SE514479C2 - Process for producing a fused optical fiber coupler and the fiber coupler as such - Google Patents
Process for producing a fused optical fiber coupler and the fiber coupler as suchInfo
- Publication number
- SE514479C2 SE514479C2 SE9901541A SE9901541A SE514479C2 SE 514479 C2 SE514479 C2 SE 514479C2 SE 9901541 A SE9901541 A SE 9901541A SE 9901541 A SE9901541 A SE 9901541A SE 514479 C2 SE514479 C2 SE 514479C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- refractive index
- optical
- optical fibers
- fused
- core
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical 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
- G02B6/2821—Optical 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
- G02B6/2835—Optical 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
15 20 25 30 35 514 479 2 bredvid varandra, och att sedan upphetta partierna eller delar av dessa till smälttemperatur, så att fibrerna häftar vid varandra, medan hållarna samtidigt förflyttas, så att en dragkraft eller sträckande kraft utövas på de delar av fibrerna, som hålls fast mellan hållarna. Vid dragnings- steget blir de upphettade partierna av de båda fibrerna tunnare, vilket får till följd, att också de båda fibrernas kärnor blir tunnare och att kämorna också blir belägna närmare varandra. 5 20 479 2 next to each other, and then heating the portions or parts thereof to melting temperature, so that the fibers adhere to each other, while the holders are moved at the same time, so that a tensile force or stretching force is exerted on the parts of the fibers which held between the holders. During the drawing step, the heated portions of the two fibers become thinner, which has the consequence that the cores of the two fibers also become thinner and that the cores are also located closer to each other.
De båda fibrernas brytningsindexprofiler deformeras också. Då kommer den optiska effekten i en gnmdrnod för ljus, som fortplantas längs en av fibrerna, att delas mellan de båda fibrerna i det hopsmälta partiet, vilket därigenom får ljusvågen att uppdelas i det hopsmälta området för att fonplantas längs båda fibrema. Den höga smälttemperaturen av typiskt ca 1800°C kan erhållas från en låga, en elektrisk ljusbåge, en laserljusstråle, värme från ljusstrålar, som koncentreras av linssystem, eller från en ugn, som innefattar elektriska motståndsuppvärm- ningselement eller liknande utrustning, etc.The refractive index profiles of the two fibers are also deformed. Then the optical effect in a ground node for light propagating along one of the fibers will be divided between the two fibers in the fused portion, thereby causing the light wave to be divided in the fused area to be propagated along both brims. The high melting temperature of typically about 1800 ° C can be obtained from a flame, an electric arc, a laser light beam, heat from light rays concentrated by lens systems, or from an oven comprising electric resistance heating elements or similar equipment, etc.
Delandet av optisk effekt i det hopsmälta partiet benämns optisk koppling och kan för- klaras bero på en delvis överlappning av den evanescenta delen av modfält hos ljus, som fortplantas längs de båda optiska fibrerna. Kopplingsförhållandet mellan effekten i den ljus- våg, som fortplantas i den inkornrnande ñbern, och effekten hos den ljusvåg, som fortplantas längs den andra ñbern, beror på överlappningen mellan modfälten, dvs på det inbördes av- ståndet mellan rnittlinjerna genom de båda fibrernas kärnor och i viss utsträckning också på längden hos kopplingspartiet eller det hopsmälta partiet. Kopplingsförhållandet kan sättas till 50/50 eller 70/30, 10/90, 1/99, etc. genom att på lärnpligt sätt utforma det hopsmälta partiet.The division of optical power in the fused portion is called optical coupling and can be explained by a partial overlap of the evanescent part of the mode field of light, which propagates along the two optical beams. The coupling relationship between the power of the light wave propagating in the incarnating nucleus and the power of the light wave propagating along the other nucleus depends on the overlap between the mode fields, ie on the mutual distance between the cutting lines through the nuclei of the two to some extent also on the length of the coupling portion or the fused portion. The coupling ratio can be set to 50/50 or 70/30, 10/90, 1/99, etc. by designing the fused portion in a doctrinal manner.
Allmänt har en sådan kopplare innefattande två med varandra hopsmälta fibrer fyra ändar och är sålunda en 2x2-kopplare och vidare är den symmetrisk i kopplarens längdriktningar, dvs den har samma kopplingsförhâllanden och överföringsegenskaper för ljusvågor, som inkom- mer i båda riktningarna. Demia typ av hopsmälta kopplare är typiskt sett användbar, dvs har goda övertöringsegenskaper såsom låga förluster, mycket hög signalbandbredd, inom ett brett våglängdsområde såsom i ett område innefattande 1270 - 1340 nm och/eller 1520 - 1570 nm.In general, such a coupler comprising two fused fibers has four ends and is thus a 2x2 coupler and furthermore it is symmetrical in the longitudinal directions of the coupler, i.e. it has the same coupling conditions and transmission properties for light waves which enter in both directions. This type of fused coupler is typically useful, i.e. has good overdrive properties such as low losses, very high signal bandwidth, within a wide wavelength range such as in a range comprising 1270 - 1340 nm and / or 1520 - 1570 nm.
