RU2397516C2 - Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления - Google Patents

Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2397516C2
RU2397516C2 RU2007122610/28A RU2007122610A RU2397516C2 RU 2397516 C2 RU2397516 C2 RU 2397516C2 RU 2007122610/28 A RU2007122610/28 A RU 2007122610/28A RU 2007122610 A RU2007122610 A RU 2007122610A RU 2397516 C2 RU2397516 C2 RU 2397516C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
fiber
electrodes
bragg structure
fibre
Prior art date
Application number
RU2007122610/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007122610A (ru
Inventor
Анатолий Владимирович Ананьев (RU)
Анатолий Владимирович Ананьев
Валерий Борисович Желтов (RU)
Валерий Борисович Желтов
Владимир Николаевич Иванов (RU)
Владимир Николаевич Иванов
Андрей Александрович Липовский (RU)
Андрей Александрович Липовский
Владимир Николаевич Полухин (RU)
Владимир Николаевич Полухин
Дмитрий Кириллович Таганцев (RU)
Дмитрий Кириллович Таганцев
Борис Васильевич Татаринцев (RU)
Борис Васильевич Татаринцев
Хартмут БАРТЕЛЬТ (DE)
Хартмут БАРТЕЛЬТ
Йенс КОБЕЛКЕ (DE)
Йенс КОБЕЛКЕ
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ФГУП "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ФГУП "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (ФГУП "НИТИОМ ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова")
Priority to RU2007122610/28A priority Critical patent/RU2397516C2/ru
Priority to EP08762839A priority patent/EP2165237B1/en
Priority to DE602008003813T priority patent/DE602008003813D1/de
Priority to AT08762839T priority patent/ATE490487T1/de
Priority to PCT/IB2008/001506 priority patent/WO2008152479A1/en
Publication of RU2007122610A publication Critical patent/RU2007122610A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2397516C2 publication Critical patent/RU2397516C2/ru

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
    • C03B37/0122—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 photonic crystal, microstructured or holey optical fibres
    • 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
    • C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
    • C03B37/0124—Means for reducing the diameter of rods or tubes by drawing, e.g. for preform draw-down
    • 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
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/026—Drawing fibres reinforced with a metal wire or with other non-glass material
    • 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
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C03B37/0279—Photonic crystal fibres or microstructured optical fibres other than holey optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
    • C03C13/046—Multicomponent glass compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/002—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of fibres, filaments, yarns, felts or woven material
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/011—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass
    • G02F1/0115—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  in optical waveguides, not otherwise provided for in this subclass in optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/10—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • C03B2201/36—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers doped with rare earth metals and aluminium, e.g. Er-Al co-doped
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/40—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/40—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C03B2201/42—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn doped with titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/50—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/54—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with beryllium, magnesium or alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/42—Photonic crystal fibres, e.g. fibres using the photonic bandgap PBG effect, microstructured or holey optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/08—Metals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/32—Photonic crystals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления относятся к оптической и электронной промышленностям и могут быть использованы при конструировании систем для передачи и обработки информации, в которых целесообразно применение волоконно-оптических элементов, обладающих электрооптическим эффектом. Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно включает многокомпонентные стекла для сердцевины и оболочек и обкладки брегговской структуры. Волокно также включает электроды, внедрение которых осуществляется в процессе сборки пакета, путем укладки их заданным образом в объеме стеклянной обкладки брегговской структуры. Способ изготовления волокна включает операции вытяжки отдельных дротов из штабиков стекол, составляющих элементы волокна, вытяжки электродов в форме стеклянных капилляров, заполненных металлом, набора из дротов пакета с шестиугольной формой сечения и внутренней брегговской структурой, вытяжки из пакета дрота, сборки вторичного пакета из дротов с брегговской структурой, электродных капилляров и стеклянных дротов, образующих обкладку брегговской структуры, перетяжки вторичного пакета в преформу и далее в фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно. Технический результат - обеспечение возможности усиления светового потока в оптическом волокне, повышение электрооптического эффекта и создание возможности управления оптической дисперсией в волокне. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл.

Description

Изобретение относится к оптической и электронной промышленностям, в частности к волоконно-оптическим элементам с фотонными запрещенными зонами, обладающими электрооптическим эффектом, и может быть использовано при конструировании систем для передачи и обработки информации.
В последнее десятилетие во всем мире ведутся интенсивные исследования влияния электрического поля на изменение оптических свойств материалов - стекол, кристаллов, полимеров, в первую очередь, на изменение их показателя преломления, двойного лучепреломления, дисперсии, поляризации.
В изотропных материалах наведенное электрическим полем двойное лучепреломление, называемое электрооптическим эффектом Керра, определяется выражением Δn=n׀׀-n⊥=λВЕ2, где λ - длина волны, Е - напряженность электрического поля, n׀׀ и n⊥ - соответственно показатели преломления в направлении поля и перпендикулярно электрическому полю, В - константа Керра.
В анизотропных материалах, не обладающих центром симметрии, наведенное двулучепреломление определяется линейным электрооптическим эффектом Поккельса, где Δn прямо пропорционально Е.
Линейный электрооптический эффект Поккельса значительно более эффективен, чем квадратичный эффект Керра.
Оптическое стеклянное волокно представляет большой интерес в качестве электрооптического устройства для использования в системах оптической связи и передачи информации, переключателях и других устройствах. Ведутся интенсивные исследования как в направлении повышения коэффициента Керра стекол и разработки технологии изготовления электрооптических волокон с эффектом Керра, так и в направлении модификации электрооптического волокна с целью перехода в нем от квадратичного электрооптического эффекта Керра к линейному электрооптическому эффекту Поккельса.
Одним из способов достижения вышеуказанного перехода в стекле является поляризация структурных элементов стекла, происходящая при термической обработке стекла в электрическом поле - полинг.
Весьма интенсивные исследования проводятся в области фотонно-кристаллического волокна оптического волокна, в котором волноводный эффект создается вследствие наличия запрещенных фотонных зон в направлениях, перпендикулярных оси волокна. Одним из видов фотонно-кристаллического волокна является оптическое волокно с брегговской структурой оболочки. В этом волокне может достигаться одномодовый режим распространения света.
Одним из преимуществ брегговского волокна перед одномодовым волокном с полным внутренним отражением является значительно большая площадь сечения направляемого светового потока, соответственно, более высокая интенсивность и низкая плотность мощности светового потока. Другим преимуществом является возможность управления оптической дисперсией.
Известны фотонно-кристаллические волокна со структурой Брегга (Патент США №6243522, МПК G02B 6/02, опубл. 05.11.1999). Волокна изготовлены из силикатных стекол, содержащих оксиды германия, бора, титана и фториды с низким коэффициентом Керра и не могут быть использованы в электрооптических устройствах.
Известны стекла, в которых коэффициент Керра более чем в 20 раз превышает этот параметр в кварцевом стекле, например стекла, описанные в статье N.F.Borrelli и др. Electric-field-induced birefringence properties of high-refractive-index Glasses exhibiting large Kerr nonlinearities. J.Appl.Phys. 70 (5), 01.09.1991. Однако для изготовления электрооптического волокна помимо высокого коэффициента Керра стекла сердцевины необходимо, чтобы материал сердцевины обладал технологическими свойствами, позволяющими вытягивать из него бездефектное волокно. Вышеупомянутые стекла не обладают сочетанием этих свойств.
Известно «Желобковое оптическое волокно с электродами и способ его изготовления», описанные в патенте США № 5768462, МПК G02B 6/02, опубл. 16.06.1998. Оптическое волокно по указанному патенту изготавливают из кварцевого стекла. На внешней поверхности волокна изготавливают желобки, идущие вдоль волокна, в которые укладывают электроды и к которым прилагается электрическое напряжение, которое изменяет рефракционные свойства волокна. В качестве электродов используется проволока из золота диаметром 25 мкм. Такое оптическое волокно модифицирует оптический сигнал, проходящий через него, благодаря изменению его рефракционных свойств под влиянием напряжения тока, приложенного к электродам. Для изготовления волокна используется традиционная технология - вытягивание из штабика. Сначала изготавливают штабик с желобками вдоль образующей, затем штабик нагревают в печи с помощью высокочастотного индуктора до температуры плавления и вытягивают волокно, наматывая его на катушку. В желобки укладываются электроды из золотой проволоки по всей длине волокна.
Недостатками этого известного решения являются, во-первых то, что материал волокна - стекло на основе кварца имеет чрезвычайно низкую константу Керра, во-вторых, то, что очень сложно уложить электроды диаметром 25 мкм вдоль волокна в желобок, сформированный в волокне толщиной около 200 мкм, при большой длине волокна, а также и то, что невозможно эффективно приложить управляющее электрическое поле к активной световедущей жиле. Это, в первую очередь, обусловлено большим расстоянием от электродов до жилы, и малым значением константы Керра, приводящим к необходимости использования высоких управляющих напряжений и, в свою очередь, к электрическому пробою.
В статье D.J.Welker и др. Fabrication and characterization of single-mode electrooptic polymer optical fiber. Optics Letters/Vol.23. No.23. December 1.1998 описан способ изготовления одномодового полимерного электрооптического волокна. В качестве оболочки использован полиметил метакрилат (ПММА) и в качестве сердцевины ПММА, легированный рассеивающим красным азокрасителем, а в качестве электродов - индий. Сначала изготавливают преформу из двух полуцилиндров, внутрь которых помещают в бороздки сердцевину и электроды. Полуцилиндры складывают в преформу диаметром 12,7 мм и длиной 100 мм и из преформы вытягивают волокно диаметром 125 мкм с диаметром сердцевины 10 мкм длиной 1 км. Описанная конструкция волокна не позволяет получить волокно, однородное по пропусканию и сопротивлению, из-за высокой взаимодиффузии компонентов полимера в горячей зоне вытяжки. В результате можно получить пригодные для измерения только короткие отрезки.
В патенте США №6598428, МПК С03В 37/012, опубл. 29.07.2003, описан способ изготовления цельностеклянного (без полых каналов) фотонно-кристаллического волокна из многокомпонентных стекол, которое не является электрооптическим, т.е. не содержит электродов и не предназначено для модуляции оптического сигнала с помощью приложенного электрического напряжения.
Наиболее близкими объектами к предлагаемому решению являются одномодовое электрооптическое волокно и способ его изготовления, описанные в патенте РФ №2247414, МПК G02B 6/22; С03В 37/027, опубл. 27.11.2003. Электрооптическое волокно по указанному патенту изготавливают из многокомпонентных стекол с высокой константой Керра. Способ изготовления волокна заключается в том, что из стеклянных дротов набирают пакет с одновременным формированием внутренней структуры будущего электрооптического волокна, включая сердцевину, оболочки, светопоглощающие элементы и токопроводящие электроды, затем пакет перетягивают в преформу, которую вторично перетягивают в волокно с одновременным нанесением полимерного защитного покрытия.
Вышеуказанное электрооптическое волокно не является фотонно-кристаллическим, прохождение света через указанное оптическое волокно обеспечивается эффектом полного внутреннего отражения, а не наличием в нем запрещенных фотонных зон. Недостатками вышеуказанного электрооптического одномодового волокна являются малая интенсивность пропускаемого светового потока вследствие малой площади сечения направляемого светового пучка и высокая оптическая дисперсия.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности усиления светового потока в оптическом волокне, повышение электрооптического эффекта и создание возможности управления оптической дисперсией в волокне.
Технический результат достигается с помощью создания новой структуры волокна, в основе которой используется принцип брегговской структуры, образованной из многокомпонентных стекол с высокой константой Керра, с примыкающими к ней электродами, находящимися в стеклянной обкладке брегговской структуры. Способ изготовления предлагаемого фотонно-кристаллического волокна обеспечивает достижение поставленной задачи изобретения и позволяет получать волокна в различных задаваемых вариантах по форме и взаиморасположению составляющих элементов волокна.
Предлагаемые фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления представляют собой группу изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом.
Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно, включающее составляющие его элементы, выполненные на основе многокомпонентных стекол с высокой константой Керра, встроенные электроды, размещенные вдоль оси волокна, в отличие от прототипа имеет в центральной части брегговскую структуру, состоящую из сердцевины, выполненной однородной из низкопреломляющего стекла, и заданного набора чередующихся оболочек, выполненных из высокопреломляющих и низкопреломляющих стекол, а периферийная часть волокна образует мягкую обкладку брегговской структуры и выполнена из многокомпонентных стекол с низкой вязкостью в температурном интервале вытяжки волокна, в которую внедрены металлические электроды, примыкающие к центральной части с диаметрально противоположных сторон, при этом элементы брегговской структуры имеют заданную форму сечения.
Сердцевина и оболочки брегговской структуры выполнены из стекла с константой Керра не менее чем 5·10-16 м/В2, которое содержит следующие компоненты в мас.%: SiO2 - 7-25, B2O3 - 6-15, La2O3 - 14-30, ВаО - 21-35, TiO2 - 12-15, ZrO2 - 1-6, WO3 - 0.7-2, Nb2O5 - 2.5-11 и, по крайней мере, один компонент из группы As2O3, Sb2O3 в количестве 0.1-0.5. Данные стекла обеспечивают наиболее высокий электрооптический эффект. Из этих стекол могут быть выполнены высокопреломляющие оболочки брегговской структуры. Сердцевина и низкопреломляющие оболочки выполнены из стекол, которые содержат следующие компоненты в мас.%: SiO2 - 50-75, по крайней мере, один компонент из группы B2O3, Al2O3 в количестве B2O3 - 1-25, Al2O3 - 1-10, по крайней мере, один из компонентов группы K2O, Na2O, Li2O в количестве K2O - 1-12, Na2O - 2-20, Li2O - l-5, по крайней мере, один компонент из группы ВаО, CaO, MgO в количестве ВаО, СаО - 0.5-6, MgO - 0.5-4 и, по крайней мере, один из группы As2O3, Sb2O3 в количестве 0.1-0.5. Такое сочетание стекол способствует увеличению перепада показателя преломления между оболочками, а также обеспечивает возможность введения редкоземельных активаторов Er2O3, Yb2O3, Nd2O3, Y2O3 - 0.01-3, Tb2O3 в сердцевину волокна и усиления оптического сигнала вследствие лазерного эффекта, что подтверждается проведенными опытами.
Для лучшей согласованности стекол в волокне по термомеханическим характеристикам и для увеличения константы Керра стекла могут дополнительно содержать, по крайней мере, один из компонентов в мас.%: SrO, СаО - 0.5-2, Ta2O5 - 2.5-11.
Для снижения высокоапертурного светового потока в волокне стекло внешней высокопреломляющей оболочки или внешней высокопреломляющей и расположенной рядом с ней внешней низкопреломляющей оболочек брегговской структуры могут содержать по крайней мере один компонент из группы СоО, Cr2O3, Mn2O3 в количестве мас.%: СоО, Cr2O3 - 0.1-0.5, Mn2O3 - 0.01-2. Данные оболочки являются светопоглощающими, а внешняя низкопреломляющая оболочка выполнена из стекла с низкой вязкостью в температурном интервале вытяжки волокна.
С целью сохранения поляризации проходящего света оболочки брегговской структуры могут иметь в сечении, перпендикулярном оси волокна, форму шестиугольников, вытянутых в направлении одной из диагоналей, причем электроды расположены так, что линия, соединяющая электродную пару, образует непрямой угол с этой диагональю.
Для усиления электрической поляризации стекла сердцевины брегговской структуры высокопреломляющие оболочки могут быть выполнены не сплошными из высокопреломляющего стекла, а содержать вставки из низкопреломляющего стекла, что дает хороший электрооптический эффект Поккельса.
Стекло низкопреломляющей сердцевины с целью усиления сигнала в волокне может быть активировано редкоземельными оксидами в количестве мас.%: Er2O3, Yb2O3, Nd2O3, Y2O3 - 0.01-3, Tb2O3 - 0.01-1.5, что обеспечивает лазерный эффект.
Для упрощения технологического процесса вытяжки электродов в стеклянной оболочке и перетяжки вторичного пакета электроды могут быть выполнены из олова или свинцовооловянного сплава.
Для изменения направления и усиления электрической поляризации стекла и для управления параметрами фотонной запрещенной зоны фотонно-кристаллического волокна и управления светопропусканием оптического волокна волокно может содержать две пары электродов, примыкающих к брегговской структуре и расположенных под углом друг к другу, причем в каждой из пар электроды примыкают к брегговской структуре с диаметрально противоположной стороны структуры.
Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно может представлять в центральной части набор брегговских структур, к которым примыкают пары электродов, расположенные в общей мягкой обкладке волокна.
Для получения фотонно-кристаллического электрооптического волокна предлагается способ, включающий изготовление исходных отдельных дротов из штабиков стекол сердцевины, оболочек, вытягивание из них дротов одинаковых размеров и форм, набор из дротов пакета составляющих элементов волокна с электродами, вытягивание из пакета преформы и вытяжку из нее волокна, в котором, в отличие от прототипа, первоначально из штабиков для сердцевины и оболочек из низкопреломляющего стекла и оболочек из высокопреломляющего стекла вытягивают исходные дроты, из которых набирают один или несколько пакетов с шестиугольной формой сечения, формируя при этом в каждом пакете центральную часть световода в виде брегговской структуры, в которой к сердцевине из низкопреломляющего стекла примыкают поочередно слои из дротов высокопреломляющих и низкопреломляющих стекол, причем внешним слоем формирования брегговской структуры являются дроты из стекла с низкой вязкостью в температурном интервале вытяжки волокна, каждый набранный пакет вытягивают до образования дрота, имеющего брегговскую структуру, а из стеклянных трубок, заполненных металлом, вытягивают дроты электродов в виде капилляров с металлическим заполнением, набирают вторичный пакет, состоящий из одного или нескольких дротов брегговской структуры и одной или более пар электродов в соответствии с заданными параметрами конкретного вида набора, для чего в центральной части пакета располагают дроты со структурой Брегга, окружают их в один или несколько рядов дротами из стекла с низкой вязкостью в температурном интервале вытяжки волокна для образования мягкой обкладки волокна, при этом вблизи брегговской структуры помещают попарно электроды с диаметрально противоположных сторон, затем вторичный пакет перетягивают в преформу и далее в волокно.
Практическая реализация предлагаемого способа изготовления фотонно-кристаллического электрооптического волокна может быть выполнена следующим образом: из стекол для сердцевины и для оболочек из штабиков произвольных размеров, имеющих круглое или шестиугольное сечение, вытягивают дроты одинакового диаметра или двойной апофемы, например 0.5-5 мм, из дротов набирают пакет, имеющий в сечении форму шестиугольника с размером двойной апофемы, например, 10-50 мм, длиной 400-600 мм, формируя при этом внутреннюю, центральную часть будущего световода - брегговскую структуру и обкладку - мягкую оболочку брегговской структуры из стекла с низкой вязкостью в температурной области размягчения стекол, затем из набранного таким образом пакета вытягивают дроты, имеющие внутреннюю брегговскую структуру. Из стеклянных трубок, заполненных металлом, вытягивают электроды в виде капилляров с металлическим заполнением. Затем из дротов с брегговской структурой, электродов, исходных дротов из стекол для сердцевины и/или оболочек набирают вторичный пакет в соответствии с заданными параметрами конкретного вида набора, для чего в центральной части этого пакета располагается один или несколько дротов со структурой Брегга, далее располагаются дроты из стекол для сердцевины и/или для оболочек брегговской структуры, окружая в один или в несколько рядов дрот или несколько дротов с брегговской структурой и электроды, причем электроды примыкают к дроту с брегговской структурой с диаметрально противоположных сторон. Затем вторичный пакет перетягивают в преформу и далее в волокно диаметром 50-300 мкм.
Преимущество предложенного метода заключается в том, что на стадии сборки пакетов можно обеспечить любую форму сердцевины и оболочек и любое взаиморасположение брегговской структуры и электродов, что известными методами осуществить чрезвычайно дорого.
Целесообразно при изготовлении электрооптического волокна при перетяжке вторичного пакета на одну из пар электродов подавать электрическое напряжение, что обеспечит дополнительное повышение электрооптического эффекта. При этом значение напряжения должно быть порядка нескольких десятков вольт.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.
На Фиг.1 показан поперечный разрез пакета, набранного из дротов круглого сечения, для вытягивания дрота с брегговской структурой, где 1 - дроты сердцевины, 2 - дроты высокопреломляющей оболочки, 3 - дроты низкопреломляющей оболочки, 4 - дроты из высокопреломляющего светопоглощающего стекла, 5 - дроты внешней низкопреломляющей оболочки для образования мягкой обкладки брегговской структуры. На Фиг.2 показан поперечный разрез дрота, полученного вытяжкой из пакета, показанного на Фиг 1.
На Фиг.3 показан поперечный разрез вторичного пакета, где 6 - дрот с брегговской структурой, 7 - дроты мягкой обкладки из стекла с низкой вязкостью в температурном интервале вытяжки волокна, 8 - электроды, выполненные в виде двух пар, примыкающие к дроту брегговской структуры с диаметрально противоположных сторон.
На Фиг.4 показан поперечный разрез дрота с брегговской структурой, оболочки которой имеют форму шестиугольников, вытянутых в направлении одной из диагоналей. Высокопреломляющие оболочки могут быть выполнены не сплошными, а содержать вставки из низкопреломляющего стекла. На Фиг.4: 9 - сердцевина, элементы которой выполнены из низкопреломляющего лазерного стекла, 10 - элементы высокопреломляющей оболочки, 11 - элементы из низкопреломляющего стекла, в том числе в виде вставок в высокопреломляющую оболочку, 12 - вставки из высокопреломляющего светопоглощающего стекла в периферийной оболочке, 13 - мягкая обкладка данного дрота.
На Фиг.5 показан поперечный разрез фотонно-кристаллического волокна, состоящего из шести световодов с брегговской структурой.
Таблица 1
Содержание оксидов в составах стекол сердцевины и оболочек
Компонент Содержание компонентов в мас.% Компонент Содержание компонентов в мас.%
Стекло по п.2 Стекло по п.3 Стекло по п.4 Стекло по п.6 Стекло по п.7
SiO2 7-25 7-25 7-25 SiO2 50-75 50-75
B2O3 6-15 6-15 6-15 B2O3 1-25 1-25
La2O3 14-30 14-30 14-30 и/или    
ВаО 21-35 21-35 21-35 Al2O3 1-10 1-10
TiO2 12-15 12-15 12-15 К2О 1-12 1-12
ZrO2 1-6 1-6 1-6 и/или    
WO3 0.7-2 0.7-2 0.7-2 Na2O 2-20 2-20
Nb2O5 2.5-11 2.5-11 2.5-11 и/или    
As2O3 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 Li2O3 1-5 1-5
и/или       ВаО 0.5-6 0.5-6
Sb2O3 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5 и/или    
Ta2O5 - 2.5-11 - СаО 0.5-6 0.5-6
и/или       и/или    
SrO - 0.5-2 - MgO 0.5-4 0.5-4
и/или       As2O3 0.1-0.5 0.1-0.5
СаО - 0.5-2 - и/или    
и/или       Sb2O3 0.1-0.5 0.1-0.5
СоО - - 0.01-0.5 Er2O3 - 0.01-3
и/или       и/или    
Cr2O3 - - 0.01-0.5 Yb2O3 - 0.01-3
и/или       и/или    
Mn2O3 - - 0.01-2 Y2O3 - 0.01-3
        и/или    
        Nd2O3 - 0.01-3
        и/или    
        Tb2O3 - 0.01-1.5
Примеры практических составов стекол согласно изобретению приведены в таблицах 2, 3, 4. Все стекла согласованы по термическому расширению.
Таблица 2
Стекла для сердцевины и оболочек
Компо-
нент		 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SiO2 17.0 11.0 9.0 17.0 17.1 7.0 17.0 7.0 25.0 17.1
В2О3 15.0 11.0 11.0 13.9 6.6 8.5 6.0 12.0 15.0 6.6
La2O3 14.0 24.0 20.3 14.0 20.0 30.0 24.0 20.0 15.0 20.0
ВаО 25.5 30.0 34.7 30.0 35.0 35.0 30.0 35.0 21.0 35.0
TiO2 12.0 12.3 14.4 12.0 15.0 12.0 12.5 13.0 12.5 15.0
ZrO2 6.0 4.0 1.0 1.0 3.0 1.0 1.0 6.0 4.0 3.0
WO3 2.0 0.7 0.8 0.7 0.7 1.0 1.0 1.0 1.0 0.7
Nb2O5 8.0 6.7 8.5 11.0 2.5 5.0 8.0 5.5 6.0 2.5
As2O3 0.5 0.3 0.3 0.4 0.1 - 0.3 0.2 0.3 -
Sb2O3 - - - - - 0.5 0.2 0.3 0.2 0.1
Продолжение таблицы 2
Стекла для сердцевины и оболочек
Компо-
нент		 11 12 13 14
SiO2 15.0 13.0 12.0 19.0
В2О3 12.9 12.4 11.0 12.4
La2O3 14.0 14.0 13.9 14.0
ВаО 30.0 30.0 30.0 30.0
TiO2 12.0 12.0 12.0 12.0
ZrO2 1.0 1.0 1.0 1.0
WO3 0.7 0.7 0.7 0.7
Nb2O5 11.0 5.0 8.5 8.5
As2O3 0.2 0.2 - -
Sb2O3 0.2 0.2 0.4 0.4
Ta2O5 2.5 11.0 8.5 -
CaO 0.5 - 2.0 -
SrO - 0.5 - 2.0
Таблица 3
Стекла для сердцевины и оболочек
Компо-
нент		 1 2 3 4 5 6 7 8 9
SiO2 17.0 11.0 9.0 17.0 17.0 7.0 17.0 7.0 25.0
В2О3 15.0 11.0 11.0 13.9 6.6 8.0 6.0 12.0 15.0
La2O3 14.0 24.0 20.3 14.0 20.0 30.0 24.0 20.0 14.0
ВаО 25.0 30.0 34.6 30.37 35.0 35.0 30.0 35.0 21.0
TiO2 12.0 12.3 14.4 12.0 15.0 12.0 12.0 13.0 12.0
ZrO2 6.0 4.0 1.0 1.0 2.99 1.0 1.0 6.0 3.4
WO3 2.0 0.7 0.8 0.7 0.7 1.0 1.0 1.0 1.0
Nb2O3 8.0 6.7 8.5 11.0 2.5 3.5 8.0 5.5 6.0
As2O3 0.5 0.3 0.3 - 0.1 - 0.5 0.3 -
Sb2O3 0.5 - - - 0.1 - - 0.2 -
СоО - - 0.1 0.01 0.01 - 0.5 0.1 0.1
Cr2O3 - - - 0.01 - 0.5 - - 0.5
Mn2O3 - - - 0.01 - 2.0 - - 2.0
Таблица 4
Стекла для сердцевины и низкопреломляющей оболочки
Компонент 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SiO2 50.0 75.0 51.5 60.5 56.5 59.5 75.0 65.0 65.0 66.5
В2О3 25 12.0 20.0 13.0 18.0 18.0 1.0 18.0 18.0 12.0
Al2O3 5.0 - 10.0 5.0 1.0 1.0 - 2.0 2.0 3.0
К2О 12.0 1.0 2.0 - 2.0 2.0 2.0 1.0 1.0 6.0
Na2O 2.0 11.3 15.0 20.0 10.0 10.0 15.0 9.0 5.0 8.5
Li2O - - - - - - - 1.0 5.0 -
ВаО 1.0 0.5 - 0.5 6.0 - 1.5 1.5 1.5 1.5
СаО 0.5 - 0.5 - - 6.0 5.0 1.0 1.0 1.5
MgO 4.0 - 0.5 0.5 6.0 3.0 - 1.0 1.0 0.5
As2O3 - 0.1 0.5 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
Sb2O3 0.5 0.1 - 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
Продолжение таблицы 4
Стекла для сердцевины и низкопреломляющей оболочки
Компонент 11 12 13 14 15 16 17 18
SiO2 72.58 68.6 72.59 69.6 71.1 72.58 69.6 67.1
Al2O3 2.0 - 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 -
К2О 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 6.0
Na2O 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 14.0
ВаО 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 6.0
СаО - - - - - - - 3.0
MgO 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Sb2O3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
Er2O3 0.01 3.0 - - - - - -
Yb2O3 0.01 3.0 - - - - - -
Y2O3 - - - - - 0.01 3.0 -
Nd2O3 - - 0.01 3.0 - - - 3.0
Tb2O3 - - - - 1.5 0.01 - -
Техническая сущность изобретения по способу демонстрируется следующими примерами.
Пример 1. Из штабиков круглого сечения из стекла №9 (табл.2) с показателем преломления 1.75 вытянуто 191 дрот для сердцевины и низкопреломляющих оболочек; из стекла №2 (табл.2) с показателем преломления 1.86 вытянуто 148 дротов для высокопреломляющих оболочек; из светопоглощающего стекла №3 (табл.3) вытянуто 67 дротов и из стекла №10 (табл.4) в количестве 163 вытянуты дроты круглого сечения диаметром 1.18 мм. Из трубки из стекла №10 (табл.4), заполненной оловом, вытянуты капилляры, заполненные оловом, внешним диаметром 1.18 мм. Из полученных дротов набран шестигранный пакет с размером двойной апофемы 30 мм и длиной 400 мм. В пакете сформирована брегговская структура с мягкой внешней защитной оболочкой. Поперечное сечение пакета схематически показано на Фиг.1. Сердцевина и низкопреломляющие оболочки сформированы из стекла №9 (табл.2), высокопреломляющие оболочки - из стекла №2 (табл.2), светопоглощающая оболочка - из стекла №3 (табл.3), защитная оболочка - из стекла №10 (табл.4). Пакет перетянут в дрот с двойной апофемой 1.18 мм, поперечный разрез которого показан на Фиг.2. Затем из полученного таким образом дрота с брегговской структурой, а также из дротов из стекла №10 (табл.4) и электродных капилляров был набран вторичный шестигранный пакет с двойной апофемой 9.5 мм и перетянут в преформу, поперечное сечение которой показано на Фиг.3, и далее в волокно диаметром 100-200 мкм.
Пример 2. Из штабиков круглого сечения из стекла №2 (табл.2) с показателем преломления 1.86, из стекла №10 (табл.4) с показателем преломления 1.52 и из стекла №3 (табл.3) вытянуты дроты круглого сечения диаметром 1.10 мм. Из трубки из стекла №10 (табл.4), заполненной оловом вытянуты капилляры с оловянным заполнением с внешним диаметром 1.10 мм. Из полученных дротов набран пакет с двойной апофемой 30 мм и длиной 400 мм. В пакете сформирована брегговская структура с мягкой защитной оболочкой. Сердцевина и низкопреломляющие и защитная оболочки набраны из стекла №10 (табл.4), светопоглощающая оболочка - из стекла №3 (табл.3). Пакет перетянут в шестигранный дрот с двойной апофемой 1.10 мм, поперечное сечение которого схематически показано на Фиг.4. Затем из полученного таким образом дрота, исходных дротов круглого сечения из стекла №10 (табл.4) и электродных капилляров был набран вторичный пакет с двойной апофемой 8.7 мм и перетянут в несколько преформ с размером апофемы 3-4 мм, поперечное сечение которых схематически показано на Фиг.3, и далее преформы перетягивали в волокно диаметром 100-300 мкм, причем во время перетяжки на одну из пар электродов подавалось электрическое напряжение от 30 до 60 вольт.
Исследования полученных волокон показали, что площадь поперечного сечения проходящей моды превышает площадь мод, проходящих через волокно-прототип, более чем в 10 раз, что обеспечивало возможность увеличения проходящего светового потока через сердцевину волокна во столько же раз. О высоком электрооптическом эффекте нового волокна свидетельствовало то, что глубина фазовой модуляции, полученной на вытянутом волокне, была сравнима с типичной для волокна-прототипа при одинаковых приложенных электрических полях, но на длине образца волокна-прототипа в 10 раз большей.

Claims (13)

1. Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно, включающее составляющие его элементы, выполненные на основе многокомпонентных стекол с высокой константой Керра и встроенные электроды, размещенные вдоль оси волокна, отличающееся тем, что волокно имеет в центральной части брегговскую структуру, состоящую из сердцевины, выполненную однородной из низкопреломляющего стекла, и заданного набора чередующихся оболочек, выполненных из высокопреломляющих и низкопреломляющих стекол, а периферийная часть волокна образует обкладку брегговской структуры и выполнена из многокомпонентных стекол с низкой вязкостью в температурном интервале вытяжки волокна, в которую внедрены электроды, выполненные предпочтительно металлическими, примыкающие к центральной части с диаметрально противоположных сторон, при этом элементы брегговской структуры имеют заданную форму сечения.
2. Фотонно-кристаллическое волокно по п.1, отличающееся тем, что сердцевина и оболочки брегговской структуры выполнены из стекол, содержащих следующие компоненты в мас.%: SiO2 - 7-25, В2О3 - 6-15, La2O3 - 14-30, BaO - 21-35, TiO2 - 12-15, ZrO2 - 1-6, WO3 - 0,7-2, Nb2O5 - 2,5-11 и, по крайней мере, один компонент из группы As2O3, Sb2O3 в количестве 0,1-0,5.
3. Фотонно-кристаллическое волокно по п.1 или 2, отличающееся тем, что стекло для сердцевины и оболочек брегговской структуры содержит дополнительно, по крайней мере, один из компонентов в мас.%: SrO, CaO - 0.5-2, Ta2O5 - 2.5-11.
4. Фотонно-кристаллическое волокно по п.3, отличающееся тем, что стекло внешней низкопреломляющей оболочки брегговской структуры и/или стекло внешней высокопреломляющей оболочки брегговской структуры дополнительно содержат, по крайней мере, один компонент из группы СоО, Cr2O3, Mn2O3 в количестве мас.%: СоО, Cr2O3 - 0,1-0,5, Mn2O3 - 0,01-2.
5. Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно по п.4, отличающееся тем, что оболочки брегговской структуры имеют в сечении, перпендикулярном к оси волокна, форму шестиугольника, вытянутого в направлении одной из диагоналей, причем электроды расположены так, что линия, соединяющая электродную пару, образует непрямой угол с этой диагональю.
6. Фотонно-кристаллическое волокно по п.1, отличающееся тем, что высокопреломляющие оболочки брегговской структуры выполнены из стекл, содержащих следующие компоненты в мас.%: SiO2 - 7-25, В2О3 - 6-15, La2O3 - 14-30, BaO - 21-35, TiO2 - 12-15, ZrO2 - 1-6, WO3 - 0,7-2, Nb2O5 - 2,5-11 и, по крайней мере, один компонент из группы As2O3, Sb2O3 в количестве 0,1-0,5, а сердцевина и низкопреломляющие оболочки выполнены из стекол, содержащих следующие компоненты в мас.%: SiO2 - 50-75, по крайней мере, один компонент из группы B2O3, Al2O3 в количестве В2О3 - 1-25, Al2O3 - 1-10, по крайней мере, один из компонентов группы К2О, Na2O, Li2O в количестве мас.%: К2О - 1-12, Na2O - 2-20, Li2O - 1-5, по крайней мере, один компонент из группы BaO, CaO, MgO в количестве мас.%: BaO, CaO - 0,5-6, MgO - 0,5-4, и, по крайней мере, один из группы As2O3, Sb2O3 в количестве 0,1-0,5 мас.%.
7. Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно по п.1 или 6, отличающееся тем, что высокопреломляющие оболочки брегговской структуры выполнены не сплошными, а содержат вставки из низкопреломляющего стекла, содержащего следующие компоненты в мас.%: SiO2 - 50-75, по крайней мере, один компонент из группы B2O3, Al2O3 в количестве B2O3 - 1-25, Al2O3 - 1-10, по крайней мере, один из компонентов группы К2О, Na2O, Li2O в количестве мас.%: К2О - 1-12, Na2O - 2-20, Li2O - 1-5, по крайней мере, один компонент из группы BaO, CaO, MgO в количестве мас.%: BaO, CaO - 0,5-6, MgO - 0,5-4, и, по крайней мере, один из группы As2O3, Sb2O3 в количестве 0,1-0,5 мас.%.
8. Фотонно-кристаллическое волокно по п.7, отличающееся тем, что стекло сердцевины брегговской структуры содержит дополнительно, по крайней мере, один из следующих компонентов в мас.%: Er2O3, Yb2O3, Nd2O3, Y2O3 - 0,03-3, Tb2O3 - 0,01-1,5.
9. Фотонно-кристаллическое волокно по п.1, отличающееся тем, что электроды выполнены из олова.
10. Фотонно-кристаллическое волокно по п.1, отличающееся тем, что электроды выполнены из сплава олова со свинцом.
11. Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно по п.1, отличающееся тем, что содержит две пары электродов, причем в каждой из пар электроды примыкают к брегговской структуре с диаметрально противоположных сторон, а плоскости, проходящие через центральные оси электродов каждой из электронных пар, образуют заданный угол друг с другом.
12. Способ изготовления фотонно-кристаллического электрооптического волокна, включающий изготовление исходных отдельных дротов из штабиков стекол сердцевины, оболочек, вытягивание из них дротов одинаковых размеров и форм, набор из дротов пакета составляющих элементов волокна с электродами, вытягивание из пакета преформы и вытяжку волокна, отличающийся тем, что первоначально из штабиков для сердцевины и оболочек из низкопреломляющего стекла и оболочек из высокопреломляющего стекла вытягивают исходные дроты, из которых набирают один или несколько пакетов с шестиугольной формой сечения, формируя при этом центральную часть световода в виде брегговской структуры, в которой к сердцевине из низкопреломляющего стекла примыкают поочередно слои из дротов высокопреломляющих и низкопреломляющих стекол, причем внешним слоем формирования брегговской структуры являются дроты из стекла с низкой вязкостью в температурной области размягчения стекол, набранный пакет вытягивают до образования дрота, имеющего брегговскую структуру, а из стеклянных трубок, заполненных металлом, вытягивают дроты электродов в виде капилляров с металлическим заполнением, набирают вторичный пакет, состоящий из одного или нескольких дротов брегговской структуры и одной или более пар электродов в соответствии с заданными параметрами конкретного вида набора, для чего в центральной части пакета располагают дроты со структурой Брегга, окружают их в один или несколько рядов дротами из стекла с низкой вязкостью в температурном интервале вытяжки волокна для образования мягкой обкладки волокна, при этом вблизи брегговской структуры помещают попарно электроды с диаметрально противоположных сторон, затем вторичный пакет перетягивают в преформу и далее в волокно.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что при перетяжке вторичного пакета на одну из пар электродов подают электрическое напряжение величиной в несколько десятков вольт.
RU2007122610/28A 2007-06-15 2007-06-15 Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления RU2397516C2 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007122610/28A RU2397516C2 (ru) 2007-06-15 2007-06-15 Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления
EP08762839A EP2165237B1 (en) 2007-06-15 2008-06-12 Photonic crystal electrooptic fiber and method for manufacturing such a fiber
DE602008003813T DE602008003813D1 (de) 2007-06-15 2008-06-12 Elektrooptische faser mit photonischem kristall und verfahren zur herstellung einer solchen faser
AT08762839T ATE490487T1 (de) 2007-06-15 2008-06-12 Elektrooptische faser mit photonischem kristall und verfahren zur herstellung einer solchen faser
PCT/IB2008/001506 WO2008152479A1 (en) 2007-06-15 2008-06-12 Photonic crystal electrooptic fiber and method for manufacturing such a fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007122610/28A RU2397516C2 (ru) 2007-06-15 2007-06-15 Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007122610A RU2007122610A (ru) 2008-12-20
RU2397516C2 true RU2397516C2 (ru) 2010-08-20

Family

ID=39848877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007122610/28A RU2397516C2 (ru) 2007-06-15 2007-06-15 Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2165237B1 (ru)
AT (1) ATE490487T1 (ru)
DE (1) DE602008003813D1 (ru)
RU (1) RU2397516C2 (ru)
WO (1) WO2008152479A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531127C2 (ru) * 2013-01-10 2014-10-20 Открытое Акционерное Общество "АлМет" Фотонно-кристаллический волновод для селективного пропускания оптического излучения

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009044874A1 (ja) * 2007-10-05 2009-04-09 Olympus Corporation 光学ガラス及びこれを使用した光学装置
US8200055B2 (en) * 2010-07-19 2012-06-12 Harish Subbaraman Two-dimensional surface normal slow-light photonic crystal waveguide optical phased array

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5768462A (en) * 1996-03-05 1998-06-16 Kvh Industries, Inc. Grooved optical fiber for use with an electrode and a method for making same
US6243522B1 (en) * 1998-12-21 2001-06-05 Corning Incorporated Photonic crystal fiber
GB2386434A (en) * 2002-03-13 2003-09-17 Univ Southampton Microstructured optical fibre fabricated by extrusion through special extruder die
RU2247414C2 (ru) * 2002-03-15 2005-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научный центр "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова (ФГУП ГОИ) Одномодовое электрооптическое волокно и способ его изготовления

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531127C2 (ru) * 2013-01-10 2014-10-20 Открытое Акционерное Общество "АлМет" Фотонно-кристаллический волновод для селективного пропускания оптического излучения

Also Published As

Publication number Publication date
DE602008003813D1 (de) 2011-01-13
WO2008152479A1 (en) 2008-12-18
EP2165237A1 (en) 2010-03-24
EP2165237B1 (en) 2010-12-01
RU2007122610A (ru) 2008-12-20
ATE490487T1 (de) 2010-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pysz et al. Stack and draw fabrication of soft glass microstructured fiber optics
US7155099B2 (en) Holey optical fibres of non-silica based glass
Schmidt et al. Complex Faraday rotation in microstructured magneto‐optical fiber waveguides
US11970419B2 (en) Coherent imaging fibre and method
TWI477833B (zh) Double fiber crystal fiber and its making method
US20200317557A1 (en) Infrared-transmitting, polarization-maintaining optical fiber and method for making
CN1257584A (zh) 氟化的稀土掺杂的玻璃和玻璃－陶瓷制品
RU2397516C2 (ru) Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления
NO854838L (no) Optisk fiber fremstilt av mgo-al2o3-sio3-sio2 glass.
CN108333672A (zh) 一种异质螺旋包层结构的大模场单模光纤
RU2247414C2 (ru) Одномодовое электрооптическое волокно и способ его изготовления
JP2004020836A (ja) 光ファイバ及びその製造方法
WO2003093884A2 (en) A method and apparatus relating to optical fibres
CN110989072A (zh) 一种多包层螺旋结构的大模场单模光纤
CN110927865B (zh) 一种矩形纤芯的光子晶体光纤
Stepien et al. Tellurite glasses for microstructured optical fibers manufacturing
JP4046786B2 (ja) ファイバオプティックプレート
Pysz et al. Multicomponent glass fiber optic integrated structures
Ballato Optical fibers
JPS62162633A (ja) イメ−ジガイドの製造方法
JP4060568B2 (ja) 吸収体ガラス及びファイバオプティックプレート
JPS63246703A (ja) 石英ガラス系マルチプル光伝送体
RU2002107220A (ru) Одномодовое электрооптическое волокно и способ его изготовления
Stepien et al. Development of large-core photonic crystal fiber for hyperspectral transmission
JP2004294464A (ja) 光ファイバ

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140812