SE512381C2 - Optisk kropp - Google Patents

Optisk kropp

Info

Publication number
SE512381C2
SE512381C2 SE9801161A SE9801161A SE512381C2 SE 512381 C2 SE512381 C2 SE 512381C2 SE 9801161 A SE9801161 A SE 9801161A SE 9801161 A SE9801161 A SE 9801161A SE 512381 C2 SE512381 C2 SE 512381C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
core
area
refractive index
light
doping
Prior art date
Application number
SE9801161A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9801161L (sv
SE9801161D0 (sv
Inventor
Michael A Fokine
Original Assignee
Iof Inst Foer Optisk Forskning
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 Iof Inst Foer Optisk Forskning filed Critical Iof Inst Foer Optisk Forskning
Priority to SE9801161A priority Critical patent/SE512381C2/sv
Publication of SE9801161D0 publication Critical patent/SE9801161D0/sv
Priority to KR1020007010958A priority patent/KR20010074467A/ko
Priority to EP99919727A priority patent/EP1068549A2/en
Priority to AU37382/99A priority patent/AU3738299A/en
Priority to CA002326753A priority patent/CA2326753A1/en
Priority to US09/647,948 priority patent/US6512873B1/en
Priority to JP2000541547A priority patent/JP2002510063A/ja
Priority to PCT/SE1999/000550 priority patent/WO1999050696A2/en
Priority to CN99806920A priority patent/CN1308731A/zh
Publication of SE9801161L publication Critical patent/SE9801161L/sv
Publication of SE512381C2 publication Critical patent/SE512381C2/sv
Priority to HK02100969.5A priority patent/HK1039653A1/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2835Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/002Thermal treatment
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042Multicore optical fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02052Optical fibres with cladding with or without a coating comprising optical elements other than gratings, e.g. filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/03644Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - + -
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03694Multiple layers differing in properties other than the refractive index, e.g. attenuation, diffusion, stress properties
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2835Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers
    • G02B2006/2839Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers fabricated from double or twin core fibres