Hopsmälta kopplare gjorda av singelmodfibrer har vidare låga polarisationsberoende förluster utom i fallet med låga kopplingsförhållanden såsom under 10/90. Dessutom är de, förutsatt att de har fått ett lämpligt mekaniskt skydd, pålitliga vid olika användningsmiljöer, såsom att de inte är känsliga för temperaturförändringar eller fukt. p När en av de båda fibrerna är avskuren på ett ställe nära det hopsmälta partiet, så att den inte reflekterar ljusvågor, blir 2x2-kopplaren en 1x2-kopplare. Vidare kan ett liknande förfarande användas för att tillverka 3x3- och därur lx3- eller 2x3-kopplare genom använd- ning av tre optiska fibrer, som dras och samtidigt smälts ihop, eller till och med NxN-koppla- re (eller lxN-, 2xN-, etc.) kan tillverkas. Ett gemensamt kännetecken hos de optiska fiber- kopplarna är, att den optiska effekten kopplas från en ingângsfiber, som kan vara vilken som helst av fibrerna, till var och en av fibrerna på motsatt sida om kopplingspartiet, varvid kopp- lingspartiet anges av "xzet" i beteckningarna 2x2-, lx2- etc. 5 10 15 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett med föreliggande uppfinning att anvisa en optisk fiberkopplare med god temperaturstabilitet.Fused couplers made of single modes further have low polarization dependent losses except in the case of low coupling conditions such as below 10/90. In addition, provided they have been given appropriate mechanical protection, they are reliable in various applications, such as not being sensitive to temperature changes or humidity. p When one of the two burners is cut off in a place near the fused part, so that it does not reflect light waves, the 2x2 coupler becomes a 1x2 coupler. Furthermore, a similar method can be used to make 3x3 and from it 1x3 or 2x3 couplers by using three optical fibers, which are drawn and fused together at the same time, or even NxN couplers (or 1xN, 2xN -, etc.) can be manufactured. A common feature of the optical fiber couplers is that the optical power is coupled from an input carrier, which may be any of the cables, to each of the cables on the opposite side of the coupling portion, the coupling portion being indicated by "xzet". in the terms 2x2-, lx2- etc. 5 10 15 DISCLOSURE OF THE INVENTION It is one of the present invention to provide an optical fiber coupler with good temperature stability.
Det är ytterligare ett med föreliggande uppfinning att anvisa en optisk fiber- kopplare med god mekanisk hållfasthet, som medger att den kan hanteras utan någon risk för att ha sönder den och som därigenom har lång livslängd.It is a further object of the present invention to provide an optical coupler with good mechanical strength, which allows it to be handled without any risk of breaking it and which thereby has a long service life.
Sålunda används allmänt i en hopsmält fiberkopplare optiska kvartsfibrer liknande optis- ka fibrer av standardtyp, se ITU G.65l, G.652, G.653, G.654, G.655, etc., som utgångsma- terial. Åtminstone en av de använda optiska fibrerna innehåller ett speciellt valt dopmaterial.Thus, in a fused optical fiber quartz coupler, similar optical fibers of standard type are used, see ITU G.651, G.652, G.653, G.654, G.655, etc., as starting material. At least one of the optical fibers used contains a specially selected dopant material.
Särskilt kan endast kärnan i endast en av de använda optiska ñbrerna innehålla det speciellt valda dopmaterialet, som kan vara N (kväve). Kämoma kan normalt också innehålla stan- darddopmaterial såsom Ge, B, etc., varvid alla dopmaterialen är tillsatta för att totalt sett få kärnans brytningsindex större än brytningsindex hos det omgivande mantelmaterialet, vilket sålunda har ett lägre brytningsindex och t ex kan vara väsentligen odopat. I ett hopsmältnings- arbetssteg vid framställning av den hopsmälta fiberkopplaren fördelar det speciella dopärnnet om sig inuti det vid hopsmältningsarbetssteget upphettade området. Omfördelningen orsakar en ändring av brytningsindex i omrâdet, vilket leder till minskad absolut skillnad mellan kärnomrâdets brytningsindex och det område, vilket omger detta. Särskilt kan det speciella dopämnet, såsom N-atomer/-molekyler, i kärnan i en av de optiska fibrema delvis diffundera zu ut till den omgivande fibermanteln, så att diffusionen ger upphov till en minskning av kärnas 25 30 35 brytningsindex och en obetydlig ökning av brytningsindex i ett skikt omkring kärnan, vilket t ex leder till en breddning av kärnorna eller åtminstone minskning av kärnornas brytningsin- dex. I hopsmältningsarbetssteget görs samtidigt kärnorna hos alla de med varandra hopsmälta fibrerna smalare beroende på utdragning av fibrerna.In particular, only the core of only one of the optical fibers used may contain the specially selected dopant, which may be N (nitrogen). The cores may normally also contain standard doping materials such as Ge, B, etc., all doping materials being added to make the core refractive index greater than the refractive index of the surrounding shell material, which thus has a lower refractive index and may be substantially undoped. In a fusing work step in the production of the fused opp coupler, the special dopant distributes itself within the area heated during the fusing work step. The redistribution causes a change in the refractive index in the area, which leads to a reduced absolute difference between the refractive index of the core area and the area that surrounds it. In particular, the particular dopant, such as N atoms / molecules, in the nucleus of one of the optical fi brems may partially diffuse zu out to the surrounding fi mantle, so that the diffusion gives rise to a decrease in the refractive index of the nucleus and an insignificant increase in refractive index in a layer around the core, which for example leads to a widening of the cores or at least a reduction of the refractive index of the cores. In the fusion step, at the same time, the cores of all the fused fibers are made narrower due to the elongation of the fibers.
