SE440075B - Sett att framstella en optisk fiber med en graderad brytningsindexprofil - Google Patents

Description

7900045-1 sitt läge på grund av beroendet av koncentration och/eller tempe- ratur, och följaktligen fortskrider på det önskade sättet. De för framställning av fibrer i enlighet med den dubbla degelmetoden använda glasen består av fyra eller flera komponenter och måste uppfylla en mångfald fysikaliska krav för att möjliggöra en fram- gångsrik överföring till fibrer. Att empiriskt finna de kompositio- ner, som uppfyller samtliga krav, inklusive de önskade diffusions- egenskaperna, är en tidsödande metod, vars framgång på förhand ic- ke definitfifl;kan förutsägas.

Genom föreliggande uppfinning erhålles ett sätt, varigenom det är möjligt att modifiera glas, som är olämpliga med hänsyn till de ömsesidiga diffusionsegenskaperna så att ett par av kompositio- ner erhålles med en sådan ömsesidig diffusion att en parabolisk va- riation hos brytningsindex approximativt kan erhållas.

Enligt uppfinningen avses ett sätt att framställa en optisk fiber med en graderad brytningsindexprofil, varvid den optiska fi- bern består av alkalimetalloxidhaltiga glas och sättet omfattar en diffusionsprocess mellan ett kärnglas och en beläggningsglaskompo- sition, vilka glas är olika med avseende på arten av deras alkali- metalloxidhalter, vilket sätt utmärkes av att en mindre del av al- kalimetalloxidhalten i den ursprungliga kärnglaskompositionen be- står av alkalimetall i den ursprungliga beläggningsglaskompositio- nen, så att en optisk fiber uppvisande en väsentligen parabolisk brytningsindexprofil bildas som resultat av att alkalimetalljoner i beläggningsglaset diffunderar in i kärnglaset och kärnalkalime- talljoner diffunderar in i beläggningsglaset under diffusionspro- cessen.

Vid uppfinningen utnyttjas den s.k. "blandade alkalieffek- ten", vilken är i sig känd och beskrives t.ex. i en artikel av J.P.

Lacharme "Mechanisme de diffusion des ions Na+ et K+ dans les ver- res mixtes de silicates" i "Silicates industriels“ 1976-3, sid. 169-175. Det visade sig att i ett blandat alkalisilikatglas är dif- fusionskonstanterna för rörliga Na+- och K*-joner oberoende av kon- centrationsförhâllandet för alkalijonerna.

Uppfinningen förklaras ytterligare med hänvisning till fig. 1, 2 och 3 på bifogade ritning.

Fig. 1 visar en kurva, där log D (D = diffusionskonstanten) och nD (brytningsindex för ljus av den våglängd, som motsvarar D- linjen i Na-spektrat) visas som en funktion av x för en mångfald av alkalihaltiga glas, vars fraktion x är K20 och (1-x)Na2O. 7900045-1 De tjockdragna delarna för de räta linjerna på rit- ningen är bestämmande för jonbytarprocesser, som t ex diffu- sionen som inträffar idubbeldegelprocessen. Den minsta rör- liga jonen utgör den begränsande faktorn.

Kärna-beläggnings-kombinationen av godtyckligt valda kombinationer av A och C uppvisar en ömsesidig brytningsindex- differens Anl. Då den elektriska neutraliteten måste upprätt- hållas under diffusionsprocessen gäller att för varje Na+-jon, vilken, kommande från kärnan, passerar gränsytan, måste en K+-jon diffundera i den motsatta riktningen från beläggningen genom gränsytan in i kärnan. Detta medför bl a att kompositio- nen vid gränsytan är ungefär genomsnittet för kompositionenna för kärnglas och beläggningsglas (komposition G1). Det djup, till vilket K+-jonerna har inträngt efter en viss diffusions- tid in i det Na+-rika kärnglaset, bestämmes huvudsakligen ge- nom värdet på DK, diffusionskonstanten för K+-jonerna i kompo- sition A. På sin väg genom gränsytan till det slutliga läget_ fortskrider K+-jonerna i själva verket genom samtliga komposi- tioner belägna melhn Gl och A, men skiktet för komposition A bildar det högsta diffusionsmotståndet och dess inverkan blir därför dominerande. Av liknande skäl bestämmes inträngningsdju- pet för Na+-jonerna in i beläggningen huvudsakligen genom vär- det på DNa i komposition C.

Fig l visar att DK i A är avsevärt mindre än DNa i C, vilket innebär att inträngningen av K+ in i kärnan fortskrider långsammare än inträngningen av Na+ i beläggningen. Resultatet är att en asymmetrisk brytníngsindexprofil uppkommer med en re- lativt skarp topp i kärnan och långa änddelar i beläggningen (fig 2). Profilen avviker mycket kraftigt från en parabolisk profil.

För kompositionsparet BE, B för kärnglaset och E för beläggningsglaset, mellan vilka en brytningsindexdifferens Anz föreligger, bestämmes inträngningsdjupen i kärnan och belägg- ningen genom-DK i B resp DNa i E. Värdet för DK har nu blivit avsevärt större än för DNa, vilket resulterar i en brytnings- indexprofil med en rundare topp och endast en kort änddel i beläggningen. Denna approximerar en parabolisk profil på ett mycket tillfredsställande sätt. Brytningsindexprofilen mellan kärnan och beläggningsglaset är väsentligen densamma(AnlIAn2). 5 vsoooás-Ä I detta fall är kompositionen vid gränsytan G2.

En brytningsíndexprofil, såsom visas i fíg 2, erhålles t ex med hjälp av följande par av kompositioner (mol-%).

Kärna Beläggning SiO2 43,95 48,45 GeO2 29 28,5 Al2O3 2 -_ CaO 10 8 Na20 15 - K2O - 15 As203 0,05 0,05 Den i fíg 3 visade profilen erhålles med följande par av kompositioner (mol-%).

Kärna Belëggningl S102 43,95 48,15 GeOz 29 28,5 A12o3 I 2 - CaO 10 8 ' Na20 lä - K2O l 15 As 0 0,05 0,05

Claims (1)

1. 79000115-1 5? P9 Esfliëääë! Sätt att framställa en optisk fiber med en graderad bryt- ningsindexprofil, varvid den optiska fibern består av altali- metalloxid-haltiga glas och sättet omfattar en diffusions- process mellan ett kärnglas och en beläggningsglaskomposi- tion, vilka glas är olika med avseende på arten av deras alkalimetalloxidhalter, k ä n n e t e C k n a t av att en mindre del av alkalimetalloxidhalten i den ursprungliga kärn- glaskompositionen består av alkalimetall i den ursprungliga be]äggningsglaskompositionen, så att en optisk fiber upp- visande en väsentligen parabolisk brytningsindexprofil bildas som resultat av att alkalimetalljoner i be]äqqninusqlase+ diffunderar in i kärnglaset och kärnalkalimetalljoner dji- funderar in i beläggningsglaset under diffusionsproccsscn.