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Description

512. 381 2 anbragta i ett glasmaterial, kan bringas att diffundera genom värmebehandling, vilket kan ändra brytningsindex inom de för värme utsatta partierna. Germanium ökar brytningsin- dex hos glasmaterial, medan fluor minskar brytningsindex. Om därför germaniumatomer exempelvis finns inom ett begränsat område av en optisk fiber, i vilket alltså bryt- sningsindex är högre än i det omgivande materialet, kan brytningsindex minskas i detta begränsade område genom en värmebehandling. Omvänt kan brytningsindex ökas inom ett område med enbart fluoratomer genom en värmebehandling.
Förfarandena enligt 1. och 3. ovan används främst för att framställa gitterstmkturer, dvs i rummet periodiska ändringar av brytningsindex, såsom ändringar i den vägledande :okärnan i en optisk vågledare, exempelvis ändringar av brytningsindex hos käman i en optisk fiber, vilka är periodiska längs fibems längdaxel.
Förfarandet enligt 2. ovan kan användas för att öka brytningsindex hos med germa- niumoxider dopade områden, t ex för att framställa vågledare i planara substrat och alltså för att kunna åstadkomma integrerad optik. 1s Förfarandena enligt l., 2. och 3. ändrar brytningsindex endast inom de områden, i vilka det från början finns en viss koncentration av germanium- och/eller fluoratomer.
Omkringliggande väsentligen odopade områden, såsom exempelvis manteln hos en optisk fiber med dopat kämområde, påverkas i allmänhet inte nämnvärt. Kärnan i en optisk vågledare bibehåller i dessa fall sin utsträckning, speciellt sin radie när det gäller en zo optisk fiber, under behandlingen.
Vid förfarandet enligt 4. ovan måste mycket höga temperaturer användas för att ge någon nämnvärd diffusion. I många typiska vågledare, såsom i konventionella optiska fibrer avsedda för telekommunikation, åstadkoms den ökning av brytningsindex i den del, som skall utgöra själva vågledaren eller vågledarens kärna, genom en dopning av glasma- zs terialet med germaniumoxid GeOz vid framställning av vâgledaren. När sålunda en kon- venfionell optisk fiber utsätts för en hög temperatur av storleksordningen l600° under en ej alltför kort tidsperiod, diffunderar germaniumatomer bort från kämområdet in i det omgivande materialet, dvs manteln. Skillnaden mellan brytningsindex hos med gerrna- nium dopat material och hos väsentligen odopat material, såsom i manteln, är propor- aotionell mot koncentrationen av gerrnaniumatomer, vilket medför, att diffusionen ger en "utsmetning" av brytningsindex, dvs kärnområdet vidgas och dess brytningsindex mins- kas. Brytningsindex för en typisk optisk fiber före och efter sådan högtemperaturbehand- ling, som också kan benämnas kärndiffusion, visas i diagrammet i fig. 7.
För en optisk fiber ges dess numeriska apertur av NA = m , där nl är as brytningsindex hos den optiska fibems kärna och nz är brytningsindex hos den käman omslutande flbermanteln. Genom högtemperaturbehandling kan således fibems numeriska apertur minskas och speciellt användas i fibems ändområde vid anslutning till andra fibrer eller komponenter.
I artiklama H.Y. Tam, "Simple Fusion Splicing Technique for Reducing Splicing 512 381 3 Loss Between Standard Singlemode Fibres and Erbium-doped Fibre", Electronics Letters, 15th Aug. 1991, Vol. 27, No. 17, and LS. Harper et al., "Tapers in Single-mode Optical Fibre by Controlled Core Diffusion", Electronics Letters, 18th Feb. 1988, Vol. 24, No. 4 används kämdiffusion för att anpassa modfält vid förbindning av optiska fibrer med solika numerisk apertnr eller för anpassning vid fórbindning av optiska fibrer med olika diametrar. Kämdiffusion kan också användas for att anpassa modfälten i olika "ñber-till- ñber-komponenter", se artiklarna Kazuo Shiraishi et al., "Beam Expanding Fiber Using Thermal Diffusion of the Dopant", J. Lightw. Techn., Vol. 8, No. 8, Aug. 1991, och Kazuo Shiraishi et al., "Light-Propagation Characteristics in Therrnally Diffused w Expanded Core Fibers", I. Lightw. Techn., Vol. ll, No. 10, Oct. 1993. Modfáltsanpass- ning används också i de förfaranden, som beskrivs i U.S. patenten 5,301,252, 5,l42,603 och 5,381,503.
I artikeln av J. Kirchhof et al., "Diffusion behaviour of fluorine in silica glass", J. of Non-Cryst. Solids 181, 1995, sid. 266 - 273, visas bl a, att fosforatomer i ett SiOz- 1s material starkt gynnar diffusionen av fluoratomer, dvs att fluoratomer i ett sådant material får ökad rörlighet och diffunderar mycket lättare, när också fosforatomer finns närvaran- de i materialet. Däremot påverkar närvaron av germaniumatomer inte närrmvärt dif- fusionsegenskapema hos fluor.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN zo Det är ett syfte med uppfinningen att anvisa optiska strukturer, särskilt optiska fibrer, som selektivt kan ges ändrade vägledande egenskaper och som selektivt bibehåller vissa av de ändrade egenskaper även om de utsätts för mycket höga temperaturer.
Genom lämpligt valda dopämnen och lämpligt valda koncentrationer av dessa i en optiskt transparent grundmassa såsom i manteln i en optisk fiber kan genom uppvärmning zs lokalt brytningsindexstnikturen ändras, varigenom vágledare eller vågledarkämor kan "skapas" eller "raderas" samtidigt som andra befintliga strukturer innefattande vågledar- kärnor, om så önskas, förblir i stor sett oförändrade. Detta kan uppnås genom att i ex- empelvis en optisk fiber av i princip standardtypen för telekommunikation utnyttja, att diffusionsegenskaperna för fluor, som sänker brytningsindex, ändras kraftigt, om också aoen dopning med fosfor görs, vilken ökar brytningsindex. Fluor i kombination med fosfor diffunderar sålunda mycket lättare än enbart fluor, när inte några fosforatomer finns närvarande, och mycket lättare än germanium och fosfor.
I speciellt utformade optiska fibrer av typ singelmodfibrer kan sålunda lokalt ytterli- gare vågledarkärnor skapas parallellt med den redan befintliga vågledarkärnan. Man kan as på detta vis i viss utsträckning lokalt skapa "integrerad optik" inuti en optisk fiber. Det finns även möjlighet att radera en vågledarkärna genom lämpligt val av dopning från början.
Förfarandena 1. och 3. och enligt forsta delen av 2. ovan skulle kunna användas for att skapa en vågledarkäma, genom att med ultraviolett ljus exponera ett område, vilket är 512 381 4 så dopat med germaniumoxider och med brytningsindexsänkande material såsom bor- oxider eller fluor, att före behandlingen med ultraviolett ljus det inte finns något bryt- ningsindex i glasmaterialet, dvs ingen vágledarkärna. En nackdel med dessa förfaranden är att det är svårt och tidsödande att erhålla tillräckliga ökningar av brytningsindex för att s åstadkomma en normal vågledarkäma. Med dessa förfaranden kan man inte heller radera en befintlig vågledarkärna.
Förfarandet beskrivet under 4. kan användas endast för att ändra ett modfält hos en vågledare, dvs själva ljusfórdelningen i vågledaren, och/eller diametem hos vågledarens Det kan därför knappast användas för att skapa en ny vâgledarkärna och är alltför w tidsödande för att radera en befintlig vågledarkäma.
Genom att i stället ändra de temperaturberoende diffusionsegenskaperna för ett atom- eller jonslag såsom fluor, vilket utgör dopning i ett glasmaterial, genom tillräcklig tillför- sel av ett annat atom- eller jonslag såsom fosfor, kan med lämplig värrnebehandling vågledarkärnor skapas eller raderas, medan andra vågledarkämor, som inte innehåller is något av dessa jon- eller atomslag inte påverkas nämnvärt. För dopningssystemet fluor- fosfor används en temperatur vid värmebehandlingen av omkring l300°C och i detta sys- tem kommer alltså vid denna temperatur fluor, som finns i områden, vilka samtidigt har lämplig koncentration av fosfor, att diffundera ut ur dessa områden.
FIGURBESKRIVNING 20 Uppfinningen skall nu beskrivas som ett ej begränsande utfóringsexempel i samband med de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. la är ett tvärsnitt genom en optisk fiber taget vinkelrätt mot fibems längdrikt- ning, där fibem har en modifierad sammansättning lämplig för framställning en fiber med lokalt en excentriskt liggande extra kärna, zs Fig. lb är en kurva, som schematiskt visar brytningsindex i fibem i fig. la längs en lämpligt vald diameter eller x-axel, Fig. lc är en kurva liknande kurvan i Fig. lb, som schematiskt visar brytningsindex i fibem i fig. la efter värmebehandling, Fig. ld är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av fluoratomer i fibem i so fig. la längs en x-axel, Fig. le är en kurva liknande kurvan i fig. ld, som schematiskt visar koncentratio- nen av fluoratomer i fibem i fig. la efter uppvärmning, Fig. lf är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av fosforatomer i fibem i fig. la längs en x-axel, as Fig. lg är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av germaniumatomer i fibem i fig. la längs en x-axel, Fig. 2a är ett tvärsnitt taget i ett plan, som går genom längdaxeln av den i fig. la visade fibem och innehåller en x-axel, Fig. 2b är ett tvärsnitt liknande fig. 2a, som visar ett tvärsnitt efter lokal uppvärrn- 512 381 ning, Fig. 3 är ett tvärsnitt liknande fig. 2b men i något större skala, som åskådliggör ljusvägama i flbem, Fig. 4a är ett tvärsnitt liknande tvärsnittet i fig. la, där den optiska fibem har be- s arbetats till en D-fiber, Fig. 4b är en kurva, som schematiskt visar ljusfältets intensitet i ñbern i fig. 4a, Fig. Sa är ett tvärsnitt av en optisk fiber taget vinkelrätt mot fiberns längdriktrting, där fibern enligt en altemativ utföringsform har en modifierad sammansättning, som gör det möjligt att lokalt radera en befintlig käma och bilda minst en ny kärna vid sidan av w den raderade, Fig. Sb är en kurva, som schematiskt visar brytningsindex i fibern i fig. Sa längs en lämpligt vald diameter eller x-axel, Fig. Sc är en kurva liknande kurvan i Fig. Sb, som schematiskt visar brytningsindex i fibem i fig. Sa efter värmebehandling, 1s Fig. Sd är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av fluoratomer i fibern i fig. Sa längs en x-axel, Fig. Se är en kurva liknande kurvan i lig. Sd, som schematiskt visar koncentratio- nen av fluoratomer i fibem i fig. Sa efter uppvärmning, Fig. Sf är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av fosforatomer i ñbern zoi fig. Sa längs en x-axel, Fig. Sg är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av germaniumatomer i ñbern i fig. Sa längs en x-axel, i Fig. 6a är ett tvärsnitt taget i ett plan, som går genom längdaxeln av den i fig. Sa visade fibern och innehåller en x-axel, zs Fig. 6b är ett tvärsnitt liknande fig. 6a, som visar ett tvärsnitt efter lokal uppvärm- ning, Fig. 7a är ett tvärsnitt av en optisk fiber taget vinkelrätt mot ñberns längdrikming, där ñbem enligt ytterligare en alternativ utforingsforrn har en modifierad sammansättning lämplig för framställning av en fiber med lokalt en ringkärna, ao Fig. 7b är en kurva, som schematiskt visar brytningsindex i fibern i fig. 7a längs en lämpligt vald diameter eller x-axel, Fig. 7c är en kurva liknande kurvan i Fig. 7b, som schematiskt visar brytningsindex i fibern i fig. 7a efter värmebehandling, Fig. 7d är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av fluoratomer i fibern i :s fig. 7a längs en x-axel, Fig. 7e är en kurva liknande kurvan i tig. 7d, som schematiskt visar koncentratio- nen av fluoratomer i fibem i fig. 7a efter uppvärmning, Fig. 7f är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av fosforatomer i fibem i fig. 7a längs en x-axel, och 512 381 6 Fig. 7g är en kurva, som schematiskt visar koncentrationen av germaniumatomer i fibern i fig. 7a längs en x-axel.