Minskningen av brymingsindexskillnaden eller alhnänt ändringen av brytningsindex leder i sin tur till en breddning av modfålten hos de fundamentala moderna eller de guidade moderna i den nämnda optiska ñbern betraktad som optisk vågledare, varvid breddningen tas i jämförelse med bredden hos modfälten i en optisk fiber, som har samma ursprungliga bryt- ningsindexprofil sett i tvärsnitt och som utdras på samma sätt men i vilken ingen omfördel- ning av dopämnen har inträffat under uppvärmningsprocessen och därigenom är brytningsin- dexprofilen likformig med profilen hos den ursprungliga ñbern, dvs i vilken brytningsindex- skillnaden är en likforrnig minskning av den urspnmgliga profilen.The reduction of the refractive index difference or generally the change of the refractive index in turn leads to a widening of the mode field of the fundamental modes or the guided modes in the said optical waveguide considered as optical waveguide, the widening being compared with the width of the mode fields of an optical beam. has the same original refractive index profile seen in cross section and which is expressed in the same way but in which no redistribution of dopants has occurred during the heating process and thus the refractive index profile is uniform with the profile of the original ñber, ie in which the refractive index difference uniform reduction of the original protein.
Det speciella dopämnet väljs, så att den omfördelning av detta, särskilt en diffusion av detta, företrädesvis inträffar endast vid mycket hög temperatur, nära de optiska fibrernas smältpunkt. Med en dopning med kväve börjar denna diffusion att inträffa vid omkring 1500°C och är verksam vid temperaturer omkring och över l800°C, dvs under uppvärm- ningsförfarandet, när de båda fibrerna hopsmälts med varandra.The particular dopant is chosen so that its redistribution, in particular a diffusion thereof, preferably occurs only at a very high temperature, close to the melting point of the optical fibers. With a doping with nitrogen, this diffusion begins to occur at about 1500 ° C and is effective at temperatures around and above 1800 ° C, ie during the heating process, when the two fibers are fused to each other.
Det speciella dopämnet skulle också ursprtmgligen ha ktmnat tillsättas enbart manteln i en optisk fiber, varvid det speciella dopärnnet under uppvärrnningsförfarandet difftmderar 10 15 20 25 30 35 514 479 4 också in i käman och minskar dennas brytningsindex. Mer komplexa dopningsscheman kan också erhållas genom att kombinera speciella dopämnen både i kärnan och manteln hos den optiska fibern, varvid dopämnena eventuellt också reagerar kemiskt vid uppvärmningsför- farandet och ändrar brytningsindex på det önskade sättet, så att modfälten breddas.The particular dopant would also have originally been added only to the jacket of an optical fiber, the particular dopant during the heating process also diffusing into the core and reducing its refractive index. More complex doping schemes can also be obtained by combining special dopants in both the core and the mantle of the optical beam, the dopants possibly also reacting chemically in the heating process and changing the refractive index in the desired way, so that the mode fields are widened.
Svällningen av kämorna, dvs ökningen av kärnornas effektiva diametrar, genom diffu- sionen under hopsmältningsarbetssteget leder till att det inte är nödvändigt att dra fibrema till de mycket smala diametrar, såsom 30 till 50 pm, vilka används i den kända tekniken. Beroen- de på effekten med breddning av modfálten, särskilt kärnan eller kärnorna, kan den slutgiltiga tjockleken hos det tunnaste partiet av kopplaren vara minst 20 - 50% tjockare än i liknande optiska fiberkopplare framställda utan någon breddning av modfålten såsom en svällning av kärnan i singelmodfibrer, och till och med i multimodfibrer kan en viss ökning av tjockleken hos fiberpartiema inuti kopplaren erhållas jämfört med på konventionellt sätt framställda hopsmälta fiberkopplare. De ökade diarnetrarna ger de hopsmälta kopplarna en ökad styrka i kopplingspartiet. Sålunda är hållfastheten, dvs brottspänningen vid den svagaste sprickan, hos den nakna kopplaren sålunda minst cirka 40% högre än för standardkopplare framställda av optiska fibrer utan någon betydande ändring av brytningsindex vid uppvärmningsförfarandet, såsom diffusionsbaserad svällning av kämorna, förutsatt att de svagaste sprickorna har samma storlekar.The swelling of the cores, i.e. the increase of the effective diameters of the cores, by the diffusion during the fusion step leads to the fact that it is not necessary to draw fi brema to the very narrow diameters, such as 30 to 50 μm, which are used in the prior art. Depending on the effect of widening the mode field, especially the core or cores, the final thickness of the thinnest portion of the coupler may be at least 20 - 50% thicker than in similar optical fi couplers made without any widening of the mode field such as swelling of the core in single mode , and even in multimode bers, a certain increase in the thickness of the bead portions inside the coupler can be obtained compared with conventionally made fused bead couplers. The increased diaphragms give the fused couplers an increased strength in the coupling portion. Thus, the strength, i.e. the breaking stress at the weakest crack, of the bare coupler is thus at least about 40% higher than for standard couplers made of optical fibers without any significant change of refractive index in the heating process, such as diffusion-based swelling of the cores, provided they have the same weakest cracks. sizes.
KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas såsom ej begränsande utföringsexempel med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka: - Fig. 1 och 2 är schematiska vyer, som visar framställning av en hopsmält optisk fiberkopp- lare med hjälp av en låga respektive en elektrisk ljusbåge vid ett kombinerat hopsmältnings- och dragningsarbetssteg, - Fig. 3 är en schematisk vy av en hopsmält optisk fiberkopplare, - Fig. 4a, 4b, och 4c är diagram, som visar brytningsindexprofil och koncentrationsprofil för Ge respektive N i en optisk fiber av stegindextyp, vilken används vid framställning av en optisk fiberkopplare, - Fig. Sa, 5b och 5c är diagram över brytningsindexprofil och koncentrationsprofil för Ge respektive N hos ett upphettat parti av den optiska fiber, som har de i fig. 4a - 4c visade proñlerna, och - Fig. 6a, 6b och 6c är diagram över brytningsindexprofil och koncentrationsprofil för Ge respektive N i en optisk fiber av den typ, som har de i fig. 4a - 4c visade profilerna, efter ett uppvärmnings- och dragningsarbetssteg, vilket används vid framställning av en optisk fiber- kopplare.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described as a non-limiting exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings, in which: Figs. 1 and 2 are schematic views showing the manufacture of a fused optical fiber coupler by means of a flame and an electric arc, respectively. a combined fusing and drawing step, Fig. 3 is a schematic view of a fused optical coupler, Figs. 4a, 4b, and 4c are diagrams showing the refractive index profile and concentration profile of Ge and N, respectively, in a step index type optical carrier, which is used in the manufacture of an optical fiber coupler, - Figs. Sa, 5b and 5c are diagrams of the refractive index profile and concentration profile of Ge and N, respectively, of a heated portion of the optical fiber, which have those in fi g. 4a - 4c show the probes, and - Figs. 6a, 6b and 6c are diagrams of the refractive index profile and concentration profile of Ge and N, respectively, in an optical fiber of the type having them in fi g. 4a - 4c show the probes, after a heating and drawing work step, which is used in the manufacture of an optical fiber coupler.
BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I fig. 1 och 2 åskådliggörs framställning av en hopsmält optisk fiberkopplare. Sålunda placeras såsom ses i fig. l två optiska fibrer 1 i beröring med varandra och parallellt med varandra över någon lämplig längd, varvid fibrerna fasthålls av hållaranordningar, ej visade. 10 15 20 25 30 35 _ M _ _ _, ., ,-_ .DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT I fi g. 1 and 2 illustrate the production of a fused optical coupler. Thus placed as seen in fi g. In two optical beams 1 in contact with each other and in parallel with each other over a suitable length, the fibers being held by holding devices, not shown. 10 15 20 25 30 35 _ M _ _ _,.,, -_.
I . . _ - ' < ' ' ". - =lufj ' 1 fc: f .l e. i f k v, , _ _.. i c e = i :ff- . 1 f. - -> f: ~^f~ f N M Pâ en plats eller i ett område inom denna längd uppvärms de båda fibrerna intensivt med hjälp av en låga 3 från en mikrobrännare 5. Lâgan 3 uppvärnier ett område av de båda fibrer- na 1 till mycket högitemperatur av storleksordningen t ex 1800°C för att få fibrerna att smäl- ta eller åtminstone bli halvsmälta. Lågan kan fórflyttas i sidled för att göra det upphettade området längre. På samma gång underkastas de båda fibrerna 1 en sträck- eller dragkraft såsom anges av pilarna 6. Då smälts de uppvärmda partierna av de båda fibrema samman, så att fibrernas mantlar vidhäftar vid och smälts in i varandra och bildar en enda del eller ett enda hopsmält parti beroende på ytspänningen och på samma gång blir de tunnare i det upp- värmda området beroende på dragkraften. Slutligen får de båda fibrerna kallna. Värmen kan exempelvis också erhållas från en elektrisk ljusbåge 7, som alstras mellan elektroder 9 såsom visas i fig. 2.I. . _ - '<' '". - = lufj' 1 fc: f .l e. ifkv,, _ _ .. ice = i: ff-. 1 f. - -> f: ~ ^ f ~ f NM Pâ en place or in an area within this length, the two fibers are heated intensively by means of a flame 3 from a microburner 5. The flame 3 heats an area of the two fi burners 1 to a very high temperature of the order of eg 1800 ° C to get the för burners to melt or at least be half-melted.The flame can be flattened laterally to make the heated area longer.At the same time, the two fi brers 1 are subjected to a tensile or tensile force as indicated by the arrows 6. Then the heated portions of the two fi brema together, so that the sheaths of the fi bricks adhere to and melt into each other and form a single part or a single fused portion depending on the surface tension and at the same time they become thinner in the heated area due to the tensile force. The heat can for instance also be obtained from an electric arc 7, which is generated between electrodes 9 s as shown in fi g. 2.
I det upphettade partiet kommer de båda ñbrernas 1 kärnor 11 beroende på den samtidi- ga dragningen att bli placerade närmare varandra och också kommer ett avsmalnande av kärnorna att normalt erhållas inom det uppvärmda partiet. Naturligtvis kan brytningsindex hos de båda fibremas partier inom den uppvärmda delen också ändras av uppvärmningsprocessen och därigenom fortplantningsegenskaperna för ljus, som fortplantas i fibrerna, varvid denna effekt exempelvis härleds ur diffusion av dopämnesatomer eller av kemiska förändringar. Den färdiga kopplaren visas i fig. 3.In the heated portion, the cores 11 of the two members 1 will be placed closer to each other due to the simultaneous pulling and also a taper of the cores will normally be obtained within the heated portion. Of course, the refractive index of the batches of the two inoms within the heated part can also be changed by the heating process and thereby the propagation properties of light propagated in the fibers, this effect being derived, for example, from diffusion of dopant atoms or of chemical changes. The finished coupler is shown in fi g. 3.
Emellertid är de båda optiska fibrema 1, som används vid hopsrriältnings- och dragför- farandet, likadana som! en isingelmodfiber eller multimodfiber av standardtyp enligt ITU 6.651, 6.652, 6.653, 6.654, 6.655, etc. men de har givits en extra dopning av ett speciellt utvalt material, här företrädesvis kväve (N), i sina kämor. På det vanliga sättet har fibrerna en mantel av kiseldioxidglas, som normalt har en yttre diameter av 125 am och kärnorna 11 har typiskt en diameter av 5 - 10 pm för optiska singelrnodfibrer eller en diameter av om- kring 50 - 62,5 um för optiska multimodñbrer. Fibrerna kan på vanligt sätt vara belagda med ett dubbelt skikt av en primär polyakrylatbeläggning av standardtyp med exempelvis en yttre diameter av 240 - 250 pm och ovanpå detta ett tunt fárgskikt med en yttre diameter av 250 pm, som också kan vara diametern hos de optiska fibrerna taget tillsammans med deras skyddsbeläggning.However, the two optical brakes 1 used in the assembly and pulling process are the same as! a standard single-mode ice-fiber or multimode fiber according to ITU 6,651, 6,652, 6,653, 6,654, 6,655, etc., but they have been given an additional doping of a specially selected material, here preferably nitrogen (N), in their cores. Typically, the cores have a sheath of silica glass, which normally has an outer diameter of 125 μm, and the cores 11 typically have a diameter of 5 - 10 μm for single optical optical fibers or a diameter of about 50 - 62.5 μm for optical multimodñbrer. The fibers can in the usual way be coated with a double layer of a primary polyacrylate coating of a standard type with, for example, an outer diameter of 240 - 250 μm and on top of this a thin color layer with an outer diameter of 250 μm, which can also be the diameter of the optical fibers. taken together with their protective coating.
Vid framställningen avskalas då sådana belagda ñbrer eller de befrias från sina skydds- beläggningar över partier med tex en längd av cirka 20 mm. De båda fibrema monteras sedan i någon hopsmältníngs- och transport/dragapparat, här symboliskt angiven av mikro- brärmaren 5 respektive elektroderna 9, såsom ovan beskrivits. Fibrema fasthålls vid ändarna av de nalma partierna av hållare eller klämmor, ej visade, och en inriktningsanordning, ej visad, styr partiema mellan klämmoma, så att mittpartierna av de båda optiska ñbrernas nakna delar blir placerade bredvid och i beröring med varandra. På ett lämpligt ställe inom rnittpartierna på något avstånd från inriktningsanordningen är uppvärmningskällan 5 respekti- ve 9 placerad. Sedan påbörjas uppvärmningen och värme anbringas i de vid varandra belägna mittpartiema och de nakna delarna, såsom visas i fig. l och 2. På samma gång anbringas en 10 15 20 25 30 35 U-.i * (I , _. -| r i y ., .» _ ,. «. . _ f Q-r 11-. < i n f» (t- '» C L' . . . «. i . s i . . . . .t .a . drag- eller sträckkraft på de nakna partierna genom att på motsvarande sätt fórflytta klämmor- na. Det uppvärmda stället av fibrerna kan förflyttas någon sträcka över de bredvid varandra placerade partierna genom att förflytta klämmoma och/eller uppvärmningskällan och då för- flyttas också inriktningsanordningen på motsvarande sätt, medan dragningen av fibrerna fort- sätts. Uppvärmningen, fórflyttningen av det uppvärmda stället och dragningen fortsätts, tills ett hopsmält kopplande parti med en önskad längd och tjocklek och därigenom ett önskat kopplingsfórhållande uppnås. Temperaturen hos de uppvärmda partierna kan uppskattas ligga någonstans inom området 1500 - 2000°C. Efter uppvärmning av fibrerna 1, som nu är hop- smälta vid varandra inom partierna, får kallna och kopplingsdelen och kopplaren är färdiga.During production, such coated ñbres are then peeled or they are freed from their protective coatings over portions with, for example, a length of approximately 20 mm. The two brakes are then mounted in some fusing and transport / traction device, here symbolically indicated by the micro-sensor 5 and the electrodes 9, respectively, as described above. The fibers are held at the ends of the nalma portions of holders or clamps, not shown, and an alignment device, not shown, guides the portions between the clamps so that the center portions of the bare portions of the two optical fibers are placed adjacent to and in contact with each other. The heating source 5 and 9, respectively, are located at a suitable place within the section portions at some distance from the alignment device. Then the heating is started and heat is applied in the adjacent middle portions and the bare parts, as shown in fi g. l and 2. At the same time apply a 10 15 20 25 30 35 U-.i * (I, _. - | riy.,. »_,.«.. _ f Qr 11-. <inf »(t- '' CL '... «. I. Si.......... Tensile or tensile force on the bare portions by moving the clamps in a corresponding manner. The heated place of the kans can be moved some distance over the the portions are placed next to each other by moving the clamps and / or the heating source and then the alignment device is also moved in a corresponding manner, while the drawing of the fibers is continued.The heating, feeding of the heated place and the drawing are continued, until a fused connecting portion with a desired The temperature of the heated parts can be estimated to be somewhere in the range 1500 - 2000 ° C. After heating the 1 members 1, which are now fused together within the parts, the cooling part and the coupler and the coupler are allowed to cool. are finished.
Slutligen kan en skyddshylsa eller ett liknande skyddselement anbringas omkring de nakna partierna hos de båda optiska fibrerna för att skydda de ganska känsliga nakna fiberytorna.Finally, a protective sleeve or similar protective element can be applied around the bare portions of the two optical fibers to protect the rather sensitive bare fiber surfaces.
Längden hos de nakna partierna blir efter hopsmältnings- och dragningsarbetssteget omkring 25 - 70 mm.The length of the bare portions after the fusion and drawing work step is about 25 - 70 mm.
Såsom visas i artikeln av V.I. Karpov, M.V. Grekov, E.M. Diariov, K.M. Golant, R.R. Klirapko, "Ultra-thermostable long period gratings written in nitrogen-doped silica fibers", Mat. Res. Assoc. Symp. Proc. vol. 531, 1998, visar det sig, att vid förhöjda tempe- raturer, över 1500°C, diffunderar kväveatomer ganska lätt i kiseldioxidmaterial. Germanium- atomer, som normalt används i optiska fibrers kärnor för att ge dem ett ökat brytningsindex, diffunderar inte lika lätt och inte ens i någon nämnvärd grad vid temperaturer under 2000°C.As shown in the article by V.I. Karpov, M.V. Grekov, E.M. Diariov, K.M. Golant, R.R. Klirapko, "Ultra-thermostable long period gratings written in nitrogen-doped silica bers", Mat. Res. Assoc. Symp. Proc. vol. 531, 1998, it turns out that at elevated temperatures, above 1500 ° C, nitrogen atoms diffuse quite easily into silica material. Germanium atoms, which are normally used in the cores of optical fibers to give them an increased refractive index, do not diffuse as easily and not even to any appreciable degree at temperatures below 2000 ° C.
Emellertid kan för temperaturer omkring eller över 2000°C fmnas en märkbar diffusion av Ge-atomer, särskilt om uppvärmningen fortsätts under någon tid, varvid denna effekt på konventionellt sätt används vid utvidgning av kärnorna, när optiska fibrer skarvas med andra optiska fibrer, som har olika kärndiametrar, eller när optiska fibrer skall förbindas med speci- ella anordningar.However, for temperatures around or above 2000 ° C, a noticeable diffusion of Ge atoms can be found, especially if the heating is continued for some time, this effect being used in a conventional manner in expansion of the cores, when optical fibers are spliced with other optical fibers which have different core diameters, or when optical cables are to be connected to special devices.
I fig. 4a, 4b och 4c visas brytningsindex och dopämneskoncentrationer i fibrerna 1 fore uppvärmning. Fibrerna antas för enkelhetens skull här vara stegindexfibrer, såsom visas av diagrammet i fig. 4a. I kärnan finns då någon ganska likformig koncentration av Ge- och N-atomer. Efter det att fibrerna har underkastats en uppvärmningsprocess, som anbringas vid tillverkning av en optisk fiberkopplare såsom ovan beskrivits men utan någon dragning av fibrema, kommer brytningsindex- och koncentrationsprofilema att se ut såsom visas av dia- grammet i fig. 5a, 5b och 5c. Kärnorria blir då bredare, såsom ses i diagrammet i fig. Sa.I fi g. 4a, 4b and 4c show the refractive index and dopant concentrations in the fibers 1 before heating. For the sake of simplicity, the fibers are assumed here to be step index fibers, as shown by the diagram in fi g. 4a. In the nucleus there is then a fairly uniform concentration of Ge and N atoms. After the fibers have been subjected to a heating process, which is applied in the manufacture of an optical opp carrier coupler as described above but without any drawing of fi brema, the refractive index and concentration problems will look as shown in the diagram in fi g. 5a, 5b and 5c. The nucleus then becomes wider, as seen in the diagram in Fig. 5a.
Huvudeffekten är diffusion av N-atomer, såsom ses i fig. 5c. N-atomema kommer efter upp- värmningsprocessen att uppta ett område, som har en väsentligt större diameter än kärnans diameter före uppvärmningen. Inverkan av uppvärrnningsförfarandet på halten av Ge-atomer kommer att knappt bli märkbar, såsom ses i fig. 5b. När också dragningen av fibrerna under hopsmältiiingen beaktas, erhålls diagrammen i fig. 6a, 6b och 6c. Sålunda har de speciella optiska fibrerna erhållit en minskad diameter, till exempel en minskning av omkring 5 - 20%.The main effect is diffusion of N atoms, as seen in fi g. 5c. After the heating process, the N atoms will occupy an area which has a significantly larger diameter than the diameter of the nucleus before the heating. The effect of the heating process on the content of Ge atoms will hardly be noticeable, as seen in Fig. 5b. When the drawing of the fibers during the fusion is also taken into account, the diagrams in fi g are obtained. 6a, 6b and 6c. Thus, the special optical fibers have obtained a reduced diameter, for example a reduction of about 5 - 20%.
På samma gång minskas diametrama hos respektive område inuti de optiska fibrerna, så kämoma efter dragningsarbetssteget tex kan ha en diameter ungefärligen lika med kämdia- 10 15 20 25 _: _ _ , _. ..f .. ' 1 §; ',_ ' .Z(. I cr çfgf, _~'. :i “få t I . < 1- v °° * metern hos de ursprungliga optiska fibrerna, såsom ses i fig. 6a.At the same time, the diameters of the respective area inside the optical fibers are reduced, so that the cores after the drawing work step can, for example, have a diameter approximately equal to the core diameter. ..f .. '1 §; ', _' .Z (. I cr çfgf, _ ~ '.: I “få t I. <1- v °° * meter of the original optical fibers, as seen in fi g. 6a.
De relativa koncentrationerna av N- och Ge-atomer i kärnan väljs för att ge den färdiga kopplaren den önskade kämdiametern, under hänsynstagande till egenskaperna med förhöj- ning av brytningsindex, som dessa båda atomslag har.The relative concentrations of N and Ge atoms in the nucleus are chosen to give the finished coupler the desired core diameter, taking into account the properties of refractive index increase that these two atomic species have.
Genom att ett extra dopämne används, som ger en förhöjning av brytningsindex eller den optiska tätheten och är beläget i kärnan och som har sådana diffusionsegenskaper, att det i avsevärd grad diffimderar under uppvärmningssteget, när fibrerna upphettas för att bilda det hopsmälta partiet, vilket bildar själva kopplaren, behöver de optiska fibrema dras i mindre utsträckning än när hopsmälta optiska ñberkopplare framställs på konventionellt sätt ur stan- dardfibrer. Detta innebär i sin tur, att den färdiga kopplaren totalt sett får en större diameter och därför får en större mekanisk hållfasthet såsom en 40 - 200% större hâllfasthet för en optisk kopplare av singelrnodtyp. Dessutom kommer dragningsarbetssteget inte vara lika känsligt för misstag, eftersom fibrema inte dras ut till så små diametrar, och dessutom kom- mer livslängden för de här beskrivna fiberoptiska kopplarna att öka, särskilt under dragpåkän- ningar och i besvärliga miljöer. De fiberoptiska kopplarna är också mycket stabila, eftersom diffusionen av N-atomer endast sker vid temperaturer omkring eller över 1800°C, vilket resulterar i kopplare, som har mycket god stabilitet under temperaturer av, säg, rninst lOO0°C.By using an additional dopant which gives an increase in the refractive index or the optical density and is located in the core and which has such diffusion properties that it diffuses to a considerable extent during the heating step, when the fibers are heated to form the fused portion, which forms itself coupler, the optical brakes need to be pulled to a lesser extent than when fused optical couplers are manufactured in a conventional manner from standard brakes. This in turn means that the finished coupler has a larger diameter overall and therefore has a greater mechanical strength such as a 40 - 200% greater strength for a single-node type optical coupler. In addition, the drawing work step will not be as sensitive to mistakes, since the fi brema is not pulled out to such small diameters, and in addition the life of the fiber optic couplers described here will increase, especially during tensile stresses and in difficult environments. The fiber optic couplers are also very stable, since the diffusion of N atoms only takes place at temperatures around or above 1800 ° C, which results in couplers which have very good stability under temperatures of, say, at least 100 ° C.
Det mycket goda transmissionsegenskapema innefattande ett stort våglängdsområde och ytterst stor bandbredd, låg PDL och mycket god temperaturstabilitet är desamma som eller bättre än för hopsmälta fiberkopplare av standardtyp. De här beskrivna kopplarna är särskilt utformade för tillämpningar av' typ "fiber till bostaden" ("fiber-to-the-home") och lokala nättillämpningar, för WDM- och DWDM-system och -anordningar och för optiska ñberför- stärkaranordningar. Kopplarna kan lätt skarvas med hjälp av smältskarvningsmetoder av standardtyp till vilken som helst annan singelmod- eller multimodfiber eller förbindas med vilken typ som helst av förbindningsdon för singelmod- eller multimodfibrer eller vilken annan typ av fiñrbindningsdon med vilken annan fiber som helst och med vilken som helst annan anordning eller O/E-E/O-arislutriing.The very good transmission characteristics including a large wavelength range and extremely large bandwidth, low PDL and very good temperature stability are the same as or better than for standard type fused fiber couplers. The switches described here are specially designed for "fiber-to-the-home" type applications and local area network applications, for WDM and DWDM systems and devices, and for ñber-amplifier optical devices. The couplers can be easily spliced using standard fusion methods to any other single mode or multimode fiber or connected to any type of single mode or multimode connector or any other type of connector with any other fiber and with any fiber. other device or O / EE / O arislutriation.
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9901541A SE514479C2 (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Process for producing a fused optical fiber coupler and the fiber coupler as such |
AU46362/00A AU4636200A (en) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | A fused fiber coupler |
PCT/SE2000/000823 WO2000065390A1 (en) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | A fused fiber coupler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9901541A SE514479C2 (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Process for producing a fused optical fiber coupler and the fiber coupler as such |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9901541D0 SE9901541D0 (en) | 1999-04-28 |
SE9901541L SE9901541L (en) | 2000-10-29 |
SE514479C2 true SE514479C2 (en) | 2001-02-26 |
Family
ID=20415394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9901541A SE514479C2 (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Process for producing a fused optical fiber coupler and the fiber coupler as such |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU4636200A (en) |
SE (1) | SE514479C2 (en) |
WO (1) | WO2000065390A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6771865B2 (en) | 2002-03-20 | 2004-08-03 | Corning Incorporated | Low bend loss optical fiber and components made therefrom |
DE102012110203A1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method for manufacturing optical cable having several glass fiber strands, involves adding supplementary glass fiber strands by local melting of surface layers close to second portions of arranged glass fiber strands |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2879367B2 (en) * | 1990-09-21 | 1999-04-05 | 京セラ株式会社 | Optical branching coupler and method of manufacturing the same |
US5448673A (en) * | 1993-08-12 | 1995-09-05 | Center For Innovative Technology | Controlled dopant diffusion for fiber optic coupler |
-
1999
- 1999-04-28 SE SE9901541A patent/SE514479C2/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-04-28 WO PCT/SE2000/000823 patent/WO2000065390A1/en active Application Filing
- 2000-04-28 AU AU46362/00A patent/AU4636200A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE9901541D0 (en) | 1999-04-28 |
WO2000065390A1 (en) | 2000-11-02 |
SE9901541L (en) | 2000-10-29 |
AU4636200A (en) | 2000-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU660383B2 (en) | Achromatic coupler | |
US6771865B2 (en) | Low bend loss optical fiber and components made therefrom | |
KR100315178B1 (en) | Colorless fiber coupler | |
Block et al. | Origin of apparent resonance mode splitting in bent long-period fiber gratings | |
KR20010088812A (en) | An optical fiber having an expanded mode field diameter and method of expanding the mode field diameter of an optical fiber | |
JP4974165B2 (en) | Manufacturing method of optical fiber connection structure | |
JP2008076685A (en) | End-surface closely arranged multicore optical fiber and manufacturing method therefor | |
EP0704725B1 (en) | Low loss fiber optic coupler and method | |
JP4675378B2 (en) | Optical transmission line and manufacturing method thereof | |
US20030138212A1 (en) | Microbend fused fiber coupler method and apparatus | |
EP0576299A2 (en) | Optical couplers | |
US6959131B2 (en) | Achromatic fiber-optic power splitter and related methods | |
EP0539472B1 (en) | Optical fibre coupler | |
SE514479C2 (en) | Process for producing a fused optical fiber coupler and the fiber coupler as such | |
US6553791B1 (en) | Etching an optical fiber fusion splice | |
EP1330668A1 (en) | Optical fibre filter | |
US20180292604A1 (en) | Bend-insensitive single-mode optical fiber for fused biconical taper fiber optic coupler | |
US20240345325A1 (en) | Photonic lanterns comprising optical fibers having up-down doped claddings | |
US20220179152A1 (en) | Polarization controller and method of manufacture | |
JP2000206361A (en) | Optical fiber type multi-branch coupler, and manufacture thereof | |
KR20040011065A (en) | Photo-crystal fiber coupler and method for fabricating thereof | |
JPH09304637A (en) | Optical device | |
JPH0643335A (en) | Manufacture of optical fiber coupler | |
JP2004037645A (en) | Polarization holding optical fiber coupler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |