SE503740C2 - Optisk fiber innefattande en reflektor samt sätt att framställa en reflektor i en optisk fiber - Google Patents

Description

505 740 2 blandning av denna med liknande ämnen såsom ammoniumfluorid. En fördjupning uppstår härvid, eftersom den högre dopade kärnan et- sas snabbare än manteln. Den etsade fiberänden skarvas, i det föredragna fallet svetsas, sedan mot en standardfiber med i det föredragna fallet rak, på vanligt sätt avkapad ändyta, vilket resulterar i en luftbubbla innesluten i kärnan. Reflektansens storlek kan förändras genom upprepade uppvärmningar på samma sätt som vid svetsning över skarven och/eller genom att bubblan fylls med ett annat medium än luft eller någon av dess väggar beläggs med ett lämpligt material, t ex en metall.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till ej be- gränsande utföringsexempel i samband med de bifogade ritningarna, i vilka: - Fig. 1 visar en fiberände med etsad ändyta, - Fig. 2 visar en skarvad fiber med innesluten hålighet, - Fig. 3 åskådliggör behandling av en fibers ändyta, - Fig. 4 schematiskt visar skarvning av optiska fibrer, - Fig. S visar en sektion av en belagd ände av en optisk fiber, - Fig. 6 visar en sektion av den belagda änden enligt fig. 5, där beläggning delvis avlägsnats, - Fig. 7 visar interna reflektorer i optisk fibrer använda för att verifiera funktionen av ett optiskt nät BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA uTFöRINGsFomæR I fig. 1 visas änden av en optisk fiber 1. Denna innefattar såsom konventionellt en fiberkärna 3, en kärnan omgivande mantel 5 och ett yttre skyddsskikt 7. För kvartsglasfibrer består kärnan 3 och manteln 5 av kvartsglas med brytningsindex av olika storlek, åstadkommet genom lämplig dopning, och det yttre skyddsskiktet 7 av någon polymer. Vid framställning av en inre reflektor avlägs- nas först det yttre skyddsskiktet 7 över en lämplig sträcka från en ände av fibern. Fiberns ände doppas sedan i ett kärl 9, se fig. 3, innehållande en etsande vätska i form av med vatten ut- spädd fluorvätesyra, eventuellt i blandning med ammoniumfluorid, NH4F, under omrörning med hjälp av en omrörare visad vid ll. Då glaset i fibern etsas med hjälp av en av de nämnda vätskorna, kommer den högre dopade fiberkärnan 3 att etsas snabbare än man- fsoz 740 3 teln 5, vilket ger upphov till en grop 13 i fiberns ändvta, se fig. 1. Gropen 13 kan vara mer eller mindre väl lokaliserad till själva fiberkärnan 3, beroende på fibertyp. En kontinuerlig över- gång i ändytan mellan området för fiberkärnan och mantelområdet erhålls dock alltid, även för stegindexfibrer.

Fiberns l ändyta med gropen eller fördjupningen 13 inom kärnom- rådet skarvas sedan mot en ändyta på en annan optisk fiber.

Skarvningen utförs med fördel som en smältsvets, där uppvärm- ningen åstadkoms på något sätt, såsom med hjälp av en elektrisk ljusbåge, vilket beskrivs nedan, med hjälp av en laserstråle, vätgaslåga, etc. Även en rent mekanisk skarvning är tänkbar, så- som med hjälp av inriktade V-spår i en lämplig fixtur.

Fibern 1 med gropen 13 i den ena ändytan insätts sålunda som den ena fibern i en fibersvetsningsapparat, allmänt betecknad 15, av vilken några centrala delar visas i fig. 4. Fiberstycket 1 fästs härvid i en styrning i den ena chucken 17, som i svetsningsmaski- nen 15 är anbragt på något stöd 19. I den motstående chucken 17' anbringas en likadan fiber 1', som på konventionellt sätt är rakt avkapad men inte har behandlats för åstadkommande av någon grop 13. I fibersvetsningsmaskinen 15 aktiveras elektroderna 20 genom att de tillförs högspänning, varigenom en ljusbåge bildas mellan dessa. Denna ger en värmeutveckling, så att ändarna på de båda fibrerna 1 och 1' smälter, vilka ändar vid svetsningstillfället är anbragta tämligen tätt intill varandra. När fiberändarna har smält tillräckligt, hopsvetsas med varandra, varefter ljusbågen släcks, genom att spänningstillförseln till elektroderna 20 av- bryts, och den åstadkomna skarven får till sist svalna.

En sammansatt fiber erhålls, såsom visas i fig 2, innefattande ändarna av de båda fibrerna 1 och 1' hopsvetsade vid svetsområdet 21. På grund av gropen 13 i den ena fiberns ände bildas efter svetsningen en liten luftbubbla 23 i fiberkärnan i den hopsvetsa- de fibern. Såsom hittills har kunnat observeras, är denna bubbla helt innesluten i fiberkärnan och är i vart fall belägen inom kärnområdet, dvs det centrala området av fibern, där brytnings- index ändras och skiljer sig från brytningsindex i huvuddelen av fiberns mantel 5. Denna luftbubbla 23 är en diskontinuitet i fi- 505 740 4 berkärnan och fungerar som reflektor eller spegel för en elekt- romagnetisk våg, vilken transmitteras i den optiska fibern.

Storleken av den resulterande bubblan 23 och härigenom storleken av en reflex till bubblan 23 kan i viss mån varieras, efter det att fibrerna 1 och 1' har hopsvetsats, genom att ytterligare upp- värmningar till smältning eller nära smältning av svetsfogen ut- förs, t ex med hjälp av en elektrisk ljusbåge i svetsningsappara- ten 15. Vid de ytterligare uppvärmningarna minskas den inneslutna bubblans dimensioner alltmer och härmed också reflektansen eller alternativt dämpningen.

En på detta sätt åstadkommen luftbubbla 23 vid kärnområdet ger upphov till reflexer för ljus med olika våglängd. Reflektansen har hittills genom variation av framställningsbetingelserna kun- nat varieras från -20dB och nedåt.

Ett sätt att öka reflektansen på grund av den inneslutna luft- bubblan 23 kan vara att före hopskarvningen av fiberändarna fylla den etsade gropen 13 med ett annat ämne än luft. Ett exempel på detta åskådliggörs i fig. 5 och 6. I fig. 5 visas sålunda en sek- tion av en fiberände med etsad grop 13, där ett metallskikt 25 finns påfört över fiberns hela ände, dvs speciellt över den rakt avskurna ändytan och över gropen 13. Detta skikt 25 kan vara ett metallskikt, som har påförts genom någon deponeringsmetod såsom förångning. Härefter avlägsnas det mesta av detta skikt 25 över fiberns ändyta, såsom visas med sektionen i fig. 6. Om fiberns ändyta sålunda poleras på lämpligt sätt, komer metallmaterial att finnas kvar i gropen 13 men inte över den övriga delen av ändytan. Material 27, som finns kvar i gropen 13, kommer att öka reflexerna i den färdiga fibern, som sedan liksom ovan erhålls genom hopsvetsning av fiberns 1 ände mot en annan optisk fiber utan särskilt behandlad ändyta.

I fig. 7 visas schematiskt, hur en på detta sätt framställd op- tisk fiber 1, 1' med innesluten luftbubbla eller diskontinuitet kan användas för att kontrollera funktionen hos ett fiberoptiskt nät, jämför den internationella patentansökningen med publ.nr. WO 90/06498. En styr- och övervakningsenhet 29, vilken t ex kan an- 503 740 5 vända OTDR (Optical Time Domain Reflectometry), är på lämpligt sätt inkopplad i en huvudledning 31 i ett optiskt fibernät. Hu- vudledningen 31 är vidare ansluten till optisk kopplare 33, från vilken enskilda grenledningar 35 utgår. I varje grenledning 35 finns ett hopsvetsat aggregat av fibrer 1, 1' med reflektor 21 inkopplat. Styr- och övervakningsenheten 29 utsänder ljuspulser till huvudledningen 31, vilka distribueras vidare i grenledning- arna 35. Det utsända ljuset reflekteras mot reflektorn i fiber- aggregaten 1, 1' och styr- och övervakningsenheten 29 detekterar det återvändande ljuset. Om reflektorerna 21 är anbragta på olika avstånd från styr- och övervakningsenheten 29, kan reflexerna från de olika grenledningarna 35 särskiljas. Om ett avbrott fås på någon grenledning 35, kommer den tidigare reflexen från re- flektorn 21 i denna grenledning av bortfalla och härigenom kan man avgöra, vilken ansluten grenledning 35, som är felaktig.

Claims (12)

503 740 6 PATENTKRAV

1. Optisk fiber innefattande en reflektor, k ä n n e t e c k - n a d av en hålighet i en fiberkärna i den optiska fibern.

2. Optisk fiber enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att håligheten är helt innesluten av material i fiberkärnan.

3. Optisk fiber enligt ett av krav 1 - 2, k ä n n e t e c k n a d av att i håligheten finns ett ämne, som ökar hålighetens reflek- tionsförmåga för ljusvågor utbredande sig i den optiska fibern, särskilt ett ämne med brytningsindex skilt från brytningsindex hos det håligheten omgivande materialet i den optiska fibern el- ler ett metallmaterial.

4. Optisk fiber enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att ämnet har i huvudsak fast form och är påfört på en yta i hålig- heten.

5. Sätt att framställa en reflektor i en optisk fiber innefattan- de en kärna, k ä n n e t e c k n a t av - att i en ändyta hos ett första stycke av en optisk fiber åstad- koms en urtagning i ändytan, - att ändytan fogas till, särskilt smälts ihop med eller hopsvet- sas med, änden av ett andra stycke av en optisk fiber.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att urtag- ningen i ändytan endast åstadkoms inom ett område, som motsvarar fiberkärnans ändyta.

7. Sätt enligt ett av krav 5 - 6, k ä n n e t e c k n a t av att för åstadkommandet av urtagningen behandlas ändytan av det första stycket kemiskt, särskilt etsas.

8. Sätt enligt ett av krav 5 - 6, k ä n n e t e c k n a t av att för åstadkommandet av urtagningen etsas ändytan av det första stycket med ett ämne, som har olika etshastighet för materialet i kärnan i det första stycket och materialet utanför kärnan i det första stycket. 503 740 7

9. Sätt enligt ett av krav 5 - 6, k ä n n e t e c k n a»t av att för åstadkommandet av urtagningen behandlas ändytan av det första stycket med fluorvätesyra eller en blandning därav med ammonium- fluorid.

10. Sätt enligt ett av krav 5 - 9, k ä n n e t e c k n a t av att i urtagningen påförs ett ämne, som ökar hålighetens reflek- tionsförmåga för ljusvågor utbredande sig i den optiska fibern, särskilt ett ämne med brytningsindex skilt från brytningsindex hos det håligheten omgivande materialet i den optiska fibern el- ler ett metallmaterial, före hopfogningen med det andra fiber- stycket.

11. ll. Sätt enligt ett av krav 5 - 9, k ä n n e t e c k n a t av att före hopfogningen med det andra fiberstycket påförs över änd- ytan av det första stycket ett skikt av ett ämne, som ökar hålig- hetens reflektionsförmåga för ljusvågor utbredande sig i den op- tiska fibern, särskilt ett ämne med brytningsindex skilt från brytningsindex hos det hâligheten omgivande materialet i den op- tiska fibern, företrädesvis ett metallmaterial, varefter ändytan slipas plan, så att skiktet avlägsnas överallt på ändytan utom i urtagningen.

12. Sätt enligt ett av krav 5 - 10, när hopfogningen mellan fi- berstyckena åstadkoms genom hopsmältning av deras ändytor, k ä n n e t e c k n a t av att efter hopfogningen med det andra fiberstycket uppvärms fogen till en temperatur nära smälttempera- turen hos materialen i fiberstyckena för minskning av den åstad- komna reflektorns reflekterande förmåga.