BESKRIVNING Av FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I fig. la - 3 visas hur en lokal Mach-Zehnder struktur kan åstadkommas i en optisk s fiber 1, för vilken ett tvärsnitt visas i fig. la. Den optiska fibern 1 är i vissa avseenden av standardtyp, av den typ som används för exempelvis telekommunikation, såsom att den är av singelmodtyp och är baserad på kiseldioxid, är svetsbar till liknande fibrer med hjälp av svetsningsapparater av standardtyp och har en väsentligen cirkulärcylindrisk yttre begränsningsyta och en centralt placerad käma 3 med väsentligen cirkulärcylindrisk form. to Parallellt med käman 3 löper en aktiverbar kärna 5, som har i huvudsak samma diameter som den centralt placerad kärnan 3. Den centralt placerade kärnan 3 har något högre brytningsindex än det omgivande materialet, inklusive sålunda både fiberns egentliga mantel 7 och den aktiverbara käman 5, såsom framgår av kurvan i fig. lb. Denna kurva visar brytningsindex längs den i fig. la inritade x-axeln 9, som sträcker sig längs en is diameter hos fibern 1 och passerar genom både centrum hos den centralt belägna käman 3 och genom centrum hos den aktiverbara kärnan S. Materialet i manteln 7 och den aktiverbara käman 5 har sålunda väsentligen samma brytningsindex.
Den kemiska sammansättningen hos den optiska ñbem 1 framgår av fig. ld, lf och lg, som visar koncentrationen av fluor-, fosfor- resp. germaniumatomer. Den centralt zo belägna käman 3 har en avsevärd koncentration av germaniumatomer och en avsevärd koncentration av fluoratomer. Dessa mängder av till glasmassan tillfórda atomer benämns också dopningar. Käman 3 är i detta fall sålunda dopad med germanium i form av ger- maniumoxider och fluor. En dopning med germanium och också med fosfor höjer glas- massan brytningsindex medan dopning med fluor sänker brytningsindex. Den aktiverbara zs käman 5 har en något högre dopning med fluor, en betydligt lägre dopning med germa- nium och en avsevärd dopning med fosfor i form av fosforoxid. Koncentrationerna av dessa jon-l atomslag i den aktiverbara käman 5 är så avstämda, att denna får i huvudsak samma brytningsindex som materialet i manteln 7. :to Den inre delen 10 av manteln 7 har på konventionellt sätt av tillverkningsskäl låga koncentrationer av fluor och fosfor, fosfor för att sänka smälttemperaturen hos det ämne, av vilket den optiska fibem dras, och fluor för att neutralisera den ökning av brytningsin- dex, som koncentrationen av fosfor annars skulle medföra.
En begränsad sträcka av fibem l kan nu uppvärmas till hög temperatur, exempelvis :is till omkring l300°C under approximativt 10 minuter, se fig. 2b. Det mest lättrörliga atomslaget bland dopningsämnena är fluor och dettas rörlighet blir dessutom betydligt större i närvaro av fosfor, såsom nämnts ovan. Uppvärmningen leder då till, att fluoratomerna i den aktiverbara käman 5 diffunderar ut från denna, så att en fluorfördel- ning, vilken schematiskt visas i fig. le erhålls. Koncentrationen av fluor minskar högst 512 381 7 avsevärt i den aktiverbara kärnan och eftersom fluoratomer ger minskning av brytningsin- dex, kommer nu brytningsindex i den aktiverbara kärna 5 att höjas. Med ett lämpligt val av koncenuationer av dopningsämnen kommer den uppvärmda sträckan av den aktiver- bara kärnan att få ett brytningsindex av i huvudsak samma storlek som den centralt be- slägna kärnan, se kurvan över brytningsindex efter uppvärmning i fig. lc. En ny extra, parallell kärna 11 har nu åstadkommits i fiberns uppvärmda sträcka.
Med lämpliga dimensioner hos kämoma 3 och ll och särskilt hos det inbördes avståndet mellan kämornas yttre begränsnings- eller mantelytor kan ljus kopplas ut från den centralt belägna kärnan 3 till den aktiverade kärnan ll. Denna koppling av ljus visas ioschematiskt i fig. 3, där pilarna visar ljusets väg genom de båda kämorna. Med ett lämp- ligt val av längden hos den aktiverade käman ll kan detta ge positiv eller destruktiv interferens för ljuset. En komponent gjord av en sådan fiber kan således användas som filter för att ur ljus innehållande ett flertal våglängder filtrera bort en bestämd våglängd, dvs komponenten utgör en optisk isolator, och i ett specialfall för att ur två betraktade 15 våglängder endast ñltrera bort den ena våglängden, exempelvis för att åstadkomma ett filter för 1,5/ 1,3 um, i vilket ljus med våglängden 1,5 pm kopplas vidare genom kompo- nenten, medan ljus med våglängden 1,3 pm kopplas ut i manteln 7.
Den ovan beskrivna optiska fibern med aktiverbar extra kärna 5 kan också användas till att tillverka billiga optiska komponenter som modulatorer och sensorer. Detta kan zo åstadkommas genom att tillverka ñbern som en D-fiber, såsom visas i Fig. 4a. En D- ñber har ett tvärsnitt i form av ett "D" och den plana ytan 13 hos D-fibern skall ligga nära intill den aktiverbara kärnan 5, så nära att det evanescenta fältet fór ljus, som fort- plantas i ett aktiverat stycke av den optiska fibern, med en tillräcklig andel sträcker sig förbi den plana ytan 13 och alltså utanför fibem. För ljus med lämplig våglängd, som zs fortplantas i en sådan D-ñber, vilken över en eller flera sträckor har försetts med dubbla kärnor genom uppvärmning enligt ovan, kommer det evanescenta fältet från de aktiverade kämsträckoma att kunna växelverka med ett lämpligt valt, aktivt eller passivt medium placerat omkring fibem, särskilt vid dess plana yta 13. Ett aktivt medium placerat utanför de aktiverade kärnorna kan aktivt påverka det ljus, som fortplantas i kärnorna. Med ett sopassivt medium utanför de aktiverade kärnoma kan fibern användas som sensor för att känna av förändringar i brytningsindex utanför fibem.
I fig. 4b syns också hur det evanescenta fältet från den centrala käman 3 med en avsevärd del passerar in i den aktiverbara käman och hur således ljus i den centrala käman kan växelverka med ljus i en aktiverad sträcka av den aktiverbara käman 5 och ss med en del kopplas över till denna extra kärna ll.
En fördel med en D-ñber enligt beskrivningen ovan, som kan ges en extra kärna över valda delar av sin längd, är att den därigenom kan känna av eller påverkas av yttre förhållanden endast över dessa delar. En D-ñber av vanlig typ med enkel käma, som bl a används som sensorfiber, avkänner i stället yttre förhållanden över hela sin längd, om 51.2 381 8 inte speciella arrangemang utförs. Med den ovan beskrivna D-fibern med aktiverbar extra käma kan interferometriska strukturer åstadkommas i fibem innefattande att en interfero- meterarm kan påverkas av yttre förhållanden medan den andra armen, referensarmen, kan skyddas från påverkan. s I fig. Sa - 6b visas, hur en vågledarkärna kan raderas. I stället för den raderade vågledarkäman erhålls två parallella vågledarkärnor. Den i den optiska fibem l centralt liggande vågledarkärnan 3' har i detta fall dopningar med både germaniumoxid och med fosforoxid, se fig. lg och lf, vilka båda väsentligt bidrar till kämans högre brytningsin- dex. I de områden 5", som skall bilda de två parallella vágledarkärnoma, finns dopningar w både med fluor, fosforoxid och germaniumoxid. Dopningama är valda, så att brytningsin- dex i dessa områden 5' är väsentligen lika med brytningsindex hos materialet i manteln. I det inre området lO av manteln utanför kärnan 3' och områdena 5' finns liksom ovan vissa lägre koncentrationer av fosfor och fluor. Även en viss koncentration av germanium kan finnas, som medverkar till att brytningsindex i detta område hålls nära brytningsindex 15 hos den omgivande, yttre delen av manteln 7, även vid en följande värmebehandling.
Vid värmebehandling av den sådan fiber 1 över en begränsad sträcka, kan, förutsatt att lämpliga dopningskoncentrationer har valts, den centrala kärnan 3' försvinna och nya kärnor 9' skapas bredvid denna, se fig. 6b. Av fig. 5c framgår motsvarande bryt- ningsindex. Vid värmebehandlingen diffunderar fluoratomer bort från de områden, där zo samtidigt fosfor finns. Särskilt diffunderar fluoratomer bort från områdena 5', vilkas brytningsindex höjs avsevärt och bildar de nya kämoma 9”. En hel del fluoratomer dif- funderar härvid in i den befintliga kärnan 3' och minskar dess brytningsindex, så att denna kärna faktiskt försvinner. Denna effekt förstärks av att i det cylindriska området 15 allra närmast den centralt liggande kärnan 3' finns ej alltför låga koncentrationer av både zs fluor och fosfor, så att fluor från hela det kärnan 3' omgivande området kan diffundera in i käman.
Om den i fig. 6b visade fibem avskärs inom det uppvärmda området, där de dubbla, genom värrnebehandlingen skapade kärnoma 9' finns, erhålls strukturer med dubbla kärnor vid sin ände. Med lämpligt avstånd mellan de nyskapade kämorna 9', så att ljus wkan kopplas mellan var och en av de nya kärnoma och den kvarvarande delen av mitt- kärnan och så att ljus inte kopplas inbördes mellan de nyskapade kämoma, kan sådana strukturer används som kopplare till och från vanliga dubbelkämefibrer, vilka har sina kärnor placerade på samma avstånd från varandra som de "skapade" kämoma 9”.
Ytterligare ett exempel på en fiberstruktur, som har ett med hjälp av lokal uppvärm- as ning aktiverbart område, visas i Fig. 7a. Runt den befintliga kärnan 3, som här är av vanlig konstant typ, dvs av den typ, som inte utraderas vid uppvärmning, finns en ringformig käma 17. Denna är ett mer eller mindre tjockt cylindriskt skal, som omger den i fibem centralt liggande cylindriska kärnan 3 på ett valt avstånd från denna. Vid uppvärmning av denna typ av fiber över ett avsnitt i längdriktningen kan, för ett lämpligt 512 381 9 brytningsindex i den därvid nyskapade ringkäman 17, effektivt brytningsindex pâverkas fór den elektromagnetiska moden hos en ljusvåg, vilket fortplantas längs den reguljära käman 3. Ljusvågens modfältsutbredning kan då ändras och vidare kan andra modegen- skaper, så att ändring fås mellan vâgutbredning av multimodtyp och av singelmodtyp. s En optisk kropp har ovan beskrivits, som selektivt över sin längd kan ges ändrade ljusledande egenskaper, såsom en optisk ñber med en kärna, vilken kan lokalt raderas, eller en optisk fiber, som kan förses med en eller flera extra kärnor över en del av sin längd.

