeń adresujący jest wielomodowy (kilku-modowy) i/lub dwójłomny na wykorzystywanych długościach fali.Alternatively, the at least one addressing core is multimode (multi-mode) and / or birefringent at the wavelengths used.

Korzystnie światłowód ma przynajmniej dwa rdzenie adresujące o różnych efektywnych współczynnikach załamania modów.Preferably the optical fiber has at least two addressing cores with different effective refractive indices.

Korzystnie rdzeń adresowany i adresujący mają takie same efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów.Preferably, the addressed core and the addressing core have the same effective refractive indices of the individual modes.

Korzystnie we fragmencie światłowodu o zmniejszonej izolacji, izolacja pomiędzy modem adresującym w rdzeniu adresującym a modem adresowanym w rdzeniu adresowanym jest mniejsza niż 5 dB.Preferably, in the fiber segment with reduced insulation, the isolation between the addressing modem in the addressing core and the addressed modem in the addressed core is less than 5 dB.

Korzystnie izolacja pomiędzy modem adresującym w rdzeniu adresującym a modem nieadresowanym w innym rdzeniu jest większa niż 10 dB.Preferably, the isolation between the addressing modem in the addressing core and the unaddressed modem in another core is greater than 10 dB.

Zmodyfikowany fragment światłowodu wielordzeniowego korzystnie ma długość równą długości odcinka wykorzystywanego światłowodu wielordzeniowego.The modified fragment of the multi-core optical fiber preferably has a length equal to the length of the section of the multi-core optical fiber used.

Korzystnie strefy o obniżonym współczynniku załamania mogą być wypełnione materiałem płaszcza i cały płaszcz odgrywa rolę strefy o obniżonym współczynniku załamania.Preferably, the zones of reduced refractive index may be filled with jacket material and the entire jacket acts as a zone of reduced refractive index.

Korzystnie światłowody dołączane do światłowodu wielordzeniowego są wybrane spośród jednomodowych i/lub dwójłomnych i/lub wielomodowych lub kilku-modowych.Preferably, the optical fibers connected to the multi-core optical fiber are selected from singlemode and / or birefringent and / or multimode or multi-mode.

Korzystnie dołączane do światłowodu wielordzeniowego światłowody mają parametry rdzeni zgodne z parametrami rdzeni światłowodu wielordzeniowego.Preferably, the optical fibers connected to the multi-core optical fiber have core parameters compatible with the parameters of the multi-core optical fiber cores.

Światłowodowy sprzęgacz korzystnie stanowi element odwracalny.The fiber optic coupler is preferably a reversible element.

Sprzęgacz według wynalazku pozwala na budowę elementu do kontrolowanej adresacji modów zawiera światłowód wielordzeniowy z rdzeniami izolowanymi poprzez strefy (przestrzenie) o obniżonym współczynniku załamania światła. Korzystnie co najmniej jeden z rdzeni światłowodu wielordzeniowego jest kilku-modowy lub dwójłomny (posiada odseparowane mody polaryzacyjne), co oznacza, że jego mody mogą być niezależnie adresowane (pobudzane). Korzystnie, gdy każdy z rdzeni adresujących oraz rdzeń adresowany otoczone są strukturą izolującą taki rdzeń od innych rdzeni, korzystnie gdy struktura izolująca ma postać stref o obniżonym współczynniku załamania światła, w szczególności otworów, korzystnie wypełnionych powietrzem lub innym gazem, ciałem stałym albo cieczą. W szczególności otwory mogą być wypełnione materiałem płaszcza, wtedy cały płaszcz odgrywa rolę strefy o obniżonym współczynniku załamania, izolującej rdzenie. Izolacja służy utrzymaniu małej efektywności budowania supermodów na poszczególnych rdzeniach - na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak, że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy dowolną parą rdzeni jest mniejszy niż -10 dB.The coupler according to the invention allows for the construction of an element for the controlled addressing of modes. It comprises a multi-core optical fiber with cores insulated through zones (spaces) with a reduced refractive index. Preferably, at least one of the cores of a multicore optical fiber is multi-mode or birefringent (it has separate polarization modes), which means that its modes can be independently addressed (excited). Preferably, each of the addressing cores and the target core are surrounded by a structure insulating such core from the other cores, preferably the insulating structure is in the form of zones with a reduced refractive index, in particular holes, preferably filled with air or other gas, solid or liquid. In particular, the openings can be filled with the cladding material, then the entire cladding acts as a zone with a reduced refractive index insulating the cores. The isolation serves to keep the supermode building efficiency on individual cores low - in an area with unimpaired insulation, the supermodes are built so that the maximum observed crosstalk between any pair of cores is less than -10 dB.

Rdzeń adresowany, inaczej multipleksowany (taki, którego mody są adresowane/multipleksowane) jest kilku-modowy i/lub dwójłomny i posiada odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów. Przy czym dwójłomność rdzeni jest osiągnięta w dowolnym znanym sposobem, w szczególności np. eliptycznością rdzeni lub wymuszonym stanem naprężeń wokół rdzenia. Przy czym pod pojęciem wielomodowości - kilku-modowości, rozumie się każdy przypadek, w którym rdzeń światłowodu posiada co najmniej dwa mody, w tym także odseparowane mody polaryzacyjne, na wykorzystywanych długościach fali. W literaturze nie ma ściśle określonej różnicy między światłowodem wielomodowym i kilkumodowym stąd w dalszej części patentu pojęcia te są stosowane wymiennie.An addressed or multiplexed core (one whose modes are addressed / multiplexed) is multi-mode and / or birefringent and has separate the effective refractive indices of the individual modes. The birefringence of the cores is achieved by any known method, in particular, for example, by the ellipticity of the cores or a forced state of stress around the core. The concept of multi-mode - several-mode is understood as any case in which the fiber core has at least two modes, including separate polarization modes, on the wavelengths used. In the literature, there is no strictly defined difference between a multimode and a multi-mode optical fiber, hence these terms are used interchangeably in the further part of the patent.

W otoczeniu rdzenia adresowanego umieszczony jest co najmniej jeden, korzystnie jednomodowy rdzeń adresujący, inaczej multipleksujący (czyli taki, którego mod jest wykorzystywany do pobuIn the vicinity of the addressed core, there is at least one, preferably single-mode, multiplexing addressing core (i.e. one whose mod is used to receive

PL 237 870 B3 dzenia określonego modu w rdzeniu adresowanym/multipleksowanym), którego efektywny współczynnik załamania modu dobierany jest tak, że jest dopasowany do efektywnego współczynnika załamania jednego z modów w rdzeniu adresowanym. Przez „pobudzenie określonego modu” rozumie się jego zaadresowanie, a więc zdolność do efektywnego zbudowania supermodu (i w efekcie obserwowania przesłuchu) na tych rdzeniach, co jest warunkowane przez dopasowanie efektywnych współczynników załamania modów, w przypadku oddzielnego rozważania rdzeni. Po zmniejszeniu izolacji rdzenie są sprzężone, zatem nie mówi się już o pojedynczych modach ale o supermodzie powstałym na obu rdzeniach.The effective refractive index of the mode is selected to match the effective refractive index of one of the modes in the addressed core. By "stimulating a specific mode" is meant addressing it, and thus the ability to efficiently build a supermode (and consequently observe the crosstalk) on these cores, which is conditioned by matching the effective refractive indexes of the modes when the cores are considered separately. After the isolation is reduced, the cores are coupled, so it is no longer a single mode, but a supermode on both cores.

Dobór efektywnych współczynników załamania modów w taki sposób, że poszczególne rdzenie mają odseparowane a inne dopasowane efektywne współczynniki załamania pełni dwie role. Po pierwsze redukuje przesłuch między rdzeniami adresującymi (nieefektywne budowanie supermodów poprzez odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych par modów), po drugie zaś, dzięki dopasowaniu fazowemu, umożliwia selektywny przesłuch między rdzeniem adresującym a rdzeniem adresowanym (efektywne budowanie się supermodów). Możliwość różnego kształtowania supermodów w obszarze ze zredukowaną izolacją jest możliwa dzięki doborowi efektywnych współczynników załamania modów w strukturze z izolowanymi rdzeniami - im bardziej zbliżone są one w poszczególnych modach, tym efektywniej będzie budował się na nich supermod a tym samym stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego (podstawowego, wyższego rzędu, polaryzacyjnego) do mocy obecnej w rdzeniu adresującym w formie modu adresującego będzie większy.The selection of the effective refractive indexes of the modes in such a way that the individual cores have separate and other matched effective refractive indexes fulfill two roles. Firstly, it reduces crosstalk between the addressing cores (ineffective building of supermods through separate effective refractive indices of individual pairs of modes), and secondly, thanks to phase matching, it enables selective crosstalk between the addressing core and the addressed core (effective supermode building). The possibility of different shaping of supermodes in the area with reduced insulation is possible due to the selection of effective refractive indexes of the modes in the structure with isolated cores - the closer they are in individual modes, the more effectively the supermode will be built on them, and thus the ratio of the power present in the core addressed in in the form of an addressed mode (primary, higher order, polarization) to the power present in the addressing core in the form of an addressing mode will be greater.

Do co najmniej dwurdzeniowego światłowodu wielordzeniowego z izolowanymi rdzeniami, przyłączony jest co najmniej jeden, co najmniej jednordzeniowy światłowód wejściowy, a po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego, jest przyłączony co najmniej jeden, co najmniej jednordzeniowy światłowód wyjściowy, a przyłączone do światłowodu wielordzeniowego światłowody wejściowe i wyjściowe mogą być umieszczone w kapilarze, a także mogą być przetrawione i/lub przewężone tak, żeby ich rdzenie były korzystnie dopasowane do rdzeni światłowodu wielordzeniowego (element typu fan-infan-out). Przy czym w co najmniej jednym fragmencie światłowodu wielordzeniowego izolacja rdzeni jest zmniejszona poprzez zmniejszenie wymiarów stref o obniżonym współczynniku załamania w otoczeniu rdzenia i/lub zasklepienie ich struktury. Na obszarze zmniejszonej izolacji rdzeni na poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i rdzeniu/rdzeniach adresowanych powstają supermody - ich kształt determinuje przesłuch. Stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -5 dB, korzystnie większy niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -10 dB, korzystnie mniejszy niż -14 dB. Dużą efektywność budowania supermodów (rozumianą jako finalny przesłuch) uzyskuje się dzięki dopasowaniu efektywnych współczynników załamania poszczególnych par modów przed zmniejszeniem izolacji (po zmniejszeniu izolacji mówimy już o supermodach).At least one single-core input optical fiber is connected to at least two-core multi-core optical fiber, and on the opposite side of the multi-core optical fiber, at least one, at least one-core output optical fiber is connected, and input and output optical fibers are connected to the multi-core optical fiber they can be placed in the capillary, and also can be etched and / or narrowed so that their cores are preferably matched with the cores of the multi-core optical fiber (fan-infan-out element). At least in one fragment of the multi-core optical fiber, the insulation of the cores is reduced by reducing the dimensions of the zones with a reduced refractive index in the vicinity of the core and / or by sealing their structure. In the area of reduced core insulation, supermodes are formed on the individual addressing core (s) and the addressed core (s) - their shape determines the crosstalk. The ratio of the power present in the addressing core in the form of a mode addressed at the output of the multicore fiber segment to the power present in the addressing core in the form of an addressing mode at the input of the multicore fiber is greater than -5 dB, preferably greater than -3 dB. However, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power at the input of the multicore fiber in the form of an addressing module in the initially excited addressing core is less than -10 dB, preferably less than -14 dB. High efficiency of building supermods (understood as the final crosstalk) is achieved by matching the effective refractive indices of individual pairs of modes before reducing the insulation (after reducing the insulation, we are talking about supermodes).

Struktura światłowodu wielordzeniowego jest korzystnie przewężona i/lub otwory w jego strukturze są zasklepione, korzystnie co najmniej w jednym miejscu, co najmniej na odcinku umożliwiającym zaobserwowanie pojawienia się mocy w formie modu adresowanego w rdzeniu adresowanym. Korzystnie, gdy minimalna długość przewężenia i/lub zasklepienia otworów wynosi 300 μm. Długość przewężenia i/lub zasklepienia otworów ma korzystnie maksymalnie długość równą długości odcinka wykorzystywanego światłowodu wielordzeniowego. Korzystnie, gdy stopień przewężenia właściwego zawarty jest w przedziale 0-95%. Przy czym przez stopień przewężenia właściwego rozumiemy procentowe zmniejszenie się wymiarów poprzecznych włókna, przy czym korzystnie, gdy wymiary te zmniejszają się jednorodnie. Korzystnie, gdy światłowody posiadają pokrycie światłowodowe.The structure of the multicore optical fiber is preferably tapered and / or the openings in its structure are sealed, preferably in at least one place, at least in the section allowing the appearance of power to be observed in the form of a mode addressed in the addressed core. Preferably, the minimum length of the constriction and / or the sealing of the openings is 300 µm. The length of the constriction and / or the sealing of the openings preferably has a maximum length equal to the length of the section of the multicore optical fiber used. Preferably, the degree of constriction is in the range of 0-95%. By the degree of specific contraction, we mean the percentage reduction in the transverse dimensions of the fiber, preferably when these dimensions decrease uniformly. Preferably, the optical fibers have an optical fiber coverage.

W korzystnym przykładzie wykonania jednomodowe na wykorzystywanej długości fali wejściowe światłowody jednordzeniowe (korzystnie siedem) stanowiące odcinek pierwszy dospawane są do p oszczególnych rdzeni światłowodu wielordzeniowego, korzystnie siedmiordzeniowego, stanowiącego odcinek drugi. A profile współczynników załamania materiału i średnic rdzeni adresujących światłowodu wielordzeniowego dobrane są tak, że we wszystkich rdzeniach adresujących światłowodu wielordzeniowego mody mają różne efektywne współczynniki załamania. Rdzeń adresowany jest kilku-modowy i ma tak dobrane efektywne współczynniki załamania modów, że są one dopasowane do poszczególnychIn a preferred embodiment, single-mode (preferably seven) single-core input optical fibers (preferably seven) at the used wavelength are welded to the individual cores of the multi-core optical fiber, preferably seven-core, constituting the second segment. And the profiles of the refractive indexes of the material and the diameters of the addressing cores of the multi-core optical fiber are selected such that in all the addressing cores of the multi-core optical fiber they have different effective refractive indices. The addressed core is multi-mode and has so selected the effective refractive indexes of the modes that they are matched to the individual

PL 237 870 B3 efektywnych współczynników załamania modów w rdzeniach adresujących. Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy dowolną parą rdzeni jest mniejszy niż -10 dB.PL 237 870 B3 of the effective refractive indexes of the addressing cores. In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed crosstalk between any pair of cores is less than -10 dB.

Na pewnym obszarze, korzystnie co najmniej 300 μm, strefy o obniżonym współczynniku załamania oddzielające rdzenie są zasklepione lub ich wymiary są zmniejszone (np. poprzez przewężenie), przez co zmniejszona jest izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch. Stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -5 dB, korzystnie mniejszy niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -10 dB, korzystnie mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony” i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.In a certain area, preferably at least 300 µm, the zones of reduced refractive index separating the cores are capped or their dimensions are reduced (e.g. by a constriction), whereby the insulation of the cores is reduced, supermods are created and crosstalk is increased. The ratio of the power present in an addressing core in the form of a mode addressed at the output of a segment of a multi-core fiber to the power present in an addressing core in the form of an addressing mode at the input of a multi-core fiber is greater than -5 dB, preferably less than -3 dB. However, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power at the input of the multicore fiber in the form of an addressing module in the initially excited addressing core is less than -10 dB, preferably less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber.

Do wyjściowego końca światłowodu wielordzeniowego jest korzystnie dospawany odcinek kilkumodowego światłowodu, w szczególności jednordzeniowego, o takich samych lub zbliżonych właściwościach jak adresowany rdzeń światłowodu wielordzeniowego, stanowiącego odcinek trzeci. Tym samym, na odcinku jednordzeniowego światłowodu kilku-modowego realizowana jest transmisja z wykorzystaniem multipleksacji modowej. Opisana powyżej konstrukcja światłowodu wielordzeniowego z kontrolowanie zmniejszaną izolacją rdzeni stanowi zatem element (sprzęgacz) umożliwiający adresowanie modów w światłowodzie kilku-modowym. W tej konfiguracji, w szczególności dla światłowodu siedmiordzeniowego, sześć modów podstawowych z rdzeni adresujących adresuje sześć modów wyższych rzędów w rdzeniu adresowanym. Mod podstawowy w rdzeniu adresowanym jest pobudzony poprzez początkowe dospawanie światłowodu do tego rdzenia.A section of a multi-mode optical fiber, in particular a single-core optical fiber, with the same or similar properties as the addressed core of the multi-core optical fiber constituting the third section, is preferably welded to the output end of the multi-core optical fiber. Thus, on the section of a single-core multi-mode optical fiber, transmission is carried out with the use of mode multiplexing. The above-described structure of a multi-core optical fiber with a controllable reduced insulation of the cores is therefore an element (coupler) that enables addressing modes in a multi-mode optical fiber. In this configuration, especially for a seven-core fiber, the six core modes from the addressing cores address the six higher order modes in the addressed core. The base mode in the addressed core is energized by initially welding the optical fiber to this core.

Analogicznie sygnał w światłowodzie kilku-modowym może zostać zdemultipleksowany sprzęgaczem według wynalazku - transmitowana w kilku-modowym światłowodzie informacja zakodowana w poszczególnych modach, może zostać rozdzielona na poszczególne rdzenie i dalej na odrębne światłowody.Similarly, the signal in a multi-mode optical fiber can be demultiplexed with a coupler according to the invention - information transmitted in a multi-mode optical fiber can be divided into individual cores and further into separate optical fibers.

W korzystnym przykładzie wykonania jednomodowe na wykorzystywanych długościach fali wejściowe światłowody jednordzeniowe (korzystnie trzy) stanowiące odcinek pierwszy dospawane są do poszczególnych, adresujących rdzeni światłowodu wielordzeniowego, korzystnie czterordzeniowego, stanowiącego odcinek drugi. A profile współczynników załamania materiału i średnic rdzeni adresujących światłowodu wielordzeniowego dobrane są tak, że we wszystkich rdzeniach adresujących światłowodu wielordzeniowego mody mają różne efektywne współczynniki załamania. Rdzeń adresowany jest kilku-modowy i ma tak dobrane efektywne współczynniki załamania modów, że są one dopasowane do poszczególnych efektywnych współczynników załamania modów w rdzeniach adresowanych. Izolacja służy utrzymaniu małej efektywności budowania supermodów na poszczególnych rdzeniach - na obszarze niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak, że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy dowolną parą rdzeni jest mniejszy niż -10 dB.In a preferred embodiment, single-mode at the wavelengths used, the (preferably three) single-core input fibers constituting the first segment are welded to the individual addressing cores of the multi-core optical fiber, preferably a quad-core, constituting the second segment. And the profiles of the refractive indexes of the material and the diameters of the addressing cores of the multi-core optical fiber are selected such that in all the addressing cores of the multi-core optical fiber they have different effective refractive indices. The addressed core is multi-mode and has the effective mod refractive indices selected so that they match the individual effective refractive indices of the modes in the addressed cores. The isolation serves to keep the supermode building efficiency on individual cores low - in the area of unchanged insulation, the supermodes are built so that the maximum observed crosstalk between any pair of cores is less than -10 dB.

Na pewnym obszarze, korzystnie co najmniej 300 μm, strefy o obniżonym współczynniku załamania oddzielające rdzenie są zasklepione lub ich wymiary zostają zmniejszone (np. poprzez przewężenie), przez co zmniejszona zostaje izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch. Stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -5 dB, korzystnie mniejszy niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -10 dB, korzystnie mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony” i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.In a certain area, preferably at least 300 µm, the zones of reduced refractive index separating the cores are sealed or their dimensions are reduced (e.g. by a constriction), whereby the insulation of the cores is reduced, supermods are created and crosstalk is increased. The ratio of the power present in an addressing core in the form of a mode addressed at the output of a segment of a multi-core fiber to the power present in an addressing core in the form of an addressing mode at the input of a multi-core fiber is greater than -5 dB, preferably less than -3 dB. However, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power at the input of the multicore fiber in the form of an addressing module in the initially excited addressing core is less than -10 dB, preferably less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber.

Do wyjściowego końca światłowodu wielordzeniowego może korzystnie zostać dospawany odcinek kilku-modowego światłowodu, w szczególności jednordzeniowego, o takich samych lub zbliżonychA section of a multi-mode optical fiber, in particular a single-core optical fiber, with the same or similar values can be advantageously welded to the output end of the multi-core optical fiber.

PL 237 870 B3 właściwościach jak adresowany rdzeń światłowodu wielordzeniowego, stanowiący odcinek trzeci. Tym samym, na odcinku jednordzeniowego światłowodu kilku-modowego realizowana jest transmisja z wykorzystaniem multipleksacji modowej. Opisana powyżej konstrukcja światłowodu wielordzeniowego z kontrolowanie zmniejszaną izolacją rdzeni stanowi zatem element (sprzęgacz) umożliwiający adresowanie modów w światłowodzie kilkumodowym. W tej konfiguracji trzy mody podstawowe z rdzeni adresujących adresują jeden mod podstawowy i dwa mody wyższych rzędów z rdzenia adresowanego.PL 237 870 B3 has the same properties as the addressed core of a multicore optical fiber, constituting the third section. Thus, on the section of a single-core multi-mode optical fiber, transmission is carried out with the use of mode multiplexing. The above-described structure of a multi-core optical fiber with a controllable reduced insulation of the cores is therefore an element (coupler) that enables addressing modes in a multi-mode optical fiber. In this configuration, the three base modes from the addressing cores address one base and two higher order modes from the addressed core.

W innym korzystnym przykładzie wykonania światłowód jednordzeniowy dospawany jest do rdzenia adresującego światłowodu wielordzeniowego, korzystnie dwurdzeniowego, stanowiącego odcinek drugi, w jakim sygnał propaguje się tylko rdzeniem adresującym. Adresowany rdzeń światłowodu wielordzeniowego ma dużą dwójłomność - występujące mody polaryzacyjne mają odseparowane, efektywne współczynniki załamania. Rdzeń adresujący światłowodu wielordzeniowego ma małą dwójłomność - występujące mody polaryzacyjne mają równe efektywne współczynniki załamania modów, co pozwala nazywać go potocznie rdzeniem jednomodowym. Jeden z modów polaryzacyjnych rdzenia adresowanego (mod polaryzacyjny x) ma efektywny współczynnik załamania równy efektywnemu współczynnikowi załamania modu w rdzeniu adresującym światłowodu wielordzeniowego.In another preferred embodiment, the single-core optical fiber is welded to the addressing core of the multi-core, preferably dual-core optical fiber, constituting the second segment in which the signal propagates only through the addressing core. The addressed core of a multicore optical fiber has a high birefringence - the polarization modes present have separate, effective refractive indices. The addressing core of a multicore fiber has a low birefringence - the polarization modes present have equal effective refractive indexes of the modes, which allows it to be commonly called a single-mode core. One of the polarization modes of the addressed core (polarization mode x) has an effective refractive index equal to the effective refractive index of the mode in the addressing core of the multicore fiber.

Na pewnym obszarze, korzystnie co najmniej 300 μm, strefy o obniżonym współczynniku załamania są zasklepione lub ich wymiary zostają zmniejszone (np. poprzez przewężenie), przez co zmniejszona zostaje izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -5 dB, korzystnie większy 30 niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -10 dB, korzystnie mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony” i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.In a certain area, preferably at least 300 μm, the zones with a reduced refractive index are sealed or their dimensions are reduced (e.g. by narrowing), which reduces the insulation of the cores, supermodes are created, as a result of which the crosstalk - the ratio of the power present in the core addressed in the form of a module addressed at the output of a section of a multi-core optical fiber to the power present in the addressing core in the form of an addressing module at the input of a multi-core optical fiber is greater than -5 dB, preferably greater than -3 dB. However, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power at the input of the multicore fiber in the form of an addressing module in the initially excited addressing core is less than -10 dB, preferably less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber.

Rdzeniem adresowanym o dużej dwójłomności propaguje się zatem jeden mod polaryzacyjny. Za odcinkiem z zasklepionymi otworami sygnał jest transportowany rdzeniem o dużej dwójłomności, w którym efektywnie pobudzony jest tylko jeden mod polaryzacyjny. Do rdzenia o dużej dwójłomności dospawany jest światłowód wyjściowy, korzystnie dwójłomny, podtrzymujący polaryzację. Taki sposób adresacji modów polaryzacyjnych umożliwia efektywną adresację jednego modu polaryzacyjnego, czyli konstrukcję sprzęgacza o funkcjonalności polaryzatora światłowodowego.One polarization mode is therefore propagated with a highly birefringent addressed core. After the section with sealed openings, the signal is transported by a high birefringence core in which only one polarization mode is effectively excited. The output optical fiber, preferably birefringent, is welded to the core with high birefringence, supporting the polarization. This method of addressing polarization modes enables effective addressing of one polarization mode, i.e. the construction of a coupler with the functionality of an optical fiber polarizer.

W innym korzystnym przykładzie wykonania światłowód jednordzeniowy dospawany jest do adresującego rdzenia światłowodu wielordzeniowego, korzystnie trzyrdzeniowego stanowiącego odcinek drugi. Rdzeń adresujący światłowodu wielordzeniowego ma małą dwójłomność - występujące mody polaryzacyjne mają zbliżone efektywne współczynniki załamania modów, co pozwala nazywać go potocznie rdzeniem jednomodowym. Adresowane rdzenie światłowodu wielordzeniowego, umieszczone w pobliżu rdzenia adresującego mają dużą dwójłomność - występujące mody polaryzacyjne mają odseparowane efektywne współczynniki załamania. W pierwszym z adresowanych rdzeni tylko mod polaryzacyjny (x) ma efektywny współczynnik załamania modu dopasowany do efektywnego współczynnika załamania modu w rdzeniu adresującym, a w drugim z adresowanych rdzeni tylko mod polaryzacyjny (y) ma efektywny współczynnik załamania modu dopasowany do efektywnego współczynnika załamania modu w rdzeniu adresującym.In another preferred embodiment, the single-core optical fiber is welded to the addressing core of the multi-core optical fiber, preferably a three-core, constituting the second section. The addressing core of a multicore fiber has a low birefringence - the polarization modes present have similar effective refractive indexes, which allows it to be commonly called a single-mode core. The addressed cores of a multicore fiber, placed near the addressing core, have high birefringence - the occurring polarization modes have separated effective refractive indexes. In the first of the addressed cores, only the polarizing mode (x) has the effective refractive index of the mode matched with the effective refractive index of the mode in the addressing core, and in the second of the addressed cores only the polarizing mode (y) has the effective refractive index of the mode in the core addressing.

Na pewnym obszarze, korzystnie co najmniej 300 μm, strefy o obniżonym współczynniku załamana oddzielające rdzenie są zasklepione lub ich wymiary zostają zmniejszone (np. poprzez przewężenie), przez co zmniejszona zostaje izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek sumy mocy obecnej w rdzeniach adresowanych w formie modów w formie modów adresowanych na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -5 dB, korzystnie większy niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującegoIn a certain area, preferably at least 300 μm, the zones with a reduced refractive index separating the cores are sealed or their dimensions are reduced (e.g. by narrowing), which reduces the insulation of the cores, supermodes are created, as a result of which the crosstalk increases - the ratio of the sum of power present in the cores addressed in the form of modes in the form of modes addressed at the output of the multi-core fiber segment to the power present in the addressing core in the form of the addressing module at the input of the multi-core fiber is greater than -5 dB, preferably greater than -3 dB. However, in the case of excitation of only one addressing core

PL 237 870 B3 stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -10 dB, korzystnie mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.PL 237 870 B3 the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in the individual addressing core (s) and addressed to the input power of the multicore fiber in the form of an addressing mode in the initially excited addressing module is less than -10 dB, preferably less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber.

Za odcinkiem z zasklepionymi otworami sygnał jest transportowany rdzeniami o dużej dwójłomności, w których efektywnie pobudzone są tylko poszczególne mody polaryzacyjne - mod polaryzacyjny (x) w jednym z rdzeni adresowanych i mod polaryzacyjny (y) - w drugim z rdzeni adresowanych. Do rdzeni o dużej dwójłomności dospawane są światłowody wyjściowe, korzystnie dwójłomne, podtrzymujące polaryzację. Taki sposób adresacji umożliwia efektywną adresację poszczególnych modów polaryzacyjnych, czyli konstrukcję sprzęgacza o funkcjonalności rozdzielacza polaryzacji.After the section with sealed openings, the signal is transported by cores of high birefringence, in which only individual polarization modes are effectively excited - the polarization mode (x) in one of the addressed cores and the polarization mode (y) - in the other addressed cores. Output optical fibers, preferably birefringent, are welded to the cores with high birefringence, supporting the polarization. Such an addressing method enables effective addressing of individual polarization modes, i.e. the construction of a coupler with the functionality of a polarization divider.

W innym korzystnym przykładzie wykonania dwójłomny światłowód jednordzeniowy dospawany jest do adresującego rdzenia światłowodu wielordzeniowego, korzystnie dwurdzeniowego, stanowiącego odcinek drugi. Rdzeń adresujący światłowodu wielordzeniowego ma dużą dwójłomność - występujące mody polaryzacyjne mają odseparowane efektywne współczynniki załamania modów. Adresowany rdzeń światłowodu wielordzeniowego, umieszczony w pobliżu rdzenia adresującego ma także dużą dwójłomność - występujące mody polaryzacyjne mają odseparowane, efektywne współczynniki załamania. Korzystnie rdzenie adresujący i adresowany są homogeniczne. Adresowany rdzeń ma mody polaryzacyjne (x) i (y), których efektywne współczynniki załamania modów są dopasowane do efektywnych współczynników załamania modów polaryzacyjnych (x) i (y) w rdzeniu adresującym.In another preferred embodiment, the single-core birefringent optical fiber is welded to the addressing core of the multi-core, preferably dual-core optical fiber, constituting the second section. The addressing core of a multicore optical fiber has a high birefringence - the occurring polarization modes have separated effective refractive indexes of the modes. The addressed core of a multi-core optical fiber, placed near the addressing core, also has high birefringence - the occurring polarization modes have separate, effective refractive indices. Preferably, the addressing and addressing cores are homogeneous. The addressed core has polarization modes (x) and (y) whose effective refractive indices match the effective refractive indices of the polarizing modes (x) and (y) in the addressing core.

Na pewnym obszarze, korzystnie co najmniej 300 μm, strefy o obniżonym współczynniku załamania oddzielające rdzenie są zasklepione lub ich wymiary zostają zmniejszone (np. poprzez przewężenie), przez co zmniejszona zostaje izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -5 dB i korzystnie mniejszy niż -1 dB. Rozłożenie sygnału powstającego na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożone” i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.In a certain area, preferably at least 300 μm, the zones with a reduced refractive index separating the cores are sealed or their dimensions are reduced (e.g. by narrowing), which reduces the insulation of the cores, supermodes are created, as a result of which the crosstalk - the ratio of the current power in the core addressed in the form of a mode addressed at the output of a segment of a multi-core fiber to the power present in the core addressing it in the form of an addressing mode at the input of the multi-core fiber is greater than -5 dB and preferably lower than -1 dB. The decomposition of the signal generated at the end of the modified section is "frozen" and this state is transported on with the unmodified part of the multicore fiber.

Za odcinkiem z zasklepionymi otworami sygnał jest transportowany rdzeniami o dużej dwójłomności, w których efektywnie pobudzone są mody polaryzacyjne - (x) i (y). Do rdzeni o dużej dwójłomności dospawane są światłowody wyjściowe, korzystnie dwójłomne, podtrzymujące polaryzację. Dzięki adresacji modów polaryzacyjnych w tym korzystnym przykładzie wykonania realizowany jest sprzęgacz (dzielnik) podtrzymujący polaryzację.After the section with sealed openings, the signal is transported by cores of high birefringence, in which the polarization modes - (x) and (y) are effectively stimulated. Output optical fibers, preferably birefringent, are welded to the cores with high birefringence, supporting the polarization. By addressing the polarization modes, a polarization support coupler (divider) is implemented in this preferred embodiment.

W innym korzystnym przykładzie wykonania umożliwiającym realizację multipleksacji add-drop polegającej na dodawaniu/wydzielaniu jednego kanału do/z sygnałów propagujących się w jednym rdzeniu wykorzystuje się światłowód wielordzeniowy, korzystnie dwurdzeniowy z rdzeniami izolowanymi strefami o obniżonym współczynniku załamania. Światłowód wielordzeniowy zawiera korzystnie co najmniej jeden rdzeń jednomodowy i korzystnie co najmniej jeden rdzeń korzystnie kilku-modowy. Efektywny współczynnik załamania modu z rdzenia jednomodowego jest dopasowany do współczynnika załamania jednego z modów w rdzeniu kilkumodowym. Do obu stron światłowodu wielordzeniowego, korzystnie dwurdzeniowego, przyłączone są z każdej strony po dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe, korzystnie o rdzeniach dopasowanych do rdzeni światłowodu dwurdzeniowego. Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy rdzeniami jest mniejszy niż -10 dB.In another advantageous embodiment enabling the implementation of add-drop multiplexing consisting in adding / extracting one channel to / from signals propagating in one core, a multicore optical fiber is used, preferably a dual-core optical fiber with cores insulated with zones with a reduced refractive index. The multicore optical fiber preferably comprises at least one single-mode core and preferably at least one preferably multi-mode core. The effective refractive index of the single-mode core mode is matched with the refractive index of one of the modes in the multi-mode core. To both sides of a multi-core optical fiber, preferably a dual-core optical fiber, on each side are connected two single-core input optical fibers, preferably with cores matching the cores of the dual-core optical fiber. In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed inter-core crosstalk is less than -10 dB.

Na pewnym obszarze, korzystnie co najmniej 300 μm, strefy o obniżonym współczynniku załamania oddzielające rdzenie są zasklepione lub ich wymiary zostają zmniejszone (np. poprzez przewężenie), przez co zmniejszona jest izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -5 dB, korzystnie większy niż -3 dB.In a certain area, preferably at least 300 μm, the zones with a reduced refractive index separating the cores are sealed or their dimensions are reduced (e.g. by narrowing), which reduces the insulation of the cores, supermodes are created, as a result of which the crosstalk increases - the ratio of the current power in the core addressed in the form of a mode addressed at the output of the multi-core fiber segment, the power present in the addressing core in the form of an addressing mode at the input of the multi-core fiber is greater than -5 dB, preferably greater than -3 dB.

Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy naHowever, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially energized addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power on

PL 237 870 B3 wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony” i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.The PL 237 870 B3 input of the multi-core optical fiber in the form of an addressing mode in the initially excited addressing core is less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber.

Ponieważ mod z rdzenia jednomodowego i jeden z modów z rdzenia kilku-modowego mają przed zmniejszeniem izolacji dopasowane współczynniki załamania, na obszarze o zmniejszonej izolacji budują się supermody. Tym samym, mod z rdzenia jednomodowego adresuje mod z rdzenia kilku-modowego, a mod z rdzenia kilku-modowego adresuje mod w rdzeniu jednomodowym. Tym samym możliwa jest realizacja multipleksera/demultipleksera typu add-drop. Zarówno rdzeń jednomodowy jak i kilkumodowy są jednocześnie adresujące i adresowane.Since the single-mode core mod and one of the multi-mode core mods have refractive indices matched before the isolation reduction, supermodes are built in the area of reduced isolation. Thus, a mod from a singlemode core addresses a mod from a multi-mode core, and a mod from a multi-mode core addresses a mod on a singlemode core. Thus, it is possible to implement an add-drop multiplexer / demultiplexer. Both single-mode and multi-mode core are both addressing and addressed.

Ponadto w rdzeniu kilku-modowym przez początkowe mogą propagować się też inne mody.In addition, other mods can propagate through the initial ones in the multi-mode core.

W tej konfiguracji możliwe jest dodanie dodatkowego sygnału do rdzenia, w którym już propagują się mody (kilku-modowego) i odebranie jednego z sygnałów propagujących się w tym rdzeniu.In this configuration, it is possible to add an additional signal to the core in which (multi-mode) modes are already propagating and receive one of the signals propagating in this core.

Światłowodowy sprzęgacz według wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym:The fiber optic coupler according to the invention is shown in the drawing, in which:

Fig. 1 przedstawia korzystny wariant wynalazku z przykładu I - widok połączenia wiązki światłowodów jednordzeniowych (1) umieszczonych w kapilarze (3) z widocznym przekrojem (SASA) z mikrostrukturalnym światłowodem wielordzeniowym (2), na którym widoczne jest wykonane przewężenie, który to światłowód (2) jest następnie przyłączany do światłowodu kilku-modowego (9) z widocznym przekrojem (9A-9A) - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 1 shows a preferred embodiment of the invention from example I - a view of the connection of a bundle of single-core optical fibers (1) placed in a capillary (3) with a visible cross-section (SASA) with a microstructured multi-core optical fiber (2), which shows the narrowing made, which optical fiber ( 2) is then connected to a multi-mode optical fiber (9) with a cross-section (9A-9A) visible - drawing out of proportion.

Fig. 2 przedstawia przykładowy światłowód mikrostrukturalny siedmiordzeniowy z przykładu I bez przewężenia i bez zasklepiania otworów z rdzeniami jednomodowymi (4.1-4.6) o średnicach (d5.1-d5.6), rdzeniem kilku-modowym (10) o średnicy (d1 7), stałej sieci (A), płaszczu (5) o średnicy (d6) oraz otworach powietrznych (6) o średnicach (d7), który może być wykorzystany do konstrukcji wynalazku.Fig. 2 shows an exemplary seven-core microstructured optical fiber from Example I without necking and without hole sealing, with single-mode cores (4.1-4.6) with diameters (d5.1-d5.6), multi-mode core (10) with diameter (d1 7) , a fixed lattice (A), a casing (5) with a diameter (d6) and air holes (6) with diameters (d7) that can be used in the construction of the invention.

Fig. 3 przedstawia światłowód kilku-modowy (9) z przykładu I, posiadający rdzeń (10) o średnicy (d17) i płaszczu (5) o średnicy (d16).Fig. 3 shows the multi-mode optical fiber (9) of Example 1 having a core (10) with a diameter (d17) and a cladding (5) with a diameter (d16).

Fig. 4 przedstawia przewężkę na światłowodzie wielordzeniowym, gdzie odcinek (a) to obszar światłowodu nieprzewężonego o średnicy (d1), odcinek (b) to obszar przejściowy zmniejszającej się/zwiększającej się średnicy przewężenia, odcinek (c) to obszar właściwy przewężenia/zasklepienia scharakteryzowany przez średnicę (d2), przy czym stopień przewężenia definiuje się jako ((d1-d2)/d1)*100% - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 4 shows a gate on a multi-core optical fiber, where the section (a) is the area of the non-constricted fiber with a diameter (d1), the section (b) is the transition area of the narrowing / increasing diameter of the narrowing, the section (c) is the specific area of the narrowing / sealing characterized by by diameter (d2), the degree of narrowing is defined as ((d1-d2) / d1) * 100% - drawing without proportions.

Fig. 5 przedstawia zbliżenie na obszar przewężenia mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego z przykładu I, również bez zachowania proporcji, w którym przekrój (A-A) dotyczy nieprzewężonego mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego, przekrój (B-B) dotyczy przewężonego mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego, przekrój (C-C) obrazuje przewężony mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy z całkowicie zasklepionymi otworami.Fig. 5 shows a close-up of the narrowing area of the microstructure of the multicore optical fiber from example 1, also without keeping the proportions, in which the section (AA) is a non-constricted microstructural multicore optical fiber, the section (BB) is a narrowed microstructural multicore optical fiber, the section (CC) shows the constricted microstructure of a multicore optical fiber, multi-core with fully sealed holes.

Fig. 6 przedstawia widok na system transmisji wykorzystujący multipleksację przestrzenną wykorzystujący sprzęgacz według wynalazku z przykładu I do konstrukcji multipleksera i demultipleksera odpowiednio na początku i na końcu odcinku światłowodu kilku-modowego (9) - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 6 shows a view of a transmission system using spatial multiplexing using the inventive coupler of Example 1 for the construction of a multiplexer and demultiplexer at the beginning and end of a section of a multi-mode optical fiber (9), respectively - out of proportion drawing.

Fig. 7 przedstawia korzystny wariant wynalazku z przykładu II - widok połączenia wiązki światłowodów jednordzeniowych (1) umieszczonych w kapilarze (3) z mikrostrukturalnym światłowodem czterordzeniowym (2) na którym widoczne jest wykonane przewężenie, który to światłowód (2) jest następnie przyłączany do światłowodu kilku-modowego (9) - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 7 shows a preferred variant of the invention from example II - view of the connection of a bundle of single-core optical fibers (1) placed in a capillary (3) with a microstructured four-core optical fiber (2) on which a narrowing is visible, which optical fiber (2) is then connected to the optical fiber multi-mod (9) - a drawing without proportions.

Fig. 8 przedstawia przykładowy światłowód mikrostrukturalny czterordzeniowy z przykładu II bez przewężenia i bez zasklepiania otworów z rdzeniami jednomodowymi (4.1-4.3) o średnicach (d5.1- d5.3), rdzeniem kilku-modowym (10) o średnicy (d17), stałej sieci (A), płaszczu (5) o średnicy (d6) oraz otworach powietrznych (6) o średnicach (d7), który może być wykorzystany do konstrukcji wynalazku.Fig. 8 shows an exemplary quad-core microstructured optical fiber from example 2 without a necking and without hole sealing with single-mode cores (4.1-4.3) with diameters (d5.1-d5.3), with a multi-mode core (10) with diameter (d17), fixed net (A), jacket (5) with a diameter (d6) and air holes (6) with diameters (d7), which can be used in the construction of the invention.

Fig. 9 przedstawia korzystny wariant wynalazku z przykładu III - widok połączenia światłowodu jednordzeniowego (1) z mikrostrukturalnym światłowodem wielordzeniowym (2) na którym widoczne jest wykonane przewężenie, który to światłowód (2) jest następnie przyłączany do światłowodu dwójłomnego utrzymującego polaryzację (11) - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 9 shows a preferred embodiment of the invention from Example III - a view of the connection of a single-core optical fiber (1) with a microstructured multi-core optical fiber (2) on which a narrowing is visible, which optical fiber (2) is then attached to the polarization-maintaining birefringent optical fiber (11) - drawing out of proportion.

Fig. 10 przedstawia przykładowy światłowód mikrostrukturalny dwurdzeniowy z przykładu III bez przewężenia i bez zasklepiania otworów z rdzeniem jednomodowym (4) o średnicy (d5) i rdzeniemFig. 10 shows an exemplary dual-core microstructured optical fiber from Example III without constriction and without hole sealing, with a single-mode core (4) with a diameter (d5) and a core

PL 237 870 B3 dwójłomnym (12) o krótszej osi (d18) i dłuższej osi (d19), stałej sieci (A), płaszczu (5) o średnicy (d6) oraz otworze powietrznym (6) o średnicy (d7), który może być wykorzystany do konstrukcji wynalazku.PL 237 870 B3 birefringent (12) with a shorter axis (d18) and a longer axis (d19), a fixed net (A), a jacket (5) with a diameter (d6) and an air hole (6) with a diameter (d7), which can be used in the construction of the invention.

Fig. 11 przedstawia korzystny wariant wynalazku z przykładu IV - widok połączenia światłowodu jednordzeniowego (1) z mikrostrukturalnym światłowodem wielordzeniowym (2) na którym widoczne jest wykonane przewężenie, który to światłowód (2) jest następnie przyłączany do światłowodów dwójłomnych utrzymujących polaryzację (11) - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 11 shows a preferred embodiment of the invention from Example 4 - view of the connection of a single-core optical fiber (1) with a microstructured multi-core optical fiber (2) on which a narrowing is visible, which optical fiber (2) is then attached to the polarization-maintaining birefringent optical fiber (11) - drawing out of proportion.

Fig. 12 przedstawia przykładowy światłowód mikrostrukturalny trzyrdzeniowy z przykładu IV bez przewężenia i bez zasklepiania otworów z rdzeniem jednomodowym (4) o średnicy (d5) i rdzeniami dwójłomnymi (12.1, 12.2) o krótszych osiach (d18.1 i d18.2) i dłuższych osiach (d19.1 i d19.2), stałej sieci (A), płaszczu (5) o średnicy (d6) oraz otworze powietrznym (6) o średnicy (d7), który może być wykorzystany do konstrukcji wynalazku.Fig. 12 shows an exemplary three-core microstructured optical fiber from Example IV without a constriction and without hole sealing, with a single-mode core (4) with a diameter (d5) and birefringent cores (12.1, 12.2) with shorter axes (d18.1 and d18.2) and longer. axes (d19.1 and d19.2), a fixed net (A), a casing (5) with a diameter (d6) and an air hole (6) with a diameter (d7), which can be used in the construction of the invention.

Fig. 13 przedstawia korzystny wariant wynalazku z przykładu V - widok połączenia światłowodu jednordzeniowego dwójłomnego (13) z mikrostrukturalnym światłowodem wielordzeniowym (2), na którym widoczne jest wykonane przewężenie, który to światłowód (2) jest następnie przyłączany do światłowodów dwójłomnych utrzymujących polaryzację (11) - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 13 shows a preferred embodiment of the invention from Example V - view of the connection of a single-core birefringent optical fiber (13) with a microstructured multi-core optical fiber (2), on which a constriction is visible, which optical fiber (2) is then connected to the polarization maintaining birefringent optical fibers (11). ) - drawing out of proportion.

Fig. 14 przedstawia przykładowy światłowód mikrostrukturalny dwurdzeniowy z przykładu V bez przewężenia i bez zasklepiania otworu z rdzeniami dwójłomnymi (12.1, 12.2) o krótszych osiach (d18.1 i d18.2) i dłuższych osiach (d19.1 i d19.2), stałej sieci (A), płaszczu (5) o średnicy (d6) oraz otworze powietrznym (6) o średnicy (d7), który może być wykorzystany do konstrukcji wynalazku.Fig. 14 shows an exemplary dual-core microstructured optical fiber from Example 5 without constriction and without hole sealing with birefringent cores (12.1, 12.2) with shorter axes (d18.1 and d18.2) and longer axes (d19.1 and d19.2), a fixed net (A), a jacket (5) with a diameter (d6) and an air opening (6) with a diameter (d7) that can be used in the construction of the invention.

Fig. 15 przedstawia korzystny wariant wynalazku z przykładu VI - widok połączenia światłowodów jednordzeniowych (1) i (9) z mikrostrukturalnym światłowodem wielordzeniowym (2), na którym widoczne jest wykonane przewężenie, który to światłowód (2) jest następnie przyłączany do wyjściowych światłowodów jednordzeniowych (1) i (9) - rysunek bez zachowania proporcji.Fig. 15 shows a preferred embodiment of the invention from Example VI - view of the connection of single-core optical fibers (1) and (9) with a microstructured multi-core optical fiber (2), on which the contraction made is visible, which optical fiber (2) is then connected to the output single-core optical fibers. (1) and (9) - drawing out of proportion.

Fig. 16 przedstawia przykładowy światłowód mikrostrukturalny dwurdzeniowy z przykładu VI bez przewężenia i bez zasklepiania otworu z rdzeniami: jednomodowym (4.3) o średnicy (d5.3) i kilku-modowym (10) o średnicy (d17), stałej sieci (A), płaszczu (5) o średnicy (d6) oraz otworze powietrznym (6) o średnicy (d7), który może być wykorzystany do konstrukcji wynalazku.Fig. 16 shows an exemplary dual-core microstructured optical fiber from Example VI without constriction and without hole sealing with cores: single-mode (4.3) with diameter (d5.3) and multi-mode (10) with diameter (d17), constant lattice (A), a jacket (5) with a diameter (d6) and an air hole (6) with a diameter (d7) that can be used in the construction of the invention.

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Sprzęgacz według wynalazku pozwalający na budowę elementu do kontrolowanej adresacji modów zawiera światłowód wielordzeniowy (siedmiordzeniowy) 2 z rdzeniami izolowanymi strefami o obniżonym współczynniku załamania 6 w postaci otworów wypełnionych powietrzem i rdzenie jednomodowe na długości fali 1550 nm (4.1,4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6), które to rdzenie posiadają skokowe profile współczynników załamania i różne efektywne współczynniki załamania modów podstawowych. Do siedmiordzeniowego światłowodu 2 z izolowanymi rdzeniami, z wykorzystaniem elementu typu fan-in/fanout przyłączonych jest siedem jednordzeniowych światłowodów wejściowych 1 w kapilarze 3, a po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego, jest przyłączony jednordzeniowy kilku-modowy światłowód wyjściowy 9, na fragmencie światłowodu wielordzeniowego 2 izolacja rdzeni jest zmniejszona poprzez zasklepienie struktury otworów 6 izolujących. Geometryczne środki elementów mikrostruktury (otworów i rdzeni) rozmieszczone są na siatce heksagonalnej, której stała sieci Λ wynosi 20 μm, a otwory izolujące mają średnice 10 μm, Rdzeń 10 - czyli adresowany rdzeń światłowodu wielordzeniowego ma skokowy rozkład współczynnika załamania światła, jest kilku-modowy i posiada odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów. W otoczeniu rdzenia adresowanego 10 umieszczone są rdzenie 4.1 - 4.6 adresujące o skokowym rozkładzie współczynnika załamania światła, których efektywne współczynniki załamania modów dobrane są tak, że są dopasowane do efektywnych współczynników załamania poszczególnych modów w rdzeniu adresowanym 10.The coupler according to the invention, which enables the construction of an element for controlled mode addressing, comprises a multi-core (seven-core) fiber 2 with cores insulated with zones with a reduced refractive index 6 in the form of openings filled with air and single-mode cores at a wavelength of 1550 nm (4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5). , 4.6), which cores have stepped refractive index profiles and different effective refractive indexes of the base modes. To a seven-core optical fiber 2 with insulated cores, using a fan-in / fanout element, seven single-core input optical fibers 1 are connected in the capillary 3, and on the opposite side of the multi-core optical fiber, a single-core multi-mode output optical fiber 9 is connected, on a fragment of the multi-core optical fiber 2 the insulation of the cores is reduced by sealing the structure of the insulating holes 6. The geometric centers of the microstructure elements (holes and cores) are arranged on a hexagonal grid, the lattice constant of which is 20 μm, and the insulating holes have a diameter of 10 μm, Core 10 - i.e. the addressed core of a multicore fiber has a refractive index stepwise distribution, it is several-mode and has separate effective refractive indices of individual modes. In the vicinity of the addressed core 10, there are located addressing cores 4.1 - 4.6 with a stepwise distribution of the refractive index, whose effective refractive indices of the modes are selected so as to match the effective refractive indexes of the individual modes in the addressed core 10.

Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy dowolną parą rdzeni jest mniejszy niż -10 dB. Struktura światłowodu wielordzeniowego 2 jest odcinkowo zmodyfikowana tak, że otwory 6 w jego strukturze są zasklepione, na odcinku wystarczającym do efektywnego zbudowania supermodu na rdzeniach adresujących i rdzeniu adresowanym. Długość zasklepienia otworów 6 wynosi 5 mm, a stopień przewężenia właściwego wynosi 0,5%.In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed crosstalk between any pair of cores is less than -10 dB. The structure of the multi-core optical fiber 2 is modified in sections so that the openings 6 in its structure are sealed over a sufficient distance to efficiently build a supermode on the addressing cores and the addressed core. The length of the sealing of the holes 6 is 5 mm, and the degree of constriction is 0.5%.

Na odcinku c = 5 mm otwory oddzielające rdzenie są zasklepione przez co zmniejszona zostaje izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego w poszczególnych rdzeniach adresowanych do mocy na wejściuAt the c = 5 mm section, the holes separating the cores are closed, which reduces the insulation of the cores, supermodes are created, resulting in an increased crosstalk - the ratio of the power present in the addressed core in the form of a module addressed at the output of the multicore fiber section in the form of an unaddressed mode in individual addressed cores to the input power

PL 237 870 B3 światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony” i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.PL 237 870 B3 of the multi-core fiber to the power present in the addressing core in the form of an addressing module at the input of the multi-core fiber is greater than -3 dB. However, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power at the input of the multicore fiber in the form of an addressing module in the initially excited addressing core is less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber.

Do wyjściowego końca światłowodu wielordzeniowego 2 jest dospawany odcinek kilku-modowego światłowodu jednordzeniowego 9, o takich samych lub zbliżonych właściwościach jak adresowany rdzeń 10 światłowodu wielordzeniowego 2. Tym samym, na odcinku jednordzeniowego światłowodu kilku-modowego 9 realizowana jest multipleksacja modowa na siedmiu modach. Opisana powyżej konstrukcja sprzęgacza na światłowodzie wielordzeniowym z kontrolowanie zmniejszaną izolacją rdzeni stanowi zatem element (sprzęgacz) umożliwiający adresowanie modów w światłowodzie kilkumodowym.A section of a multi-mode single-core optical fiber 9 is welded to the output end of the multi-core optical fiber 2, having the same or similar properties as the addressed core 10 of the multi-core optical fiber 2. Thus, a seven-mode mode multiplexing is performed on the single-core section of the multi-core optical fiber 9. The above-described construction of a coupler on a multi-core optical fiber with a controlled and reduced core insulation is therefore an element (coupler) that enables addressing modes in a multi-mode optical fiber.

Analogicznie sygnał w światłowodzie kilkumodowym może zostać zdemultipleksowany sprzęgaczem według wynalazku - transmitowana w kilkumodowym światłowodzie informacja zakodowana w poszczególnych modach, może zostać rozdzielona na poszczególne rdzenie i dalej na odrębne światłowody. Zastosowanie sprzęgacza w konfiguracji multipleksera i demultipleksera przyłączonych do światłowodu kilku-modowego umożliwia konstrukcję systemu transmisji wykorzystującego multipleksację modową (Fig. 6).Similarly, the signal in a multi-mode optical fiber can be demultiplexed with a coupler according to the invention - information transmitted in a multi-mode optical fiber can be divided into individual cores and further into separate optical fibers. The use of a coupler in a multiplexer and demultiplexer configuration connected to a multi-mode optical fiber enables the construction of a transmission system using mode multiplexing (Fig. 6).

Wymiary struktury światłowodu kilku-modowego 9:The dimensions of the structure of a multi-mode fiber 9:

- światłowód kilku-modowy 9 - średnica płaszcza d16 = 125 μm- multi-mode optical fiber 9 - sheath diameter d16 = 125 μm

Wymiary światłowodu wielordzeniowego 2:Multi-core fiber 2 dimensions:

- rdzeń kilku-modowy 10 - średnica d17 = 20 μm, SiO2 domieszkowane 5,8% GeO2;- multi-mode core 10 - diameter d17 = 20 μm, SiO2 doped with 5.8% GeO2;

- rdzeń 4.1 - średnica d5.1 = 12,6 μm, SiO2 domieszkowane 5,8% GeO2;- core 4.1 - diameter d5.1 = 12.6 μm, SiO2 doped with 5.8% GeO2;

- rdzeń 4.2 - średnica d5.2 = 8 μm, SiO2 domieszkowane 5,8% GeO2;- core 4.2 - diameter d5.2 = 8 μm, SiO2 doped with 5.8% GeO2;

- rdzeń 4.3 - średnica d5.3 = 6,4 μm, SiO2 domieszkowane 5,8% GeO2;- core 4.3 - diameter d5.3 = 6.4 μm, SiO2 doped with 5.8% GeO2;

- rdzeń 4.4 - średnica d5.4 = 5,4 μm, SiO2 domieszkowane 5,8% GeO2;- core 4.4 - diameter d5.4 = 5.4 μm, SiO2 doped with 5.8% GeO2;

- rdzeń 4.5 - średnica d5.5 = 4,4 μm, SiO2 domieszkowane 5,8% GeO2;- core 4.5 - diameter d5.5 = 4.4 μm, SiO2 doped with 5.8% GeO2;

- rdzeń 4.6 - średnica d5.6 = 2 μm, SiO2 domieszkowane 5,8% GeO2;- core 4.6 - diameter d5.6 = 2 μm, SiO2 doped with 5.8% GeO2;

- średnica płaszcza 5, d6 = 250 μm, d SiO2 domieszkowane 0% GeO2 (szkło krzemionkowe)- jacket diameter 5, d6 = 250 μm, d SiO2 doped with 0% GeO2 (silica glass)

- stała sieci Λ = 20 μm- network constant Λ = 20 μm

Wymiary otworów 6:Hole dimensions 6:

- otwory 6 - średnica d7 = 10 μm- holes 6 - diameter d7 = 10 μm

Parametry przewężenia/zasklepienia:Throat / capping parameters:

- odcinek b = 0 mm- section b = 0 mm

- odcinek c = 5 mm- section c = 5 mm

- średnica d1 » d2 = 250 μm- diameter d1 »d2 = 250 μm

- stopień przewężenia = 0,5% (brak przewężenia innego niż wynikający z zasklepienia otworów). Wynalazek w przykładzie I przedstawiają fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4, fig. 5 i fig. 6. W tej konfiguracji sześć modów podstawowych z rdzeni adresujących adresuje sześć modów wyższych rzędów w rdzeniu adresowanym. Mod podstawowy w rdzeniu adresowanym jest pobudzony poprzez początkowe dospawanie światłowodu do tego rdzenia.- degree of narrowing = 0.5% (no narrowing other than that resulting from hole sealing). The invention is illustrated in Example 1 in Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 and Fig. 6. In this configuration, the six basic modes from the addressing cores address the six higher order modes in the addressed core. The base mode in the addressed core is energized by initially welding the optical fiber to this core.

P r z y k ł a d IIP r x l a d II

Sprzęgacz według wynalazku pozwalający na budowę elementu do kontrolowanej adresacji modów zawiera światłowód wielordzeniowy 2 z rdzeniami izolowanymi strefami o obniżonym współczynniku załamania 6 w postaci otworów wypełnionych powietrzem i rdzenie jednomodowe na długości fali 1550 nm (4.1,4.2, 4.3), które to rdzenie posiadają skokowe profile współczynników załamania i różne efektywne współczynniki załamania modów podstawowych. Do wielordzeniowego - czterordzeniowego światłowodu wielordzeniowego 2 z izolowanymi rdzeniami, z wykorzystaniem elementu typu fan-in/fanout przyłączone są trzy jednordzeniowe światłowody wejściowe umieszczone w kapilarze 3 , a po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego, jest przyłączony jednordzeniowy kilku-modowy światłowód wyjściowy 9, na fragmencie światłowodu wielordzeniowego 2 izolacja rdzeni jest zmniejszona poThe coupler according to the invention, which allows for the construction of an element for controlled mode addressing, comprises a multi-core fiber with 2 cores insulated with zones with a reduced refractive index 6 in the form of openings filled with air and single-mode cores at a wavelength of 1550 nm (4.1, 4.2, 4.3), which cores have stepped refractive index profiles and various effective refractive indices of base modes. Three single-core input optical fibers located in the capillary 3 are connected to a multi-core - quad-core multi-core optical fiber 2 with insulated cores, using a fan-in / fanout element, and on the opposite side of the multi-core optical fiber, a single-core multi-mode output optical fiber 9 is connected, on a fragment multicore fiber 2 core insulation is reduced after

PL 237 870 B3 przez przewężenie i zasklepienie struktury otworów 6 izolujących. Geometryczne środki elementów mikrostruktury (otworów i rdzeni) rozmieszczone są na siatce heksagonalnej, której stała sieci Λ wynosi 16 μm, a otwory izolujące mają średnice 8 μm. Rdzeń 10 - czyli adresowany rdzeń światłowodu wielordzeniowego ma skokowy rozkład współczynnika załamania światła, jest kilku-modowy i posiada odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów. W otoczeniu rdzenia adresowanego 10 umieszczone są rdzenie 4.1 - 4.3 adresujące o skokowym rozkładzie współczynnika załamania światła, których efektywne współczynniki załamania modów dobrane są tak, że są dopasowane do efektywnych współczynników załamania poszczególnych modów w rdzeniu adresowanym 10.PL 237 870 B3 by narrowing and sealing the structure of the insulating holes. The geometric centers of the microstructure elements (holes and cores) are arranged on a hexagonal mesh, the lattice constant Λ of which is 16 μm, and the insulating holes have a diameter of 8 μm. Core 10 - that is, the addressed core of a multicore fiber has a stepwise refractive index distribution, is several-mode and has separate effective refractive indices of individual modes. In the vicinity of the addressed core 10, there are located addressing cores 4.1 - 4.3 with a stepwise distribution of the refractive index, whose effective refractive indices of the modes are selected so as to match the effective refractive indices of the individual modes in the addressed core 10.

Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy dowolną parą rdzeni jest mniejszy niż -10 dB. Struktura światłowodu wielordzeniowego 2 jest odcinkowo zmodyfikowana tak, że otwory 6 w jego strukturze są zasklepione, na odcinku wystarczającym do efektywnego zbudowania supermodu na rdzeniach adresujących i rdzeniem adresowanym. Długość zasklepienia c otworów 6 wynosi 5 mm, strefy przejściowe b = 2 mm a stopień przewężenia właściwego wynosi 10%.In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed crosstalk between any pair of cores is less than -10 dB. The structure of the multi-core optical fiber 2 is modified in sections so that the openings 6 in its structure are sealed over a sufficient distance to efficiently build a supermode on the addressing cores and the addressed core. The capping length c of the openings 6 is 5 mm, the transition zones b = 2 mm and the degree of constriction is 10%.

Na odcinku c = 5 mm otwory oddzielające rdzenie są zasklepione przez co zmniejszona zostaje izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego.At the c = 5 mm section, the holes separating the cores are closed, which reduces the insulation of the cores, supermodes are created, which increases the crosstalk - the ratio of the power present in the addressed core in the form of a mode addressed at the output of the multicore fiber section to the power present in the addressing core in form addressing mode at the input of multi-core fiber is greater than -3 dB. On the other hand, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power at the input of the multicore fiber in the form of an addressing module in the initially excited addressing core is less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber.

Do wyjściowego końca światłowodu wielordzeniowego 2 jest dospawany odcinek kilku-modowego światłowodu jednordzeniowego 9, o takich samych lub zbliżonych właściwościach jak adresowany rdzeń 10 światłowodu wielordzeniowego 2. Tym samym, na odcinku jednordzeniowego światłowodu kilku-modowego 9 realizowana jest transmisja z wykorzystaniem multipleksacji modowej na trzech modach. Opisana powyżej konstrukcja sprzęgacza na światłowodzie wielordzeniowym z kontrolowanie zmniejszaną izolacją rdzeni stanowi zatem element (sprzęgacz) umożliwiający adresowanie modów w światłowodzie kilkumodowym.To the output end of the multi-core optical fiber 2, a section of a multi-mode single-core optical fiber 9 is welded, with the same or similar properties as the addressed core 10 of the multi-core optical fiber 2. Thus, on the section of a single-core multi-mode optical fiber 9 a transmission is carried out using mode multiplexing on three mods. The above-described construction of a coupler on a multi-core optical fiber with a controlled and reduced core insulation is therefore an element (coupler) that enables addressing modes in a multi-mode optical fiber.

Analogicznie sygnał w światłowodzie kilkumodowym może zostać zdemultipleksowany sprzęgaczem według wynalazku - transmitowana w kilkumodowym światłowodzie informacja zakodowana w poszczególnych modach, może zostać rozdzielona na poszczególne rdzenie i dalej na odrębne światłowody. Zastosowanie sprzęgacza w konfiguracji multipleksera i demultipleksera przyłączonych do światłowodu kilku-modowego umożliwia konstrukcję systemu transmisji wykorzystującego multipleksację modową.Similarly, the signal in a multi-mode optical fiber can be demultiplexed with a coupler according to the invention - information transmitted in a multi-mode optical fiber can be divided into individual cores and further into separate optical fibers. The use of a coupler in a multiplexer and demultiplexer configuration connected to a multi-mode optical fiber enables the construction of a transmission system using mode multiplexing.

Wymiary struktury światłowodu wielomodowego 9:The dimensions of the structure of multimode fiber 9:

Wymiary światłowodu wielordzeniowego 2:Multi-core fiber 2 dimensions:

- rdzeń kilku-modowy 10 - średnica d17 = 10 μm, SiO2 domieszkowane 9% GeO2;- multi-mode core 10 - diameter d17 = 10 μm, SiO2 doped with 9% GeO2;

- rdzeń 4.1 - średnica d5.1 = 10 μm, SiO2 domieszkowane 2% GeO2;- core 4.1 - diameter d5.1 = 10 μm, SiO2 doped with 2% GeO2;

- rdzeń 4.2 - średnica d5.2 = 8 μm, SiO2 domieszkowane 11,3% GeO2;- core 4.2 - diameter d5.2 = 8 μm, SiO2 doped with 11.3% GeO2;

- rdzeń 4.3 - średnica d5.3 = 10 μm, SiO2 domieszkowane 6,1% GeO2;- core 4.3 - diameter d5.3 = 10 μm, SiO2 doped with 6.1% GeO2;

- średnica płaszcza 5, d6 = 250 μm, SiO2 domieszkowane 0% GeO2 (szkło krzemionkowe)- jacket diameter 5, d6 = 250 μm, SiO2 doped with 0% GeO2 (silica glass)

- stała sieci Λ = 16 μm- network constant Λ = 16 μm

Wymiary otworów 6:Hole dimensions 6:

- otwory 6 - średnica d7 = 8 μm- holes 6 - diameter d7 = 8 μm

Parametry przewężenia:Narrowing parameters:

- odcinek b = 2 mm- section b = 2 mm

- odcinek c = 5 mm- section c = 5 mm

- średnica d1 = 250 μm- diameter d1 = 250 μm

- stopień przewężenia = 10% (d2 = 225 μm)- narrowing degree = 10% (d2 = 225 μm)

PL 237 870 B3PL 237 870 B3

Urządzenie według tego przykładu przedstawiają fig. 4, fig. 7 i fig. 8. W tej konfiguracji trzy mody podstawowe z rdzeni adresujących adresują mod podstawowy i dwa mody wyższych rzędów w rdzeniu adresowanym.The device of this example is shown in Figs. 4, 7 and 8. In this configuration, the three base modes of the addressing cores address the base mode and the two higher order modes in the addressed core.

P r z y k ł a d IIIP r z x l a d III

Sprzęgacz według wynalazku pozwalający na budowę elementu do kontrolowanej adresacji modów polaryzacyjnych zawiera światłowód dwurdzeniowy 2 z rdzeniami, które posiadają różne efektywne współczynniki załamania modów, a jeden z rdzeni światłowodu wielordzeniowego 2 - rdzeń 12 - jest dwójłomny. W otoczeniu rdzenia adresowanego umieszczony jest jednomodowy na długości fali 1550 nm rdzeń adresujący 4 o skokowym profilu współczynnika załamania światła, którego efektywny współczynnik załamania modu dobrany jest tak, że odpowiada efektywnemu współczynnikowi załamania jednego z modów polaryzacyjnych (polaryzacyjnemu x) w rdzeniu adresowanym 12. Do światłowodu wielordzeniowego 2 z izolowanymi rdzeniami, przyłączony jest jednordzeniowy światłowód wejściowy 1, po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego, jest przyłączony światłowód wyjściowy jednordzeniowy dwójłomny podtrzymujący polaryzację 11, we fragmencie światłowodu wielordzeniowego 2 izolacja rdzeni jest zmniejszona przez zasklepienie otworu izolującego 6 i przewężenie światłowodu. Rdzeń adresowany 12 światłowodu wielordzeniowego 2 ma skokowy profil współczynnika załamania światła, jest dwójłomny i posiada odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów polaryzacyjnych. Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy rdzeniami jest mniejszy niż -10 dB.The coupler according to the invention, which enables the construction of an element for controlled addressing of polarization modes, comprises a dual-core optical fiber 2 with cores that have different effective mode refractive indexes, and one of the cores of a multi-core optical fiber 2 - core 12 - is birefringent. In the vicinity of the addressed core there is a single-mode addressing core 4 at a wavelength of 1550 nm with a step profile of the refractive index, whose effective refractive index of the mode is selected so as to correspond to the effective refractive index of one of the polarization modes (polarization x) in the addressed core 12. To multi-core optical fiber 2 with insulated cores, a single-core input optical fiber 1 is connected, on the opposite side of the multi-core optical fiber, an output single-core birefringent optical fiber 11 is connected, in a fragment of a multi-core optical fiber 2, the insulation of the cores is reduced by sealing the insulating hole 6 and narrowing the optical fiber. The addressed core 12 of the multicore optical fiber 2 has a step refractive index profile, is birefringent and has separate effective refractive indices of the individual polarization modes. In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed inter-core crosstalk is less than -10 dB.

Struktura światłowodu wielordzeniowego jest na pewnym fragmencie światłowodu wielordzeniowego zmodyfikowana tak, że zasklepiony jest otwór 6 w jego strukturze. Długość zasklepienia wynosi c = 3 mm a strefy przejściowe b = 2 mm. Stopień przewężenia właściwego wynosi 20%.The structure of the multi-core optical fiber is modified on a certain part of the multi-core optical fiber in such a way that the opening 6 in its structure is sealed. The capping length is c = 3 mm and the transition zones b = 2 mm. The degree of constriction is 20%.

Na odcinku c = 3 mm światłowodu dwurdzeniowego otwór 6 jest zasklepiony, co powoduje zmniejszenie izolacji rdzeni i wzrost przesłuchu. Zmniejszenie izolacji powoduje powstanie supermodu w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -4 dB. Natomiast stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego w rdzeniu adresowanym do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego jest mniejszy niż -12 dB.In the c = 3 mm section of the dual-core optical fiber, the hole 6 is sealed, which reduces the insulation of the cores and increases the crosstalk. Reducing the insulation causes a supermode, which increases the crosstalk - the ratio of the power present in the core addressed in the form of a mode addressed at the output of a multi-core fiber segment to the power present in the addressing core in the form of an addressing module at the input of a multi-core fiber is greater than -4 dB. On the other hand, the ratio of power at the output of a multi-core optical fiber in the form of an unaddressed mode in the core addressed to the power at the input of a multi-core optical fiber in the form of an addressing module is lower than -12 dB.

Za odcinkiem z zasklepionymi otworami sygnał jest transportowany rdzeniem o dużej dwójłomności, w którym efektywnie pobudzony jest tylko jeden mod polaryzacyjny. Do rdzenia o dużej dwójłomności dospawany jest światłowód wyjściowy, dwójłomny, podtrzymujący polaryzację.After the section with sealed openings, the signal is transported by a high birefringence core in which only one polarization mode is effectively excited. The output, birefringent optical fiber, supporting the polarization, is welded to the core with high birefringence.

Opisana powyżej konstrukcja sprzęgacza na światłowodzie wielordzeniowym z kontrolowanie zmniejszaną izolacją rdzeni stanowi zatem element umożliwiający adresowanie modów polaryzacyjnych, czyli konstrukcję polaryzatora światłowodowego. Możliwe jest także działanie urządzenia w odwrotnej konfiguracji.The above-described construction of the coupler on a multi-core optical fiber with the control of the reduced insulation of the cores is therefore an element that enables addressing the polarization modes, i.e. the construction of the optical fiber polarizer. It is also possible to operate the device in reverse configuration.

Wymiary światłowodu wielordzeniowego 2:Multi-core fiber 2 dimensions:

- rdzeń 4 - średnica d5 = 8.2 gm, SiO2 domieszkowane 3,5% GeO2;- core 4 - diameter d5 = 8.2 gm, SiO2 doped with 3.5% GeO2;

- rdzeń 12 - krótsza oś d18 = 6 gm, dłuższa oś d19 = 12,4 gm SiO2 domieszkowane 3,5% GeO2;- core 12 - shorter axis d18 = 6 gm, longer axis d19 = 12.4 gm SiO2 doped with 3.5% GeO2;

- średnica płaszcza 5, d6 = 125 gm, SiO2 domieszkowane 0% GeO2 (szkło krzemionkowe)- jacket diameter 5, d6 = 125 gm, SiO2 doped with 0% GeO2 (silica glass)

- stała sieci Λ = 16 gm- network constant Λ = 16 gm

Wymiary otworów 6:Hole dimensions 6:

- otwór 6 - średnica d7 = 10 gm- hole 6 - diameter d7 = 10 gm

Parametry przewężenia:Narrowing parameters:

- odcinek b = 2 mm- section b = 2 mm

- odcinek c = 3 mm- section c = 3 mm

- średnica d1 = 125 gm- diameter d1 = 125 gm

- stopień przewężenia = 20% (d2 =100 gm)- degree of constriction = 20% (d2 = 100 gm)

Urządzenie w tym przykładzie wykonania przedstawiają fig. 4, fig. 9 i fig. 10. W tej konfiguracji mod podstawowy z rdzenia adresującego (4) adresuje mod polaryzacyjny w rdzeniu adresowanym (12). P r z y k ł a d IVThe device in this embodiment is shown in Fig. 4, Fig. 9 and Fig. 10. In this configuration, the base mode from the addressing core (4) addresses the polarization mode on the addressed core (12). P r x l a d IV

Sprzęgacz według wynalazku pozwalający na budowę elementu do kontrolowanej adresacji modów polaryzacyjnych zawiera światłowód trzyrdzeniowy 2 z rdzeniami, które posiadają różne efektywne współczynniki załamania modów, a dwa z rdzeni światłowodu wielordzeniowego 2 - rdzenie 12.1 i 12.2 - są dwójłomne. W otoczeniu rdzenia adresowanego umieszczony jest jednomodowy na długości faliThe coupler according to the invention, which enables the construction of an element for controlled addressing of polarization modes, comprises a triple-core optical fiber 2 with cores having different effective mode refractive indexes, and two of the cores of a multi-core optical fiber 2 - cores 12.1 and 12.2 - are birefringent. In the vicinity of the addressed core, there is a single-mode wavelength

PL 237 870 B3PL 237 870 B3

1550 nm rdzeń adresujący 4 o skokowym rozkładzie współczynnika załamania światła, którego efektywny współczynnik załamania modu dobrany jest tak, że odpowiada poszczególnym efektywnym współczynnikom załamania modów polaryzacyjnych w rdzeniach adresowanych 12.1 i 12.2. Do światłowodu wielordzeniowego 2 z izolowanymi rdzeniami, przyłączony jest jednordzeniowy światłowód wejściowy 1, po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego, są przyłączone dwa światłowody wyjściowe jednordzeniowe dwójłomne podtrzymujące polaryzację 11, we fragmencie światłowodu wielordzeniowego 2 izolacja rdzeni jest zmniejszona przez zasklepienie otworów izolujących 6 i przewężenie światłowodu. Rdzenie adresowane 12.1 i 12.2 światłowodu wielordzeniowego 2 mają skokowe rozkłady współczynnika załamania światła, są dwójłomne i posiadają odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów polaryzacyjnych. Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy dowolną parą rdzeni jest mniejszy niż -10 dB.The 1550 nm addressing core 4 has a refractive index stepwise distribution, the effective refractive index of the mode of which is selected to correspond to the individual effective refractive indexes of the polarization modes in the addressed cores 12.1 and 12.2. To the multicore optical fiber 2 with insulated cores, a single-core input optical fiber 1 is connected, on the opposite side of the multi-core optical fiber, two single-core bi-refractory output optical fibers 11 are connected, in the fragment of the multi-core optical fiber 2, the insulation of the cores is reduced by sealing the insulating holes 6 and narrowing the optical fiber. Addressed cores 12.1 and 12.2 of the multicore fiber 2 have stepwise refractive index distributions, are birefringent and have separate effective refractive indices of individual polarization modes. In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed crosstalk between any pair of cores is less than -10 dB.

Struktura światłowodu wielordzeniowego jest na pewnym fragmencie światłowodu wielordzeniowego zmodyfikowana tak, że zasklepione są otwory 6 w jego strukturze. Długość zasklepienia wynosi c = 5 mm a strefy przejściowe b = 5 mm. Stopień przewężenia właściwego wynosi 10%.The structure of the multi-core optical fiber is modified on a certain part of the multi-core optical fiber in such a way that the openings 6 in its structure are sealed. The capping length is c = 5 mm and the transition zones b = 5 mm. The degree of constriction is 10%.

Na odcinku c = 5 mm światłowodu dwurdzeniowego otwory 6 są zasklepione, co powoduje zmniejszenie izolacji rdzeni i wzrost przesłuchu. Zmniejszenie izolacji powoduje powstanie supermodu w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -4 dB. Natomiast stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -12 dB.In the c = 5 mm section of the dual-core optical fiber, the openings 6 are sealed, which reduces the insulation of the cores and increases the crosstalk. Reducing the insulation causes a supermode, which increases the crosstalk - the ratio of the power present in the core addressed in the form of a mode addressed at the output of a multi-core fiber segment to the power present in the addressing core in the form of an addressing module at the input of a multi-core fiber is greater than -4 dB. On the other hand, the power ratio at the output of a multi-core optical fiber in the form of an addressing mode in the initially energized addressing core is less than -12 dB.

Za odcinkiem z zasklepionymi otworami sygnał jest transportowany rdzeniami o dużej dwójłomności, w których efektywnie pobudzone są tylko poszczególne mody polaryzacyjny. Do rdzeni o dużej dwójłomności dospawane są światłowody wyjściowe, dwójłomne, podtrzymujące polaryzację.After the section with sealed openings, the signal is transported by cores of high birefringence, in which only individual polarization modes are effectively stimulated. The output, birefringent, polarization supporting optical fibers are welded to the cores with high birefringence.

Opisana powyżej konstrukcja sprzęgacza na światłowodzie wielordzeniowym z kontrolowanie zmniejszaną izolacją rdzeni stanowi zatem element umożliwiający adresowanie modów polaryzacyjnych, czyli konstrukcję polaryzatora światłowodowego rozdzielającego polaryzacje. W odwrotnej konfiguracji sprzęgacz może działać jako sumator polaryzacji.The above-described construction of a coupler on a multi-core optical fiber with a controllable and reduced insulation of the cores is therefore an element that enables addressing polarization modes, i.e. a construction of a fiber-optic polarizer separating polarizations. In the reverse configuration, the coupler can act as a polarization adder.

Wymiary światłowodu wielordzeniowego 2:Multi-core fiber 2 dimensions:

- rdzeń 4 - średnica d5 = 8.2 μm, SiO2 domieszkowane 3,5% GeO2;- core 4 - diameter d5 = 8.2 μm, SiO2 doped with 3.5% GeO2;

- rdzeń 12.1 - krótsza oś d18.1 = 6 μm, dłuższa oś d19.1 = 12,2 μm SiO2 domieszkowane 3,5%- core 12.1 - shorter axis d18.1 = 6 μm, longer axis d19.1 = 12.2 μm SiO2 doped with 3.5%

GeO2;GeO2;

- rdzeń 12.2 - krótsza oś d18.2 = 6 μm, dłuższa oś d19.2 = 12,2 μm SiO2 domieszkowane 3,5% GeO2;- core 12.2 - shorter axis d18.2 = 6 μm, longer axis d19.2 = 12.2 μm SiO2 doped with 3.5% GeO2;

- średnica płaszcza 5, d6 = 125 μm, SiO2 domieszkowane 0% GeO2 (szkło krzemionkowe)- jacket diameter 5, d6 = 125 μm, SiO2 doped with 0% GeO2 (silica glass)

- stała sieci Λ = 16 μm- network constant Λ = 16 μm

Wymiary otworów 6:Hole dimensions 6:

- otworów 6 - średnica d7 = 10 μm- holes 6 - diameter d7 = 10 μm

Parametry przewężenia:Narrowing parameters:

Odcinek b = 5 mmSegment b = 5 mm

Odcinek c = 5 mmSegment c = 5 mm

Stopień przewężenia = 10% (d2 = 112,5 μm)The degree of constriction = 10% (d2 = 112.5 μm)

Urządzenie w tym przykładzie wykonania przedstawiają fig. 4, fig. 11, fig. 12. W tej konfiguracji mod podstawowy z rdzenia adresującego 4 adresuje mody polaryzacyjne w rdzeniach adresowanych 12.1 i 12.2.The device in this embodiment is shown in Figs. 4, Fig. 11, Fig. 12. In this configuration, the base mode from the addressing core 4 addresses the polarization modes in the addressed cores 12.1 and 12.2.

P r z y k ł a d VP r z k ł a d V

Sprzęgacz według wynalazku pozwalający na budowę elementu do kontrolowanej adresacji modów polaryzacyjnych zawiera światłowód dwurdzeniowy 2 z rdzeniami 12.1 i 12.2, które są dwójłomne. Rdzenie są homogeniczne. Do światłowodu wielordzeniowego 2 z izolowanymi rdzeniami, przyłączony jest światłowód wejściowy jednordzeniowy dwójłomny podtrzymujący polaryzację 13, po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego, jest przyłączone są dwa światłowody wyjściowe jednordzeniowy dwójłomne podtrzymujące polaryzację 11, we fragmencie światłowodu wielordzeniowego 2 izolacja rdzeni jest zmniejszona przez zasklepienie otworu izolującego 6 i przewężenie światłowodu. Rdzenie światłowodu wielordzeniowego 2 mają skokowy rozkład współczynnika załamania światła i posiadają dobrze odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów polaryzacyjnych.The coupler according to the invention, which enables the construction of an element for controlled addressing of polarization modes, comprises a two-core optical fiber with cores 12.1 and 12.2, which are birefringent. The cores are homogeneous. To the multicore fiber 2 with insulated cores, the input single-core birefringent optical fiber supporting the polarization 13 is connected, on the opposite side of the multicore optical fiber, two single-core birefringent optical fibers supporting the polarization 11 are connected, in the fragment of the multicore fiber 2 the insulation of the cores is reduced by closing 6 and the narrowing of the optical fiber. The cores of the multi-core optical fiber 2 have a stepwise distribution of the refractive index and have well-separated effective refractive indices of the individual polarization modes.

PL 237 870 B3PL 237 870 B3

Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy dowolną parą rdzeni jest mniejszy niż -10 dB.In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed crosstalk between any pair of cores is less than -10 dB.

Struktura światłowodu wielordzeniowego jest na pewnym fragmencie światłowodu wielordzeniowego zmodyfikowana tak, że zasklepiony jest otwór 6 w jego strukturze. Długość zasklepienia wynosi c = 5 mm a strefy przejściowe b = 5 mm. Stopień przewężenia właściwego wynosi 10%.The structure of the multi-core optical fiber is modified on a certain part of the multi-core optical fiber in such a way that the opening 6 in its structure is sealed. The capping length is c = 5 mm and the transition zones b = 5 mm. The degree of constriction is 10%.

Na odcinku c = 5 mm światłowodu dwurdzeniowego otwór 6 jest zasklepiony, co powoduje zmniejszenie izolacji rdzeni i wzrost przesłuchu. Zmniejszenie izolacji powoduje powstanie supermodu w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światłowodu wielordzeniowego jest większy niż -3 dB.In the c = 5 mm section of the dual-core optical fiber, the hole 6 is sealed, which reduces the insulation of the cores and increases the crosstalk. Reducing the insulation causes a supermode, which increases the crosstalk - the ratio of the power present in the core addressed in the form of a mode addressed at the output of a multi-core fiber section to the power present in the addressing core in the form of an addressing module at the input of a multi-core fiber is greater than -3 dB.

Za odcinkiem z zasklepionymi otworami sygnał jest transportowany rdzeniami o dużej dwójłomności, w których efektywnie pobudzone są mody polaryzacyjne - (x) i (y). Do obu rdzeni dospawane są światłowody wyjściowe, dwójłomne, podtrzymujące polaryzację 11.After the section with sealed openings, the signal is transported by cores of high birefringence, in which the polarization modes - (x) and (y) are effectively stimulated. The output, birefringent, polarization supporting 11 fibers are welded to both cores.

Opisana powyżej konstrukcja sprzęgacza na światłowodzie wielordzeniowym z kontrolowanie zmniejszaną izolacją rdzeni stanowi zatem element (sprzęgacz) umożliwiający adresowanie modów polaryzacyjnych, czyli konstrukcję sprzęgacza (dzielnika) podtrzymującego polaryzację - sygnał obecny na początku w rdzeniu 12.1 jest rozdzielany na rdzenie 12.1 i 12.2, przy czym zachowany jest stan polaryzacji. W odwrotnej konfiguracji sprzęgacz może pracować jako sprzęgacz łączący polaryzacje.The above-described construction of the coupler on a multi-core optical fiber with the control of the reduced insulation of the cores is therefore an element (coupler) that allows addressing polarization modes, i.e. the construction of the coupler (divider) supporting the polarization - the signal present at the beginning in core 12.1 is split into cores 12.1 and 12.2, while retaining is the polarity state. In the reverse configuration, the coupler can work as a coupler that combines polarities.

Wymiary światłowodu wielordzeniowego 2:Multi-core fiber 2 dimensions:

- rdzeń 12.1 - krótsza oś d18.1 = 6 μm, dłuższa oś d19.1 = 12,4 μm SiO2 domieszkowane 3,5% GeO2;- core 12.1 - shorter axis d18.1 = 6 μm, longer axis d19.1 = 12.4 μm SiO2 doped with 3.5% GeO2;

- rdzeń 12.2 - krótsza oś d18.2 = 6 μm, dłuższa oś d19.2 = 12,4 μm SiO2 domieszkowane 3,5% GeO2;- core 12.2 - shorter axis d18.2 = 6 μm, longer axis d19.2 = 12.4 μm SiO2 doped with 3.5% GeO2;

- stała sieci Λ = 16 μm- network constant Λ = 16 μm

Wymiary otworów 6:Hole dimensions 6:

- otworu 6 - średnica d7 = 10 μm Parametry przewężenia:- hole 6 - diameter d7 = 10 μm Narrowing parameters:

- odcinek b = 5 mm- section b = 5 mm

- odcinek c = 5 mm- section c = 5 mm

- średnica d1 = 125 μm- diameter d1 = 125 μm

- stopień przewężenia = 10% (d2 = 112,5 μm)- degree of narrowing = 10% (d2 = 112.5 μm)

Urządzenie w tym przykładzie wykonania przedstawiają fig. 4, fig. 13 i fig. 14. W tej konfiguracji mody polaryzacyjne z rdzenia adresującego 12.1 adresują mody polaryzacyjne w rdzeniu 12.2.The device in this embodiment is shown in Figures 4, 13 and 14. In this configuration, the polarization modes from the addressing core 12.1 address the polarization modes in the core 12.2.

P r z y k ł a d VIP r x l a d VI

Sprzęgacz według wynalazku pozwalający na budowę elementu do kontrolowanej adresacji modów zawiera światłowód dwurdzeniowy 2 z rdzeniami izolowanymi strefą o obniżonym współczynniku załamania 6 w postaci otworu wypełnionego powietrzem. Jeden z rdzeni światłowodu wielordzeniowego jest jednomodowy na długości fali 1550 nm 4.3, i posiada skokowy profil współczynnika załamania, a drugi rdzeń 10 jest kilku-modowy również o skokowym profilu załamania. Do dwurdzeniowego światłowodu wielordzeniowego 2 z izolowanymi rdzeniami przyłączone są dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe 1 i 9, a po przeciwnej stronie światłowodu wielordzeniowego są przyłączone dwa jednordzeniowe światłowody wyjściowe 1 i 9, na fragmencie światłowodu wielordzeniowego 2 izolacja rdzeni jest zmniejszona poprzez przewężenie i zasklepienie struktury otworu 6 izolującego. Odległość między środkami elementów mikrostruktury (otworu i rdzeni) jest równa stałej sieci Λ wynosi 20 μm, a otwory izolujące mają średnice 10 μm. Rdzeń 10 światłowodu wielordzeniowego ma skokowy rozkład współczynnika załamania światła, jest kilku-modowy i posiada odseparowane efektywne współczynniki załamania poszczególnych modów. W otoczeniu rdzenia 10 umieszczony jest rdzeń 4.3 o skokowym rozkładzie współczynnika załamania światła, którego efektywny współczynnik załamania modu dobrany jest tak, że jest dopasowany do efektywnego współczynnika załamania jednego z modów (trzeciego modu wyższego rzędu) w rdzeniu 10. Ponieważ mod z rdzenia 4.3 i jeden z modów z rdzenia 10 mają przed zmniejszeniem izolacji dopasowane współczynniki załamania, na obszarze o zmniejszonej izolacji budują się supermody. Tym samym, mod z rdzenia 4.3 adresuje mod z rdzenia 10, a mod z rdzenia 10 adresuje mod w rdzeniu 4.3. Tym samym możliwa jest realizacja multipleksera/demultipleksera typu add-drop. Zarówno rdzeń 4.3 jak i 10 są jednocześnie adresujące i adresowane.The coupler according to the invention, which enables the construction of an element for controlled mode addressing, comprises a two-core optical fiber with cores insulated with a zone with a reduced refractive index 6 in the form of a hole filled with air. One of the cores of a multi-core fiber is single-mode at 1550 nm 4.3, and has a refractive index stepping profile, and the other core 10 is multi-mode also having a step refraction profile. Two single-core input optical fibers 1 and 9 are connected to a dual-core multi-core optical fiber 2, and two single-core output optical fibers 1 and 9 are connected on the opposite side of the multi-core optical fiber, on a fragment of multi-core optical fiber 2, the insulation of the cores is reduced by narrowing and sealing the hole structure 6 insulating. The distance between the centers of the microstructure elements (hole and cores) is equal to the lattice constant Λ is 20 μm, and the insulating holes have a diameter of 10 μm. The core 10 of a multi-core optical fiber has a stepwise refractive index distribution, is several-mode, and has separate effective refractive indexes of the individual modes. In the vicinity of core 10 is a core 4.3 with a stepwise refractive index distribution, the effective refractive index of the mode of which is selected to match the effective refractive index of one of the modes (third higher order mode) in core 10. Since the mod from core 4.3 one of the mods from core 10 have refractive indices adjusted before the insulation reduction, supermodes are built in the area with reduced insulation. Thus, the mod from core 4.3 addresses the mod from core 10, and the mod from core 10 addresses the mod on core 4.3. Thus, it is possible to implement an add-drop multiplexer / demultiplexer. Both core 4.3 and core 10 are addressing and being addressed simultaneously.

PL 237 870 B3PL 237 870 B3

Na obszarze o niezmniejszonej izolacji supermody budują się tak (budują się nieefektywnie), że maksymalny obserwowany przesłuch pomiędzy rdzeniami jest mniejszy niż -10 dB. Struktura światłowodu wielordzeniowego 2 jest odcinkowo zmodyfikowana tak, że otwór 6 w jego strukturze są zasklepione, na odcinku wystarczającym do efektywnego zbudowania supermodu na rdzeniach 10 i 4.3. Długość zasklepienia c otworu 6 wynosi 5 mm, strefy przejściowe b = 2 mm a stopień przewężenia właściwego wynosi 10%.In an area with unimpaired insulation, supermodes build up (build inefficiently) so that the maximum observed inter-core crosstalk is less than -10 dB. The structure of the multi-core optical fiber 2 is modified in sections so that the opening 6 in its structure is sealed over a length sufficient to effectively build a supermode on cores 10 and 4.3. The capping length c of the opening 6 is 5 mm, the transition zones b = 2 mm and the degree of constriction is 10%.

Na odcinku c = 5 mm otwór oddzielający rdzenie są zasklepione przez co zmniejszona zostaje izolacja rdzeni, powstają supermody w wyniku czego zwiększa się przesłuch - stosunek mocy obecnej w rdzeniu adresowanym w formie modu adresowanego na wyjściu odcinka światłowodu 10 wielordzeniowego do mocy obecnej w rdzeniu go adresującym w formie modu adresującego na wejściu światł owodu wielordzeniowego jest większy niż -3 dB. Natomiast w przypadku pobudzenia tylko jednego rdzenia adresującego stosunek mocy na wyjściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu nieadresowanego (przez ten początkowo pobudzony mod adresujący) w poszczególnym rdzeniu/rdzeniach adresujących i adresowanych do mocy na wejściu światłowodu wielordzeniowego w formie modu adresującego w początkowo pobudzonym rdzeniu adresującym jest mniejszy niż -14 dB. Rozkład poziomu mocy w każdym z adresowanych modów powstających na końcu zmodyfikowanego odcinka zostaje „zamrożony” i stan ten jest transportowany dalej niezmodyfikowaną częścią światłowodu wielordzeniowego. Wymiary struktury światłowodu kilku-modowego 9:At the c = 5 mm section, the hole separating the cores is closed, which reduces the insulation of the cores, supermodes are created, resulting in an increased crosstalk - the ratio of the power present in the addressed core in the form of a mode addressed at the output of the multi-core fiber section to the power present in the addressing core. in the form of an addressing mode at the input of a multi-core optical fiber is greater than -3 dB. However, in the case of excitation of only one addressing core, the power ratio at the output of a multicore fiber in the form of an unaddressed mode (by this initially excited addressing mode) in a particular addressing core / cores and addressed to the power at the input of the multicore fiber in the form of an addressing module in the initially excited addressing core is less than -14 dB. The power level distribution in each of the addressed modes arising at the end of the modified segment is "frozen" and this state is transported on by the unmodified portion of the multicore fiber. The dimensions of the structure of a multi-mode fiber 9:

Wymiary światłowodu wielordzeniowego 2:Multi-core fiber 2 dimensions:

- stała sieci Λ = 20 μm- network constant Λ = 20 μm

Wymiary otworu 6:Hole 6 dimensions:

- otwór 6 - średnica d7 = 10 μm- hole 6 - diameter d7 = 10 μm

Parametry przewężenia/zasklepienia:Throat / capping parameters:

- odcinek b = 2 mm- section b = 2 mm

- odcinek c = 5 mm- section c = 5 mm

- średnica d1 = 250 μm- diameter d1 = 250 μm

Urządzenie w tym przykładzie wykonania przedstawiają fig. 4, fig. 15 i fig. 15. W tej konfiguracji (multipleksera) mod z rdzenia (4.3) adresuje trzeci mod wyższego rzędu z rdzenia (10) a trzeci mod wyższego rzędu z rdzenia (10) adresuje mod w rdzeniu (4.3). Ponadto w rdzeniu kilku-modowym przez początkowe pobudzenie propagują się też inne mody. W tej konfiguracji możliwe jest dodanie dodatkowego sygnału do rdzenia, w którym już propagują się mody (10) i odebranie jednego z sygnałów propagujących się w tym rdzeniu.The device in this embodiment is shown in Fig. 4, Fig. 15 and Fig. 15. In this (multiplexer) configuration, the mod from the core (4.3) addresses the third high-order mod from the core (10) and the third high-order mod from the core (10). addresses the mod in the core (4.3). Moreover, other modes propagate in the multi-mode core by initial stimulation. In this configuration, it is possible to add an additional signal to the core where the modes are already propagating (10) and receive one of the signals propagating in this core.

Przykład dotyczy realizacji multipleksacji add-drop polegającej na dodawaniu/wydzielaniu jednego kanału do/z sygnałów propagujących się w jednym rdzeniu.The example concerns the implementation of add-drop multiplexing consisting in adding / extracting one channel to / from signals propagating in one core.

Claims

1. Fiber optic coupler according to patent Pat. 234 839, comprising a multicore fiber with cores insulated through zones with a reduced refractive index, characterized in that at least one of the cores of the multicore fiber is multimode or multi-mode and / or birefringent at the wavelengths used, and is addressed and at least one of the remaining cores is an addressing core, and at least one single-core input optical fiber is connected to the multi-core optical fiber, and at the opposite side of the multi-core optical fiber is connected at least one, at least one-core output optical fiber, wherein in at least one fragment of the multi-core optical fiber, the insulation of the cores is reduced.

2. A fiber optic coupler according to claim A method according to claim 1, characterized in that it is provided with an insulating structure in the form of zones with a reduced refractive index, selected from openings filled with air or other gas, solid or liquid.

PL 237 870 B3

The fiber optic coupler according to claim 1 or 2, characterized in that the addressing core is single-mode at the wavelengths used.

The fiber optic coupler according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one addressing core is multimode (multi-mode) and / or birefringent at the wavelengths used.

5. The fiber optic coupler according to claim 1 The method of any of claims 1 or 2 or 3 or 4, characterized in that it has at least two addressing cores with different effective refractive indices.

6. The fiber optic coupler according to claim 1, 3. The method of any of the preceding claims, characterized in that the addressed and the addressing core have the same effective refractive indices of the individual modes.

7. The fiber optic coupler according to claim 1, 3. The method of any of claims 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6, characterized in that in the fiber section with reduced insulation, the insulation between the addressing modem in the addressing core and the addressed modem in the addressed core is less than 5 dB.

8. The fiber optic coupler according to claim 1, 5. The method of any of claims 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7, characterized in that the isolation between an addressing modem in an addressing core and an unaddressed modem in another core is greater than 10 dB.

9. The fiber optic coupler according to claim 1, A method according to any of the preceding claims, characterized in that the modified fragment of the multi-core optical fiber is equal to the length of the section of the multi-core optical fiber used.

10. The fiber optic coupler according to any of the preceding claims, characterized in that the zones of lowered refractive index can be filled with cladding material and the entire cladding acts as a lowered refractive index zone.

11. The fiber optic coupler according to any of the preceding claims, characterized in that the water / water light to be connected to the multicore fiber is selected from singlemode and / or birefringent and / or multimode or multi-mode.

12. The fiber optic coupler according to any of the preceding claims, characterized in that the water light / water light connected to the multi-core optical fiber has parameters of the cores corresponding to the parameters of the cores of the multi-core optical fiber.

13. A fiber optic coupler according to any of the preceding claims, characterized in that it is a reversible element.