RU2155166C2 - Method of manufacturing single-mode fiber-optic light guides retaining emission polarization - Google Patents
Method of manufacturing single-mode fiber-optic light guides retaining emission polarization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2155166C2 RU2155166C2 RU98111904/03A RU98111904A RU2155166C2 RU 2155166 C2 RU2155166 C2 RU 2155166C2 RU 98111904/03 A RU98111904/03 A RU 98111904/03A RU 98111904 A RU98111904 A RU 98111904A RU 2155166 C2 RU2155166 C2 RU 2155166C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- light guide
- melting point
- quartz glass
- polarization
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
- C03B37/01217—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube for making preforms of polarisation-maintaining optical fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
- C03B2203/14—Non-solid, i.e. hollow products, e.g. hollow clad or with core-clad interface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/30—Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres
Abstract
Description
Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконных линиях связи, а также при конструировании датчиков физических величин (волоконных датчиков давления, температуры, гироскопов и т. д.). The invention relates to the field of fiber optics and can be used in fiber communication lines, as well as in the design of sensors of physical quantities (fiber sensors of pressure, temperature, gyroscopes, etc.).
Известен способ получения одномодового волоконного световода, сохраняющего поляризацию излучения [1]. В известном способе в начале MCDV-методом изготавливается исходная цилиндрическая заготовка световода, содержащая круглую сердцевину, отражающую оболочку и внешнюю защитную кварцевую оболочку, образованную опорной кварцевой трубой. Затем с двух диаметрально противоположных сторон этой заготовки прорезают два паза полукруглой формы на глубину 1 - 2 мм, после чего заготовку помещают внутрь опорной кварцевой трубы и сплавляют их на тепломеханическом станке. После сплавления прорезанные пазы превращаются в два сквозных отверстия, которые проходят по всей длине вновь полученной заготовки. После того, эту заготовку помещают в травильный раствор с целью формирования полученных отверстий большего диаметра. Затем в растравленные отверстия вставляют два нагружающих стержня, состоящих из материала, обладающего температурным коэффициентом линейного расширения большим, чем соответствующий коэффициент кварцевого стекла, из которого состоят опорные трубы, используемые для изготовления заготовки. После этого, полученную таким образом заготовку, сплавляют на тепломеханическом станке с последующей вытяжкой световода на установке вытяжки световодов или сразу проводят вытяжку световода без предварительного сплавления на тепломеханическом станке. A known method of obtaining a single-mode fiber waveguide, preserving the polarization of radiation [1]. In the known method, at the beginning, the MCDV method produces an initial cylindrical fiber preform containing a round core, a reflective sheath and an external protective quartz sheath formed by a supporting quartz tube. Then, from two diametrically opposite sides of this preform, two grooves of a semicircular shape are cut to a depth of 1 - 2 mm, after which the preform is placed inside the supporting quartz tube and fused with a heat-mechanical machine. After fusion, the slotted grooves turn into two through holes that extend along the entire length of the newly obtained workpiece. After that, this preform is placed in the etching solution in order to form the resulting holes of larger diameter. Then, two loading rods are inserted into the etched openings, consisting of a material having a temperature coefficient of linear expansion larger than the corresponding coefficient of silica glass, from which the support pipes used for the manufacture of the workpiece are composed. After that, the billet thus obtained is fused to a thermomechanical machine, followed by drawing of a fiber in a fiber drawing machine, or the fiber is immediately drawn without fusion on a thermomechanical machine.
Недостатком известного способа получения одномодового волоконного световода, сохраняющего поляризацию излучения является то, что стержни, вставляемые внутрь отверстий также, как правило, приходится изготавливать MCVD-методом, что приводит к значительному удорожанию световода. Другим недостатком известного метода является также и то, что при сплавлении или непосредственной вытяжке световода из заготовки вокруг нагружающих стержней могут образовываться воздушные пузырьки или даже целые воздушные полости из-за "вскипания" легкоплавких нагружающих стержней при их сплавлении с заготовкой или при их непосредственной вытяжке на установке вытяжки световодов. А так как для получения большого двулучепреломления в световоде стержни приходится располагать достаточно близко к световедущей жиле, то наличие воздушных пузырьков или полостей приводит как к возрастанию оптических потерь в световоде, так и к ухудшению свойств сохранять линейную поляризацию излучения, распространяющегося по световедущей жиле световода. A disadvantage of the known method for producing a single-mode optical fiber that preserves radiation polarization is that the rods inserted inside the holes also, as a rule, have to be manufactured using the MCVD method, which leads to a significant increase in the cost of the optical fiber. Another disadvantage of the known method is that during fusion or direct drawing of the fiber from the workpiece, air bubbles or even entire air cavities can form around the loading rods due to the “boiling” of fusible loading rods when they are fused with the workpiece or when they are directly drawn onto installation of hoods of optical fibers. And since in order to obtain large birefringence in the fiber, the rods must be positioned close enough to the fiber guide, the presence of air bubbles or cavities leads to both an increase in optical losses in the fiber and to a deterioration in the properties of maintaining the linear polarization of the radiation propagating through the fiber guide.
Целью настоящего изобретения является уменьшение трудоемкости изготовления световодов, а также улучшение их характеристик, выражающееся в уменьшении потерь излучения на распространение, а также уменьшение межмодовой поляризационной связи в световоде (улучшение свойства сохранять состояние поляризации излучения). The aim of the present invention is to reduce the complexity of the manufacture of optical fibers, as well as improving their characteristics, which is reflected in the reduction of radiation losses due to propagation, as well as a decrease in inter-mode polarization coupling in the optical fiber (improving the ability to maintain the state of polarization of radiation).
Указанная цель достигается тем, что:
1. Световедущая жила выполнена из материала с температурой плавления ниже температуры плавления кварцевого стекла, а отражающая оболочка - из материала с температурой плавления, равной температуре плавления кварцевого стекла.This goal is achieved by the fact that:
1. The light guide core is made of material with a melting point below the melting point of silica glass, and the reflective sheath is made of material with a melting temperature equal to the melting temperature of silica glass.
2. При изготовлении исходной цилиндрической заготовки формируют дополнительную оболочку из материала с температурой плавления, меньшей по сравнению с температурой плавления кварцевого стекла и, обладающего температурным коэффициентом линейного расширения, превышающим температурный коэффициент линейного расширения кварцевого стекла. 2. In the manufacture of the initial cylindrical billet, an additional shell is formed of a material with a melting temperature lower than the melting temperature of silica glass and having a temperature coefficient of linear expansion exceeding the temperature coefficient of linear expansion of silica glass.
3. При изготовлении исходной цилиндрической заготовки формируют дополнительную оболочку из материала с температурой плавления, близкой к температуре плавления кварцевого стекла, и показателем преломления ниже показателя преломления кварцевого стекла на 3 - 6•10-3, а отражающую оболочку формируют из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, превышающим температурный коэффициент линейного расширения кварцевого стекла.3. In the manufacture of the initial cylindrical billet, an additional shell is formed from a material with a melting point close to the melting temperature of quartz glass and a refractive index lower than the refractive index of quartz glass by 3 - 6 • 10 -3 , and a reflective shell is formed from a material with a linear temperature coefficient expansion exceeding the temperature coefficient of linear expansion of quartz glass.
Уменьшение трудоемкости изготовления световода, то есть уменьшение его стоимости, достигается за счет исключения необходимости использования нагружающих стержней, которые имеют большую трудоемкость изготовления. Reducing the complexity of the manufacture of the fiber, that is, reducing its cost, is achieved by eliminating the need to use loading rods, which have a large complexity of manufacturing.
Уменьшение потерь оптической мощности в световодах и улучшение свойств по сохранению состояния поляризации излучения достигается за счет исключения образования в непосредственной близости от световедущей жилы воздушных пузырьков при сплавлении заготовок с нагружающими стержнями. The reduction of optical power losses in the optical fibers and the improvement of the properties for preserving the state of polarization of radiation is achieved by eliminating the formation of air bubbles in the immediate vicinity of the light guide core during the fusion of billets with loading rods.
Улучшение свойств одномодовых световодов по сохранению состояния поляризации излучения согласно п. 3 формулы достигается еще и за счет тот, что дополнительная оболочка в исходной заготовке состоит из материала с пониженным показателем преломления и как следствие за счет этого в световоде возникает эффект повышенного затухания по мощности моды излучения нежелательной поляризации. The improvement of the properties of single-mode optical fibers in maintaining the state of radiation polarization according to claim 3 of the formula is also achieved due to the fact that the additional cladding in the initial billet consists of a material with a low refractive index and, as a result, the effect of increased attenuation in the optical fiber power of the radiation mode unwanted polarization.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана последовательность технологических операций по формированию световода, имеющего световедущую жилу эллиптической формы. На фиг. 2 показана последовательность технологических операций по формированию одномодового световода с зоной создания в круглой световедущей жиле механических напряжений эллиптической формы. На фиг. 3 показана последовательность технологических операций по созданию в круглой световедущей жиле механических напряжений зоной эллиптической формы, окруженной с внешней стороны слоем дополнительной оболочки с пониженным показателем преломления. На фиг. 4 показан принцип возникновения повышенного затухания излучения нежелательной поляризации. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a sequence of technological operations for the formation of a light guide having a light guide core of elliptical shape. In FIG. Figure 2 shows the sequence of technological operations for the formation of a single-mode fiber with a zone of creating elliptical mechanical stresses in a round light guide. In FIG. Figure 3 shows the sequence of technological operations for creating mechanical stresses in a round light guide vein with an elliptical zone surrounded on the outside with a layer of an additional shell with a low refractive index. In FIG. 4 shows the principle of occurrence of increased attenuation of radiation of undesirable polarization.
Свойство одномодового волоконного световода может быть достигнуто за счет формирования световедущей жилы в нем эллиптической формы. На фиг. 1 показана последовательность основных технологических операций по формированию световода с эллиптической световедущей жилой. Для этого в исходной цилиндрической заготовке 1, содержащей круглую световедущую жилу 2, отражающую оболочку 3, с двух противоположных сторон прорезают два полукруглых паза 4 шириной и глубиной ~1 - 2 мм, затем эту исходную заготовку с прорезанными пазами помещают внутрь опорной кварцевой трубы 5. После этого заготовку вместе с опорной кварцевой трубой подвергают сплавлению на тепломеханическом станке с помощью газовой горелки. После сплавления в заготовке по всей длине из-за наличия двух прорезанных в исходной заготовке пазов образуются два сквозных отверстия, которые затем подвергаются травлению в плавиковой кислоте (HF), в результате чего образуется новая заготовка 6 с отверстием 7. При изготовлении исходной цилиндрической заготовки методом внутреннего парафазного осаждения слоев легированного кварцевого стекла (MCVD - метод изготовления заготовок световодов) световедущая жила изготавливается из кварцевого стекла (SiO2) легированного германием (Ge2O3). Добавка германия в кварцевое стекло повышает показатель преломления кварцевого стекла, в результате чего световедущая жила приобретает способность канализировать оптическое излучение. Добавка германия к тому же и понижает температуру плавления материала световедущей жилы. Отражающая же оболочка в исходной цилиндрической заготовке в данном случае изготавливается из чистого кварцевого стекла (SiO2).The property of a single-mode fiber waveguide can be achieved through the formation of a light guide core in it of an elliptical shape. In FIG. 1 shows the sequence of basic technological operations for the formation of a fiber with an elliptical light guide core. For this, in the initial cylindrical billet 1, containing a round light guide core 2, reflecting the sheath 3, two semicircular grooves 4 are cut from two opposite sides with a width and depth of ~ 1 - 2 mm, then this initial billet with cut grooves is placed inside the supporting quartz tube 5. After that, the billet together with the supporting quartz tube is subjected to fusion on a thermomechanical machine using a gas burner. After fusion in the preform along its entire length, due to the presence of two grooves cut in the initial preform, two through holes are formed, which are then etched in hydrofluoric acid (HF), as a result of which a new preform 6 with hole 7 is formed. In the manufacture of the initial cylindrical preform by of internal paraphase deposition of alloyed quartz glass layers (MCVD - a method for manufacturing optical fiber preforms), the light guide core is made of quartz glass (SiO 2 ) doped with germanium (Ge 2 O 3 ). The addition of germanium to quartz glass increases the refractive index of quartz glass, as a result of which the light guide acquires the ability to channel optical radiation. The addition of germanium also lowers the melting point of the light guide core material. The reflective shell in the original cylindrical billet in this case is made of pure quartz glass (SiO 2 ).
После вытяжки световода из заготовки с вытравленными отверстиями на установке вытяжки световодов, световод 8 содержит световедущую жилу 9, отражающую оболочку 10. С внешней стороны световод покрыт защитно-упрочняющим покрытием 11. При вытяжке световода из заготовки происходит заплавление сквозных отверстий, в результате чего в световоде происходит в процессе его вытяжки перераспределение материала, в основном в направлении, соединяющем центры сквозных отверстий, в данном конкретном случае и отражающая оболочка световода и световедущая жила приобретают за счет заплавления сквозных отверстии эллиптическую форму. After the fiber is drawn from the preform with etched holes in the fiber optic hood, the fiber 8 contains a fiber guide 9, a reflective sheath 10. On the outside, the fiber is coated with a protective and reinforcing coating 11. When the fiber is drawn from the preform, the through holes melt through, resulting in a fiber during its drawing, the material is redistributed, mainly in the direction connecting the centers of the through holes, in this particular case both the reflective sheath of the fiber and the light guide sludge gain due to the melting of the through hole of an elliptical shape.
Величина двулучепреломления, определяющая способность сохранять состояние поляризации излучения в световодах с эллиптической световедущей жилой [2] пропорциональна величине:
B ~ Δ•ε,
где - индекс разности показателей преломления;
Δn - разность показателей преломления между световедущей жилой и отражающей оболочкой;
n0 - показатель преломления плавленного кварца;
где a и b большая и малая оси эллипса световедущей жилы соответственно.The magnitude of birefringence, which determines the ability to maintain the state of polarization of radiation in optical fibers with an elliptical light guide core [2], is proportional to:
B ~ Δ • ε,
Where - index of the difference in refractive indices;
Δn is the difference in refractive indices between the light guide core and the reflective shell;
n 0 is the refractive index of fused silica;
where a and b are the major and minor axes of the ellipse of the light guide core, respectively.
Величина ε выбирается обычно в пределах 0,4 - 0,8 и регулируется расстоянием центров сквозных отверстий от световедущей жилы и их диаметром. Температура плавления отражающей оболочки Тоб должна быть одинаковой с температурой плавления опорной кварцевой трубы Ттр и выше температуры плавления материала световедущей жилы (то есть Тоб = Тр и Тж < Тоб), в противном случае при деформации заготовки при заплавлении отверстий в процессе вытяжки световода световедущая жила остается круглой, а все деформации заготовки произойдут за счет отражающей оболочки.The value of ε is usually chosen in the range of 0.4 - 0.8 and is regulated by the distance of the centers of the through holes from the light guide core and their diameter. The melting temperature of the reflecting shell T about should be the same with the melting temperature of the supporting quartz tube T Tr and above the melting temperature of the material of the light guide core (that is, T about = T p and T W <T about ), otherwise, when the workpiece is deformed when the holes are melted in In the process of drawing the light guide, the light guide core remains round, and all deformation of the workpiece will occur due to the reflective sheath.
Двулучепреломление в световедущей жиле одномодового световода, обеспечивающее способность сохранять линейное состояние поляризации, может возникать и из-за регулярных механических напряжений [1, 3], специально создаваемых в световедущей жиле. На фиг. 2 показана последовательность технологических операции но формированию одномодового волоконною световода с круглой световедущей жилой, в которой созданы регулярные механические напряжения за счет эллиптической дополнительной оболочки, которая состоит из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, значительно превышающим температурные коэффициенты линейного расширения кварцевого стекла и материалов световедущей жилы из отражающей оболочки [3]. Для формирования такого световода в исходной заготовке 12, имеющей световедущую жилу 13 и отражающую оболочку 14, формируют дополнительную оболочку 15. Основными требованиями к материалу дополнительной оболочки исходной заготовки являются температура плавления Тn об должна быть значительно меньше температуры плавления материалов кварцевою стекла и материалов световедущей жилы и отражающей оболочки; а температурный коэффициент линейного расширения материала дополнительной оболочки должен быть значительно больше температурных коэффициентов линейного расширения кварцевого стекла и материалов световедущей жилы и отражающей оболочки. В этом случае оба вышеперечисленных условия могут быть выполнены, если световедущая жила состоит из кварцевого стекла (SiO2), легированного германием (Ge2O3), отражающая оболочка состоит из кварцевого стекла (SiO2) или из кварцевого стекла (SiO2) с небольшой добавкой фосфора (P2O5) и фтора (F2). Дополнительная оболочка, в этом случае, может быть выполнена из кварцевого стекла, легированного бромидом бора (B2O3).Birefringence in a light guide conductor of a single-mode fiber, providing the ability to maintain a linear state of polarization, can also occur due to regular mechanical stresses [1, 3], specially created in the light guide conductor. In FIG. Figure 2 shows the sequence of technological operations for the formation of a single-mode fiber with a round light guide, in which regular mechanical stresses are created due to the elliptical additional sheath, which consists of a material with a temperature coefficient of linear expansion significantly higher than the temperature coefficients of linear expansion of quartz glass and light guide materials made of reflective shell [3]. For the formation of such fiber in the initial blank 12 having a light-guiding core 13 and the reflecting shell 14, forming an additional shell 15. The main requirements for the material of the additional shell are original billet melting temperature T n of must be considerably lower than the melting temperature of quartz glass materials and materials of the light-guiding cores and reflective sheath; and the temperature coefficient of linear expansion of the material of the additional shell should be significantly higher than the temperature coefficients of the linear expansion of quartz glass and materials of the light guide core and reflective shell. In this case, both of the above conditions can be fulfilled if the light guide core consists of quartz glass (SiO 2 ) doped with germanium (Ge 2 O 3 ), the reflective shell consists of quartz glass (SiO 2 ) or quartz glass (SiO 2 ) with a small addition of phosphorus (P 2 O 5 ) and fluorine (F 2 ). The additional shell, in this case, can be made of silica glass doped with boron bromide (B 2 O 3 ).
В исходной заготовке затем прорезаются с двух диаметрально противоположных сторон (фиг. 2) два полукруглых паза 16 шириной и глубиной ~1 - 2 мм, а затем заготовка помещается внутрь опорной кварцевой трубы 17 и сплавляется с ней на тепломеханическом станке изготовления заготовок световодов с помощью газовой горелки. После этого, два сквозных отверстия внутри вновь полученной заготовки 18 подвергаются травлению в плавиковой кислоте для получения отверстий 19 необходимого диаметра. Полученная таким образом заготовка, помещается в высокотемпературную печь установки вытяжки световодов и из нее вытягивается одномодовый световод 20, содержащий световедущую жилу 21, отражающую оболочку 22, дополнительную оболочку 23, теперь уже эллиптической формы. С внешней стороны световод защищен защитно-упрочняющим покрытием 24. При заплавлении вытравленных сквозных отверстий (схлопывании) в заготовке в процессе вытяжки из нее одномодового световода, происходит перераспределение материала в центральной части заготовки. Происходит это в основном за счет деформации формы дополнительной оболочки, так как она имеет температуру плавления ниже температуры плавления кварцевого стекла и температуры плавления материалов отражающей оболочки и световедущей жилы, поэтому световедущая жила и отражающая оболочка при схлопывании сквозных отверстии в световоде остаются круглыми, в то время как дополнительная оболочка приобретает эллиптическую форму. При выходе световода из зоны высоко температурной печи установки вытяжки световодов происходит затвердевание материала световода, но с различной скоростью. Вначале затвердевает эллиптическая дополнительная оболочка, затем практически одновременно световедущая жила и отражающая оболочка, а также внешняя защитная кварцевая оболочка, а так как эллиптическая дополнительная оболочка состоит из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, превышающим температурный коэффициент линейного расширения кварцевого стекла, а также соответствующий коэффициент материала в отражающей оболочке и световедущей жилы, то в световедущей жиле за счет эллиптичности своей формы дополнительная оболочка создает мощные регулярные механические напряжения, то есть световедущая жила подвергается растягивающим усилиям вдоль большой оси эллипса дополнительной оболочки. За счет фотокругового эффекта в световедущей жиле наводится двулучепреломление. Величина двулучепреломления пропорциональна величине:
где Δα - разница температурных коэффициентов линейного расширения материалов с одной стороны дополнительной оболочки, а с другой стороны материалов кварцевого стекла, отражающей оболочки и световедущей жилы;
ΔT - разница температур в высокотемпературной печи установки вытяжки световодов и комнатной температурой;
a, b - соответственно большая и малая ось эллипса дополнительной оболочки.Two semicircular grooves 16 with a width and depth of ~ 1 - 2 mm are then cut from two diametrically opposite sides in the initial preform (Fig. 2), and then the preform is placed inside the supporting quartz tube 17 and fused with it on a thermomechanical machine for manufacturing fiber optic blanks using a gas burners. After that, two through holes inside the newly obtained billet 18 are etched in hydrofluoric acid to obtain holes 19 of the required diameter. The billet thus obtained is placed in a high-temperature furnace of the fiber-optic extraction system, and a single-mode
where Δα is the difference in temperature coefficients of linear expansion of materials on one side of the additional shell, and on the other side of quartz glass materials, reflective shell, and light guide core;
ΔT is the temperature difference in the high-temperature furnace of the installation of extracting optical fibers and room temperature;
a, b - respectively, the major and minor axis of the ellipse of the additional shell.
Оси двулучепреломления в световедущей жиле в данном случае совпадают с большой и малой осями эллиптической формы дополнительной оболочки. При возбуждении световедущей жилы линейно-поляризованным излучением на одной из двух осей двулучепреломления одномодового волоконного световода, оно затем канализируется по нему без изменения состояния поляризации, таким образом, при наведении в световоде двулучепреломления, он приобретает способность сохранять линейное состояние поляризации канализируемого излучения. Вышеописанный световод имеет две собственные поляризационные моды x - моду и y - моду. X-мода - это мода излучения, имеющая линейную поляризацию и возбуждаемая по оси x световода (фиг. 3), а y-мода - это мода излучения, имеющая линейную поляризацию и возбуждаемая по оси y световода. Способность световода сохранять состояние поляризации излучения оценивается коэффициентом межмодовой поляризационной связи (h - параметром). Коэффициент межмодовой поляризационной связи или h-параметр, показывает какая доля мощности возбужденной, например x-моды, перекачивается из-за неидеальностей в y-моду на одном метре длины световода. Величина h-параметра, таким образом, показывает качество световода по способности сохранить состояние поляризации канализируемого излучения. The birefringence axes in the light guide conductor in this case coincide with the major and minor axes of the elliptical shape of the additional shell. When a light guide conductor is excited by linearly polarized radiation on one of the two birefringence axes of a single-mode fiber, it is then channelized through it without changing the polarization state, thus, when the birefringence is induced in the fiber, it acquires the ability to maintain a linear polarized state of the channeled radiation. The fiber described above has two eigenpolarization modes x — mode and y — mode. The X mode is a radiation mode that has linear polarization and is excited along the x axis of the fiber (Fig. 3), and the y mode is a radiation mode that has linear polarization and is excited along the y axis of the fiber. The ability of a fiber to maintain a state of radiation polarization is estimated by the intermode polarization coupling coefficient (h is a parameter). The intermode polarization coupling coefficient or h-parameter, which shows what fraction of the power of an excited, for example, x-mode, is pumped due to imperfections to the y-mode on one meter of the fiber length. The value of the h-parameter, thus, shows the quality of the fiber in its ability to maintain the polarized state of the channeled radiation.
Качество световода по способности сохранять линейное состояние поляризации можно повысить, если обеспечить некоторое повышенное затухание, например, y-поляризационной моды, при ее возникновении и распространении по световоду. Избыточные потери y-поляризационной моды можно обеспечить, если световод изготавливать следующим образом (фиг. 3). Исходная заготовка 25, содержит световедущую жилу 26, отражающую оболочку 27 и дополнительную оболочку 28. Световедущая жила как и прежде может быть изготовлена из кварцевою стекла (SiО2) с добавлением окиси германия (Ge2O3). Отражающая оболочка должна изготавливаться из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, значительно превышающим соответствующий коэффициент остального материала световода. Отражающая оболочка может быть изготовлена, например, из кварцевого стекла (SiO2), легированного (B2O3). Дополнительная оболочка должна изготавливаться из материала с температурой плавления, приблизительно равной температуре плавления кварцевого стекла с показателем преломления ниже 3 - 6•10-3, чем показатель преломления кварцевого стекла. Этих условий можно достичь, если дополнительную оболочку изготовить из кварцевого стекла (SiO2), легированного фтором (F2). Затем в исходной заготовке с двух взаимопротивоположных сторон прорезается два полукруглых паза 29, шириной и глубиной 1 - 2 мм, после чего заготовка помещается внутрь опорной кварцевой трубы 30 и сплавляется с ней на тепломеханическом станке изготовления заготовок MCDV-методом с помощью газовой горелки. После сплавления вновь полученная заготовка 31 подвергается травлению в плавиковой кислоте с целью растравливания сквозных отверстий до необходимого диаметра 32. Далее на установке вытяжки световодов из заготовки вытягивается одномодовый волоконный световод 33, содержащий отражающую оболочку 34 эллиптической формы, дополнительную оболочку 35 также эллиптической формы. Отражающая и дополнительная оболочка приобрели эллиптическую форму из-за схлопывания сквозных отверстий к заготовке. С внешней стороны световод защищен защитно-упрочняющим покрытием 37.The quality of a fiber in terms of its ability to maintain a linear state of polarization can be improved by providing some increased attenuation, for example, of the y-polarization mode, when it arises and propagates through the fiber. Excessive losses of the y-polarization mode can be achieved if the fiber is made as follows (Fig. 3). The initial blank 25 contains a
Отражающая оболочка из-за эллиптичности своей формы, а также и из-за того, что она состоит из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, значительно превышающим соответствующие коэффициенты кварцевого стекла и материалов световедущей жилы и дополнительной оболочки, наводит в световедущей жиле двулучепреломление B. На фиг. 4 показан профиль распределения показателя преломления в поперечном сечении световода вдоль оси X. Кривая 39 характеризует профиль распределения показателя преломления вдоль оси X в случае отсутствия двулучепреломления в световедущей жиле. В случае же, когда в световедущей жиле наводится двулучепреломление B, то для x-поляризационной моды показатель преломления в световедущей жиле понижается до уровня 39, а для y-поляризационной моды он понижается до уровня 40. Разница уровней показателя преломления в световедущей жиле для x-поляризационной моды и y-поляризационной моды равна величине двулучепреломления B, наведенной в световедущей жиле оболочкой эллиптической формы. В силу того, что собственные поляризационные моды одномодового волоконного световода имеют различное значение разностей показателей преломления между световедущей жилой и отражающей оболочкой (роль отражающей оболочки в направлении оси X играет уже дополнительная оболочка), то собственные поляризационные моды в световоде при одном и том же диаметре световода имеют различные длины волн отсечки, то есть длина волны отсечки для x-поляризационной моды λ
Литература
1. А. М. Курбатов и др. Патент РФ N 2043313 "Способ получения одномодового волоконного световода".Literature
1. A. M. Kurbatov and others. RF patent N 2043313 "Method for producing a single-mode fiber waveguide".
2. T. Kurnagai, H.Kajioka et all "Development of open-loop fiber optic gyroscopes for industrial and consumer use", SPIE vol. 1795 Fiber Optic and Laser Sensors X (1992), p.p. 74-86. 2. T. Kurnagai, H. Kajioka et all "Development of open-loop fiber optic gyroscopes for industrial and consumer use", SPIE vol. 1795 Fiber Optic and Laser Sensors X (1992), p.p. 74-86.
3. Takuma Y et afl, OFS-88. New Orleans, 1988, p. 476. 3. Takuma Y et afl, OFS-88. New Orleans, 1988, p. 476.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98111904/03A RU2155166C2 (en) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | Method of manufacturing single-mode fiber-optic light guides retaining emission polarization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98111904/03A RU2155166C2 (en) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | Method of manufacturing single-mode fiber-optic light guides retaining emission polarization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98111904A RU98111904A (en) | 2000-05-10 |
RU2155166C2 true RU2155166C2 (en) | 2000-08-27 |
Family
ID=20207563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98111904/03A RU2155166C2 (en) | 1998-06-22 | 1998-06-22 | Method of manufacturing single-mode fiber-optic light guides retaining emission polarization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2155166C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552279C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Method of producing optical fibre with elliptical core |
RU2576686C1 (en) * | 2015-03-02 | 2016-03-10 | Михаил Артемьевич Ероньян | Mcvd method of making workpieces for single-mode light guides |
RU2803758C1 (en) * | 2023-03-07 | 2023-09-19 | Артем Викторович Ероньян | Method for manufacturing blanks for light guides |
-
1998
- 1998-06-22 RU RU98111904/03A patent/RU2155166C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Итоги науки и техники. Серия: Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов, т.2. - М., 1989, с. 22 - 24. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552279C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Method of producing optical fibre with elliptical core |
RU2576686C1 (en) * | 2015-03-02 | 2016-03-10 | Михаил Артемьевич Ероньян | Mcvd method of making workpieces for single-mode light guides |
RU2803758C1 (en) * | 2023-03-07 | 2023-09-19 | Артем Викторович Ероньян | Method for manufacturing blanks for light guides |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2565879C (en) | Long wavelength, pure silica core single mode fiber and method of forming the same | |
EP2388871B1 (en) | Multiclad optical fiber, optical fiber module, fiber laser, and fiber amplifier | |
EP0637762B1 (en) | Polarized wave holding optical fiber, production method therefor, connection method therefor, optical amplifier, laser oscillator and polarized wave holding optical fiber coupler | |
EP0905834B1 (en) | Silica-based optical fiber comprising low refractive index intermediate cladding | |
US4978377A (en) | Method of assembling a fiber optic preform from discrete preformed elements | |
EP0606583B1 (en) | Achromatic optical fiber coupler | |
US4447127A (en) | Low loss single mode fiber | |
CN101164000B (en) | Optical fiber fabrication | |
US7406236B2 (en) | Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same | |
JP2007536580A5 (en) | ||
EP1739464A1 (en) | Polarization-maintaining optical fiber and optical fiber gyro | |
CA1248386A (en) | Quadruple-clad optical fiberguide | |
EP0681196B1 (en) | Fiber optic coupler exhibiting low nonadiabatic loss | |
EP1058137B1 (en) | Method of manufacturing polarization-maintaining optical fiber coupler | |
RU2472188C2 (en) | Radiation-proof light guide for fibre-optic gyroscope | |
RU2155166C2 (en) | Method of manufacturing single-mode fiber-optic light guides retaining emission polarization | |
RU2301782C1 (en) | Method of manufacture of the single-mode fiber light guide keeping the polarization of its light emission | |
US7013678B2 (en) | Method of fabricating graded-index optical fiber lenses | |
RU2627018C1 (en) | Radiation-resistant single-mode light guide with large linear birefringence for fiber-optic gyroscope | |
EP1533634B1 (en) | Optical fiber, optical fiber coupler including the same, erbium loaded optical fiber amplifier and light guide | |
RU2223522C2 (en) | Single-mode single-polarization light guide | |
RU2259576C2 (en) | Method of making single-mode fiber light-guide with linear double-refraction | |
RU2164698C2 (en) | Method for producing single-mode optical fiber | |
RU2062257C1 (en) | Workstock for single-mode fibre light guide with maintenance of radiation polarization | |
RU2250482C1 (en) | Polarizing single-mode light guide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060623 |