Claims (4)

512 381 10 PATENTKRAV
1. Optisk kropp av i huvudsak kiseldioxid, k ä n n e t e c k n a d av ett med åt- minstone fluor och fosfor dopat område, varvid dopningens koncentrationer är så valda, att vid uppvärmning av området ändras brytningsindex i detta område kraftigt för en sbetraktad våglängd, varvid dopningens koncentrationer också är så valda, att området före uppvärmning inte har ljusledande egenskaper för den betraktade våglängden, och att vid uppvärmning av omrâdet ändras brytningsindex i detta område, varvid området har en sådan utformning och är så beläget i kroppen, att efter uppvärmning av området detta bildar en vågledar- w kärna för ledning av ljus av den betraktade våglängden i kroppen, eller dopningens koncentrationer också är så valda och området har en sådan utformning och är så beläget i kroppen, att området före uppvärmning bildar en vågledarkärna för ledning av ljus av den betraktade våglängden och att efter uppvärmning av området detta upphör att fungera som vågledarkärna och inte längre kan leda ljus i kroppen. ts
2. Optisk kropp av i huvudsak kiseldioxid, k ä n n e t e c k n a d av ett med åt- minstone fluor och fosfor dopat område, varvid dopningens koncentrationer är så valda, att vid uppvärmning av området ändras brytningsindex i detta område kraftigt för en betraktad våglängd, och en vågledarkärna skild från området, varvid 'dopningens koncentrationer också är så valda, att de ljusledande egenskapema hos zo området för den betraktade våglängden vid uppvärmning ändras från att inte medge kopp- ling av ljus, som fortplantas längs vågledarkäman, till området, eller dopningens koncentrationer också är så valda, att de ljusledande egenskaperna hos området för den betraktade våglängden vid uppvärmning ändras från att medge koppling av ljus, som fortplantas längs vågledarkäman, till området. zs
3. Optisk kropp enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen utgörs av en med en kärna försedd optisk fiber och att området utgörs av ett långsträckt cylindriskt område, vilket ligger parallellt med kärnan och har väsentligen samma dimensioner som denna.
4. Optisk kropp enligt något av krav l - 2, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen so utgörs av en med kärna försedd optisk fiber och att området utgörs av ett långsträckt område med formen av ett ringforrnigt skal, vilket på avstånd omger kärnan.
SE9801161A 1998-04-01 1998-04-01 Optisk kropp SE512381C2 (sv)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9801161A SE512381C2 (sv) 1998-04-01 1998-04-01 Optisk kropp
CN99806920A CN1308731A (zh) 1998-04-01 1999-04-01 具有可更改的光导特性的光体
CA002326753A CA2326753A1 (en) 1998-04-01 1999-04-01 An optical body having modifiable light guiding properties
EP99919727A EP1068549A2 (en) 1998-04-01 1999-04-01 An optical body having modifiable light guiding properties
AU37382/99A AU3738299A (en) 1998-04-01 1999-04-01 An optical body having modifiable light guiding properties
KR1020007010958A KR20010074467A (ko) 1998-04-01 1999-04-01 변경 가능한 광 유도 특성을 갖는 광학체
US09/647,948 US6512873B1 (en) 1998-04-01 1999-04-01 Optical body having modifiable light guiding properties
JP2000541547A JP2002510063A (ja) 1998-04-01 1999-04-01 修正可能光案内性質を有する光学体
PCT/SE1999/000550 WO1999050696A2 (en) 1998-04-01 1999-04-01 An optical body having modifiable light guiding properties
HK02100969.5A HK1039653A1 (zh) 1998-04-01 2002-02-07 具有可更改的光導特性的光體

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9801161A SE512381C2 (sv) 1998-04-01 1998-04-01 Optisk kropp

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9801161D0 SE9801161D0 (sv) 1998-04-01
SE9801161L SE9801161L (sv) 1999-10-02
SE512381C2 true SE512381C2 (sv) 2000-03-06

Family

ID=20410836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9801161A SE512381C2 (sv) 1998-04-01 1998-04-01 Optisk kropp

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6512873B1 (sv)
EP (1) EP1068549A2 (sv)
JP (1) JP2002510063A (sv)
KR (1) KR20010074467A (sv)
CN (1) CN1308731A (sv)
AU (1) AU3738299A (sv)
CA (1) CA2326753A1 (sv)
HK (1) HK1039653A1 (sv)
SE (1) SE512381C2 (sv)
WO (1) WO1999050696A2 (sv)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6996316B2 (en) * 1999-09-20 2006-02-07 Cidra Corporation Large diameter D-shaped optical waveguide and coupler
WO2001092933A2 (en) * 2000-05-31 2001-12-06 Corning Incorporated A method for tuning the spectral response of a monolithic tapered fiber filter device
US6771865B2 (en) 2002-03-20 2004-08-03 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber and components made therefrom
CN105676485B (zh) * 2016-03-22 2019-01-22 北京交通大学 一种基于d型双芯光纤的全光纤型电光调制器
GB201609278D0 (en) * 2016-05-25 2016-07-13 Spi Lasers Uk Ltd Optical fibre and optical fibre device
CN109613646B (zh) * 2019-01-18 2020-07-03 厦门大学 一种传输光谱存在特征波长的异芯双芯光纤
CA3222253A1 (en) * 2021-06-14 2022-12-22 C. R. Bard, Inc. System and apparatus for photoluminescent laser delivery fiber

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8810286D0 (en) 1988-04-29 1988-06-02 British Telecomm Connecting optical waveguides
JPH0588038A (ja) 1991-09-26 1993-04-09 Furukawa Electric Co Ltd:The モードフイールド変換フアイバ部品
US5500031A (en) 1992-05-05 1996-03-19 At&T Corp. Method for increasing the index of refraction of a glassy material
US5235659A (en) * 1992-05-05 1993-08-10 At&T Bell Laboratories Method of making an article comprising an optical waveguide
US6075625A (en) 1992-06-24 2000-06-13 British Telecommunications Public Limited Company Photoinduced grating in B2 O3 containing glass
CA2096182C (en) 1992-08-19 2000-12-05 Hiroo Kanamori Mode field diameter conversion fiber
EP0622343B1 (en) * 1993-04-30 1998-01-21 AT&T Corp. Method for increasing the index of refraction of a glassy material
SE510703C2 (sv) 1996-09-17 1999-06-14 Optisk Forskning Inst Optisk organ samt förfarande vid sådant organ
UA47454C2 (uk) * 1996-12-20 2002-07-15 Научний Центр Волоконной Оптікі Прі Інстітутє Общєй Фізікі Россійской Акадєміі Наук Волоконний конвертор діаметра поля моди, спосіб локальної зміни показника заломлення оптичних хвильоводів та спосіб виготовлення заготівок для оптичних хвильоводів

Also Published As

Publication number Publication date
HK1039653A1 (zh) 2002-05-03
CN1308731A (zh) 2001-08-15
US6512873B1 (en) 2003-01-28
EP1068549A2 (en) 2001-01-17
SE9801161L (sv) 1999-10-02
SE9801161D0 (sv) 1998-04-01
CA2326753A1 (en) 1999-10-07
AU3738299A (en) 1999-10-18
KR20010074467A (ko) 2001-08-04
JP2002510063A (ja) 2002-04-02
WO1999050696A2 (en) 1999-10-07
WO1999050696A3 (en) 1999-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10429589B2 (en) Optical fiber for silicon photonics
KR100647378B1 (ko) 광자결정 광섬유 관련 및 광자결정 광섬유에 있어서의 개량
US5802236A (en) Article comprising a micro-structured optical fiber, and method of making such fiber
US6301420B1 (en) Multicore optical fibre
EP0810453B1 (en) Article comprising a micro-structured optical fiber, and method of making such fiber
EP0585533B1 (en) Mode field diameter conversion fiber
EP2047309B1 (en) Apparatus and methods using hollow-core fiber tapers
US5647040A (en) Tunable optical coupler using photosensitive glass
US20110002585A1 (en) Fiber-based mid-ir signal combiner and method of making same
JPH11142672A (ja) シリカベースの光ファイバを有する物品
KR20010088812A (ko) 확장된 모드 필드 직경을 갖는 광섬유 및 광섬유의 모드필드 직경을 확장시키는 방법
IL102713A (en) Yes for fiber optic clutch coupling
JP2007010896A (ja) 偏波保持光ファイバ及び光ファイバジャイロ
JP5676152B2 (ja) 光ファイバ及びその製造方法
US10833470B2 (en) Optical fiber and fiber laser
SE512381C2 (sv) Optisk kropp
US20140010506A1 (en) Optical fuse devices, optical fiber lines, and methods of manufacturing same
KR101788400B1 (ko) 평면형 광파 회로 기반의 집적 광학 칩
JP3665738B2 (ja) レーザダイオードモジュール
Serrão et al. A new approach to obtain single-polarization hollow-core photonic bandgap fiber
US11294122B2 (en) Polarization controller and method of manufacture
JP4543770B2 (ja) ファイバ型光スイッチ
JP7400152B2 (ja) 光ファイバー接続体、及びその光ファイバー接続体と光デバイスとの接続構造
RU2223522C2 (ru) Одномодовый однополяризационный световод
JP4194974B2 (ja) フォトニッククリスタルファイバの端末の処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed