HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG]
-
Die vorliegende Erfindung betrifft faseroptische Koppler, die in
Kommunikationssystemen eingesetzt werden.
[STAND DER TECHNIK]
-
Bei einem Typ eines faseroptischen Kopplers nach dem bekannten technischen Stand
sind zwei oder mehr Fasern nebeneinander in einer Ebene ausgerichtet und thermisch
verschmolzen und in Längsrichtung gedehnt, so daß sie einen verschmolzenen Längsbereich
bilden.
-
In dem so gebildeten verschmolzenen Längsbereich wird der Durchmesser jeder
optischen Komponenten-Faser ebenso verringert wie der Durchmesser des Kerns jeder Faser.
In dem Maße, wie der Durchmesser der Kerne der optischen Fasern verringert wird, tritt ein
proportional größerer Anteil des Lichts, das sich in diesen ausbreitet, durch den Mantel,
der den Kern jeder Faser umschließt, aus. Außerdem wird in dem Maße, wie die optischen
Komponenten-Fasern gezogen und damit gedehnt werden, der Abstand zwischen den Kernen von
nebeneinander liegenden optischen Fasern verringert, und aufgrund dieser Tatsache wird die
Kopplung zwischen den Ausbreitungsmodi der einzelnen Fasern außerordentlich groß. Auf
diese Weise verzweigt sich das durch eine Faser übertragene Licht, und es wird bewirkt,
daß es über zwei oder mehr optische Fasern gleichzeitig übertragen wird.
-
Das oben beschriebene Verfahren der faseroptischen Kopplung hat jedoch den
folgenden Nachteil:
-
1. Wenn herkömmliche Quarzglas-Einmodenfasern verwendet werden, um den faseroptischen
Koppler herzustellen, muß, da aufgrund der Eigenschaften des Materials sehr wenig
Lichtenergie durch die Seitenfläche der Faser verlorengeht, der verschmolzene Längsbereich
ziemlich lang sein, um eine ausreichende optische Kopplung zu erreichen. Außerdem sind,
um einen verschmolzenen Längsbereich von ausreichender Länge zu schaffen, die
resultierenden Durchmesser optischen Komponenten-Fasern im verschmolzenen Längsbereich
ganz erheblich reduziert. Wenn man beispielsweise von optischen Quarzfasern mit einem
Außendurchmesser von 125 um ausgeht, ist es durchaus möglich, daß die Fasern im
verschmolzenen Längsbereich des resultierenden Kopplers einen abschließenden
Außendurchmesser in der Größenordnung von 20 um haben. Aufgrund dieser Wirkung führt schon eine
verhältnismäßig geringe Krümmung in der optischen Faser zum Lichtaustritt durch die Seite
der Faser nach außen, was einen Verlust an Lichtenergie mit sich bringt. Bei einer
stärkeren Biegung der optischen Faser werden die Krümmungsverluste signifikant.
-
2. Wenn es bei der Bildung des verschmolzenen Längsbereichs gewünscht wird, das Ausmaß
der Längung zu begrenzen und trotzdem den gewünschten Grad der optischen Kopplung zu
erreichen, muß die Länge des verschmolzenen Bereichs beachtlich sein. So wird in einem
solchen Fall der Koppler selbst dann, wenn die Längung der optischen Faser begrenzt worden
ist, ziemlich lang. Folglich kann bei Anwendungen, in denen eine Miniaturisierung verlangt
wird, ein solcher faseroptischer Koppler praktisch nicht eingesetzt werden.
-
EP-A-0093460 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen
Kopplungselements, welches das Verschmelzen von zwei Einmodenfasern umfaßt, deren
Faserkern aus Kernglas hergestellt ist, dessen amerikanische Erweichungstemperatur um
wenigstens 8ºC über derjenigen des Mantelglases liegt, wobei die Fasern auf eine
Temperatur erhitzt werden, die zwischen 520 und 560ºC liegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
In Reaktion auf die oben beschriebenen Schwierigkeiten ist es ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, einen faseroptischen Koppler zu schaffen, der in Anwendungen
eingesetzt werden kann, in denen eine Miniaturisierung verlangt wird.
-
Die vorliegende Erfindung sieht einen faseroptischen Koppler vor, der geschaffen
werden kann durch die Ausrichtung eines Abschnitts jedes von zwei oder mehr der opti schen
Komponenten-Fasern nebeneinander, wobei das Primärbeschichtungsmaterial von diesem
Abschnitt entfernt worden ist, um so den Mantel frei zulegen, die thermi sehe Verschmelzung
des freigelegten Mantels von nebeneinanderliegenden optischen Fasern miteinander, worauf
der verschmolzene Bereich gestreckt wird, um so einen verschmolzenen Längsbereich zu
bilden, der den faseroptischen Koppler darstellt, wobei faseroptisches Material eingesetzt
wird, bei dem die Erweichungstemperatur des Kerns höher als die des Mantels ist und wobei
außerdem zum Strecken der miteinander verschmolzenen Abschnitte ein solcher Zug angewandt
wird, bei dem auf Grund der verbleibenden mechanische Spannung der Brechungsindex des
Kerns verringert wird.
-
Wenn der faseroptische Koppler auf diese Weise gebildet wird, ist es möglich, die
Differenz des Brechungsindex' zwischen dem Kern und dem Mantel zu verringern, die
Modenleistungsverteilung zu verbreitern und dadurch eine optische Kopplung zwischen
nebeneinanderliegenden optischen Fasern zu erreichen. Außerdem ist es dadurch, daß das
Ausmaß der Längung oder Streckung der Fasern, die nach dem Verschmelzen der Fasern
ausgeführt wird, nicht extrem zu sein braucht, während gleichzeitig eine angemessene
optische Kopplung erreicht wird, möglich, die mechanische Festigkeit des verschmolzenen
Längsbereichs zu verbessern. Außerdem ist es dadurch, daß das Ausmaß der Streckung der
Komponenten-Fasern nach dem Verschmelzen und folglich die Verringerung des Durchmessers
der entsprechenden Kerne begrenzt werden, möglich, faseroptische Koppler mit einem
niedrigen optischen Verlust zu schaffen. Durch die Begrenzung der Bildung von Biegungen
im Koppler können die Verluste weiter gesenkt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Fig. 1 ist eine Seitenansicht des faseroptischen Kopplers des ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 2 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der relativen Differenz des
Brechungsindex' für den Kern und desjenigen für den Mantel und dem Zug veranschaulicht,
der während der Längung der optischen Faser ausgeübt wird, die im faseroptischen Koppler
eingesetzt wird, der in Fig. 1 gezeigt wird.
-
Fig. 3 bis 5 sind Ansichten von Schlüsselpunkten im Graphen von Fig. 2, in denen
das Verhältnis zwischen der relativen Differenz des Brechungsindex' für den Kern und
desjenigen für den Mantel und dem Zug, der während der Längung ausgeübt wird, in Begriffen
der Verteilung des Brechungsindex' für die optische Faser ausgedrückt wird.
-
Fig. 6 und 7 sind Darstellungen der Leistungsverteilung in einem verschmolzenen
Abschnitt bzw. in einem verschmolzenen Längsabschnitt in einem faseroptischen Koppler.
-
Fig. 8 ist eine Seitenansicht des faseroptischen Kopplers des zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 9 ist eine Seitenansicht des faseroptischen Kopplers des dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 10 ist eine Seitenansicht des faseroptischen Kopplers des vierten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
-
Fig. 11 und 12 sind Diagramme, welche die Abhängigkeit des Grades der optischen
Kopplung von der Wellenlänge für die faseroptischen Koppler veranschaulichen, die in Figur
und 9 gezeigt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
[ERSTES BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
-
Im folgenden Abschnitt wird das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
-
Der faseropti sehe Koppler 21 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie er in Fig.
1 gezeigt wird, besteht aus einem verschmolzenen Längsbereich 25, der durch das thermische
Verschmelzen des Mantels von einem Abschnitt jeder der beiden optischen Komponenten-Fasern
24 und das anschließende Strecken des verschmolzenen Abschnitts gebildet wird, wobei es
sich bei beiden der optischen Fasern 24 um solche handelt, bei denen die
Erweichungstemperatur des Kerns 23 höher als diejenige des Mantels 22 ist. Zum Strecken der
miteinander verschmolzenen Abschnitte wird ein solcher Zug angewandt, daß auf Grund der
verbleibenden mechanischen Spannung der Brechungsindex der Kerne der verschmolzenen
Abschnitte gesenkt wird.
-
Für die optischen Fasern 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist
faseroptisches Material ein geeignetes Beispiel, das einen Kern 23 aus im wesentlichen reinem
Quarz (SiO&sub2;) und einen Mantel 22 hat, dem Fluor zugesetzt worden ist, um so zu bewirken,
daß der Mantel einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern hat. Bei einer optischen
Faser 24 dieser Art unterscheiden sich bei hohen Temperaturen der Viskositätskoeffizient
des Kerns 23 und der des Mantels 22 um eine Größenordnung (der viskositätskoeffizient des
Kerns 23 ist höher). Da der viskositätskoeffizient des Mantels 22 niedriger ist, kann man
durch eine entsprechende Wahl der während der Längung der verschmolzenen Abschnitte
angewandten Temperatur, bei der sich nur der Mantel 22 in einem verformbaren Zustand
befindet, nur im Kern 23 einen Grad an elastischer Dehnung einbringen, der durch das
Ausmaß des während der Längung ausgeübten Zugs kontrolliert werden kann. Auf Grund der
dehnungsabhängigen optischen Eigenschaften des Kernmaterials wird der Brechungsindex des
Kerns 23 durch die auf den Kern 23 ausgeübte elastische Dehnung verringert, während
derjenige des Mantels 22 nicht beeinflußt wird.
-
In Fig. 2 wird ein Graph gezeigt, der das Verhältnis zwischen dem Ausmaß des Zuges,
der während der Längung der erhitzten optischen Faser 24 angewandt wird, und der
Verringerung der Differenz des Brechungsindex' durch die Senkung des Brechungsindex' des
Kernmaterials veranschaulicht. Für den Graphen in Fig. 2 wurde ein faseroptisches Material
mit einem Kerndurchmesser von 11 um und einem Außendurchmesser des Mantels von 125 um
verwendet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verringert sich die Differenz des
Brechungsindex' zwischen dem Kern und dem Mantel im dem Maße, wie das Ausmaß des Zuges erhöht wird,
der während der Längung der optischen Faser 24 angewandt wird.
-
In Fig. 3 bis einschließlich 5 wird die Verteilung des Brechungsindex' für die
optische Faser 24 gezeigt. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt wird, wird für die optische
Einmodenfaser 24 die Leistungsverteilung (P) des Ausbreitungsmodus' breiter und kürzer und
ist im wesentlichen peripherisch verschoben, wenn der Brechungsindex des Kerns (der nach
oben vorstehende mittlere Teil jeder Zeichnung) und folglich die Differenz des
Brechungsindex' für die optische Faser 24 abnimmt. Folglich können auf Grund der Wirkung
der Längung auf die Differenz des Brechungsindex' und damit auf die Leistungsverteilung
des Ausbreitungsmodus' mit der optischen Faser 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ein angemessen breiter Modendurchmesser und folglich eine gute optische Kopplung erreicht
werden, was im Falle der optischen Fasern, die in faseroptischen Kopplern nach dem
bekannten technischen Stand eingesetzt worden sind, eine erheblich stärkere Längung und
Verringerung des Kerndurchmessers erforderlich gemacht hätte.
-
In Fig. 6 und 7 wird die Leistungsverteilung für den verschmolzenen Längsabschnitt
25 des faseroptischen Kopplers 21 des vorliegenden Ausführungsbeispiels schematisch
veranschaulicht. Fig. 6 zeigt die Leistungsverteilung der verschmolzenen optischen Fasern
24 vor der Längung, und Fig. 7 ist die Leistungsverteilung für die verschmolzenen und
gedehnten optischen Fasern 24, die den verschmolzenen Längsbereich 25 des faseroptischen
Kopplers 21 darstellen. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist keine Überlagerung der
Leistungsverteilung der beiden optischen Komponenten-Fasern 24 vorhanden, und folglich
kann keine optische Kopplung auftreten. Im Falle der verschmolzenen und außerdem gedehnten
optischen Fasern 24, die in Fig. 7 gezeigt werden, ist eine gute Überlagerung der
Leistungsverteilungen, die von den etwas verengten Kernen 23 in dem verschmolzenen
Längsbereich 25 ausgehen, vorhanden, so daß das optische Signal der einen der optischen
Komponenten-Fasern 24 in die danebenliegende optische Faser eindringen und sich folglich
mit dieser koppeln kann.
-
Wie oben beschrieben worden ist, kann bei dem faseroptischen Koppler 21 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels eine angemessene optische Kopplung ohne eine extreme
Längung der optischen Komponenten-Fasern 24 und folglich ohne eine extreme Verringerung
des Durchmessers der Kerne erreicht werden. Demzufolge kann die mechanische Festigkeit des
faseroptischen Kopplers 21 verbessert werden. Außerdem können die optischen Verluste, die
durch Biegen des faseroptischen Kopplers 21 verursacht werden, gesenkt werden.
[ERSTES EXPERIMENTELLES BEISPIEL]
-
Unter Verwendung von zwei optischen Fasern 24, die jeweils einen Kerndurchmesser
von 10 um, einen Außendurchmesser des Mantels von 125 um, eine Differenz des
Brechungsindex' vor der Längung von 0,3%, einen Kern aus reinem Quarz und einen Mantel mit
Fluorzusatz hatten, wurde ein Abschnitt zu 100 um jeder der beiden nebeneinander
ausgerichtet und unter Anwendung einer ausreichend hohen Temperatur thermisch
verschmolzen, um einen grob zylindrischen, verschmolzenen Abschnitt zu bilden, der dann
gestreckt wurde, um einen verschmolzenen Bereich mit einem Durchmesser von etwa 125 um zu
bilden.
-
Dann wurde der auf die oben beschriebene Weise gebildete verschmolzene Bereich auf
eine verhältnismäßig niedrige Temperatur in der Größenordnung von 1300ºC erhitzt und bei
einer Zugspannung von 50 g gestreckt, wodurch der Durchmesser des verschmolzenen
Abschnitts um etwa 10% verringert wurde. Abschließend wurde unter Beibehaltung der oben
beschriebenen Zugspannung die Erhitzungstemperatur rasch gesenkt, um so einen
faseroptischen Koppler 21 zu schaffen, der dem des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels
entspricht, das in Fig. 1 gezeigt wird. Mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens kann
ein angemessener Grad an optischer Kopplung zwischen den beiden optischen Komponenten-
Fasern 24 erreicht werden. Der so hergestellte faseroptische Koppler 21 hatte eine
mechanische Festigkeit, die derjenigen der optischen Komponenten-Fasern 24 nahekam.
Außerdem waren die optischen Verluste für den hergestellten faseroptischen Koppler 24 mit
etwa 0,2 dB gering.
-
Bei dem vorliegenden experimentellen Beispiel war die Länge des Abschnitts der
ursprünglich verschmolzenen opti schen Fasern 24 gleich 100 um, diese Länge kann jedoch für
denselben Typ von faseroptischen Koppler 21 bis zu 1 bis 2 mm betragen. Als Beispiel wurde
ein faseroptischer Koppler 21 hergestellt, bei dem die Länge des Abschnitts der
ursprünglich verschmolzenen optischen Fasern 24 gleich 1 mm war, während alle anderen
Bedingungen dieselben waren. Der auf diese Weise hergestellte faseroptische Koppler 21
wies optische Verluste von 0,3 dB auf.
[ZWEITES BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
-
Im folgenden Abschnitt wird das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben.
-
Der faseroptische Koppler 26 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie er in Fig.
8 gezeigt wird, besteht aus einem verdrillten, verschmolzenen Längsbereich 27, der durch
das thermische Verschmelzen des Mantels von einem Abschnitt jeder von zwei optischen
Komponenten-Fasern 24, die mit denen des oben genannten ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiels identisch sind, und das anschließende Strecken des verschmolzenen Abschnitts
unter Verdrillung des Paares von optischen Fasern 24 gebildet wird. Zum Strecken und
Verdrillen der miteinander verschmolzenen Abschnitte wird ein solcher Zug angewandt, daß
auf Grund der verbleibenden mechanischen Spannung der Brechungsindex der Kerne der
verschmolzenen Abschnitte gesenkt wird.
-
Bei dem faseroptischen Koppler 26 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann, wie
das bei dem faseroptischen Koppler 21 des in Fig. 1 gezeigten, ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Fall war, eine angemessene optische Kopplung zwischen den
verschmolzenen Abschnitten der optischen Faser 24 im wesentlichen durch die Verringerung
der Differenz des Brechungsindex' zwischen dem Kern und dem Mantel und damit durch die
Verbreiterung der Modenleistungsverteilung erreicht werden. Dementsprechend ist eine
angemessene optische Kopplung ohne eine extreme Verringerung des Durchmessers des
verschmolzenen Längsbereichs 27 möglich. Folglich kann die mechanische Festigkeit des
faseroptischen Kopplers 26 verbessert werden. Außerdem können die durch Biegen des
faseroptischen Kopplers 26 verursachten optischen Verluste gesenkt werden.
[ZWEITES EXPERIMENTELLES BEISPIEL]
-
Unter Verwendung von zwei optischen Fasern 24, die jeweils einen Kerndurchmesser
von 10 um, einen Außendurchmesser des Mantels von 125 um, eine Differenz des
Brechungsindex' vor der Längung von 0,3%, einen Kern aus reinem Quarz und einen Mantel mit
Fluorzusatz hatten, wurde ein Abschnitt zu 100 um jeder der beiden nebeneinander
ausgerichtet und unter Anwendung einer ausreichend hohen Temperatur thermisch
verschmolzen, um einen grob zylindrischen, verschmolzenen Abschnitt zu bilden, der dann
unter Verdrehung um drei volle Windungen gestreckt wurde, um einen verschmolzenen Bereich
mit einem Durchmesser von etwa 80 um zu bilden.
-
Dann wurde der auf die oben beschriebene Weise gebildete verschmolzene Bereich auf
eine verhältnismäßig niedrige Temperatur in der Größenordnung von 1300ºC erhitzt und bei
einem Zug von 50 g gestreckt, wodurch der Durchmesser des verschmolzenen Abschnitts um
etwa 10% verringert wurde. Abschließend wurde unter Beibehaltung der oben beschriebenen
Zugspannung die Erhitzungstemperatur rasch gesenkt, um so einen faseroptischen Koppler 26
zu schaffen, der dem des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels entspricht, wie es in
Fig. 8 gezeigt wird. Mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens kann ein angemessener
Grad an optischer Kopplung zwischen den beiden optischen Komponenten-Fasern 24 erreicht
werden. Der so hergestellte faseroptische Koppler 26 hatte eine mechanische Festigkeit,
die derjenigen der optischen Komponenten-Fasern 24 nahekam. Außerdem war die
Einfügungsdämpfung für den hergestellten faseroptischen Koppler 24 mit etwa 0,2 dB gering.
-
Bei dem vorliegenden experimentellen Beispiel war die Länge des Abschnitts der
ursprünglich verschmolzenen optischen Fasern 24 gleich 100 um, diese Länge kann jedoch für
denselben Typ von faseroptischen Koppler 26 bis zu 1 bis 2 mm betragen. Als Beispiel wurde
ein faseroptischer Koppler 26 hergestellt, bei dem die Länge des Abschnitts der
ursprünglich verschmolzenen optischen Fasern 24 gleich 1 mm war, während alle anderen
Bedingungen dieselben waren. Der auf diese Weise hergestellte faseroptische Koppler 26
wies eine Einfügungsdämpfung von 0,3 dB auf.
[DRITTES BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
-
Im folgenden Abschnitt wird das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.
-
Der faseroptische Koppler 28 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie er in Fig.
9 gezeigt wird, besteht aus einem verschmolzenen Längsbereich 30, der durch das thermische
Verschmelzen des Mantels von einem Abschnitt jeder von zwei optischen Komponenten-Fasern
29, die einen Quarzglaskern, dessen Brechungsindex durch den Zusatz von Fluor auf 0,1%
oder weniger gesenkt worden ist, und einen Quarzglasmantel haben, dessen Brechungsindex
durch den Zusatz von Fluor auf einen Wert unter dem des Kerns abgestimmt worden war, und
das anschließende Strecken des verschmolzenen Abschnitts gebildet wird. Zum Strecken der
miteinander verschmolzenen Abschnitte wird ein solcher Zug angewandt, daß auf Grund der
verbleibenden mechanischen Spannung der Brechungsindex der Kerne der verschmolzenen
Abschnitte gesenkt wird. Der Grund für den Einsatz einer Glasfaser, bei welcher der
Brechungsindex des Kerns, wie oben beschrieben, auf 0.1% oder weniger gesenkt worden ist,
besteht darin, die Bildung eines faseroptischen Kopplers 28 mit einer angemessenen
Differenz des Brechungsindex' zwischen dem Kern und dem Mantel zu erleichtern.
-
Da die im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel eingesetzten optischen
Komponenten-Fasern 29 eine Kern-Mantel-Differenz des Brechungsindex' haben, die noch
geringer als die der optischen Komponenten-Fasern 24 ist, die im ersten und zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel eingesetzt worden sind, kann bei einer noch geringeren
Längung und damit Verringerung des Durchmessers eine wirksame optische Kopplung zwischen
den verschmolzenen Abschnitten der optischen Faser 29 erreicht werden. Demzufolge kann die
mechanische Festigkeit des faseroptischen Kopplers 28 weiter verbessert werden, und die
Einfügungsdämpfung, die durch Biegen des faseroptischen Kopplers 28 verursacht wird, kann
weiter gesenkt werden.
[DRITTES EXPERIMENTELLES BEISPIEL]
-
Unter Verwendung von zwei optischen Fasern 29, die jeweils einen Kerndurchmesser
von 10 um, einen Außendurchmesser des Mantels von 125 um, eine Differenz des
Brechungsindex' vor der Längung von 0.32%, einen Kern aus Quarz mit Fluorzusatz (es wird genügend
Fluor zugesetzt, um den Brechungsindex des Kerns auf 0,05% zu senken) und einen
Quarzmantel mit Fluorzusatz hatten, wurde ein Abschnitt zu 100 um jeder der beiden
optischen Komponenten-Fasern 29 nebeneinander ausgerichtet und unter Anwendung einer
ausreichend hohen Temperatur thermisch verschmolzen, um einen grob zylindrischen,
verschmolzenen Abschnitt zu bilden, der dann gestreckt wurde, um einen verschmolzenen
Bereich mit einem Durchmesser von etwa 125 um zu bilden.
-
Dann wurde der auf die oben beschriebene Weise gebildete verschmolzene Bereich auf
eine verhältnismäßig niedrige Temperatur in der Größenordnung von 1300ºC erhitzt und bei
einem Zug von 50 g gestreckt, wodurch der Durchmesser des verschmolzenen Abschnitts um
etwa 10% verringert wurde. Abschließend wurde unter Beibehaltung der oben beschriebenen
Zugspannung die Erhitzungstemperatur rasch gesenkt, um so einen faseroptischen Koppler 28
zu schaffen, der dem des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels entspricht, wie es in
Fig. 9 gezeigt wird. Mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens kann ein angemessener
Grad an optischer Kopplung zwischen den beiden optischen Komponenten-Fasern 29 erreicht
werden. Dann wurde der Grad der optischen Kopplung für den auf diese Weise hergestellten
faseroptischen Koppler 28 gemessen, und es wurde festgestellt, daß zwischen Tor 2E und Tor
2G eine optische Kopplung von 51% erreicht wurde, wie das in Fig. 9 gezeigt wird, 49%
zwischen Tor 2E und Tor 2H, eine optische Kopplung von 49% wurde zwischen Tor 2F und Tor
2G erreicht, und eine optische Kopplung von 51% wurde erreicht zwischen Tor 2F und Tor 2H.
Außerdem lagen die optischen Verluste für den hergestellten faseroptischen Koppler 28 mit
etwa 0,2 dB niedrig.
-
Bei dem vorliegenden experimentellen Beispiel war die Länge des Abschnitts der
ursprünglich verschmol zenen opti schen Fasern 29 gleich 100 um, diese Länge kann jedoch für
den gleichen Typ von faseroptischen Koppler 28 bis zu 1 bis 2 mm betragen. Als Beispiel
wurde ein faseroptischer Koppler 28 hergestellt, bei dem die Länge des Abschnitts der
ursprünglich verschmolzenen optischen Fasern 29 gleich 1 mm war, während alle anderen
Bedingungen dieselben waren. Der auf diese Weise hergestellte faseroptische Koppler 28
wies Verluste von 0,3 dB auf.
[VIERTES BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL]
-
Im folgenden Abschnitt wird das vierte bevorzugte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben.
-
Der faseroptische Koppler 31 der vorliegenden Erfindung, wie er in Fig. 10 gezeigt
wird, besteht aus einem verschmolzenen Längsbereich 33, der durch das Ausrichten und
thermische Verschmelzen des Mantels von einem Abschnitt jeder von zwei faseroptischen
Komponenten, einer optischen Faser 29, die mit der im oben genannten dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel eingesetzten identisch ist, und einer optischen Faser 32, die einen
Kern mit kleinerem Durchmesser als die optische Faser 29 hat, und das anschließende
Strecken des verschmolzenen Abschnitts gebildet wird. Zum Strecken der miteinander
verschmolzenen Abschnitte wird ein solcher Zug angewandt, daß auf Grund der verbleibenden
mechanischen Spannung der Brechungsindex der Kerne der verschmolzenen Abschnitte gesenkt
wird.
-
Beim faseroptischen Koppler 31 des vor liegenden Ausführungsbeispiels ist die
Phasenkonstante der beiden optischen Komponenten-Fasern 29, 32 unterschiedlich. Aus diesem
Grund ist die optische Kopplung beim faseroptischen Koppler 31 im wesentlichen von der
Wellenlänge unabhängig, wie das durch die ziemlich flache Kurve in Fig. 11 veranschaulicht
wird, die den Grad der optischen Kopplung zwischen den Toren 21 und 2L als eine Funktion
der Wellenlänge des Lichts für den faseroptischen Koppler 31, der in Fig. 10 gezeigt wird,
darstellt.
-
Dagegen differiert im Fall der oben beschriebenen faseroptischen Koppler 21, 26
und 28, die in Fig. 1, 8 bzw. 9 gezeigt werden und die aus zwei identischen optischen
Fasern hergestellt werden, das Kopplungsverhältnis mit der sich ändernden Wellenlänge des
übertragenen Lichts, wobei bei bestimmten speziellen Wellenlängen des übertragenen Lichts
eine Kopplung von faktisch 100% auftritt. Wie in Fig. 12 gezeigt wird, wurde festgestellt,
daß dann, wenn am Tor 2E des in Fig. 9 gezeigten faseroptischen Kopplers 28 ein optisches
Signal eingegeben wurde, das zwei Wellenlängen-Komponenten enthielt, eine Trennung des
optischen Signals in seine beiden Komponenten erfolgte, wobei die eine von Tor 2 G und die
andere von Tor 2H emittiert wurde. Folglich können im Unterschied zum faseroptischen
Koppler 31 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die faseroptischen Koppler, die mit zwei
identischen optischen Fasern arbeiten, als faseroptische Koppler des Typs selektiver
Wellenlängenteiler eingesetzt werden.
-
Beim faseroptischen Koppler 31 des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels
ist die optische Kopplung im faseroptischen Koppler 31 auf Grund der unterschiedlichen
Phasenkonstante für die einzelnen optischen Komponenten-Fasern 29. 32 weitestgehend von
der Wellenlänge unabhängig. Folglich kann der faseroptische Koppler 31 über einem breiten
Bereich von Wellenlängen als wellenlängenunabhängiger faseroptischer Koppler
(faseroptischer Koppler des Breitbandtyps) eingesetzt werden.
[VIERTES EXPERIMENTELLES BEISPIEL]
-
Unter Verwendung einer optischen Faser 29, die einen Kerndurchmesser von 10 um,
einen Außendurchmesser des Mantels von 125 um, eine Differenz des Brechungsindex' vor der
Längung von 0,32%, einen Kern aus Quarz mit Fluorzusatz und einen Quarzmantel mit
Fluorzusatz hat, und einer optischen Faser 32, die einen Kerndurchmesser von 9 um, einen
Außendurchmesser des Mantels von 125 um, eine Differenz des Brechungsindex' vor der
Längung von 0.32%, einen Kern aus Quarz mit Fluorzusatz und einen Quarzmantel mit
Fluorzusatz hat, wurden Abschnitte zu 100 um von jeder der optischen Komponenten-Fasern
29, 32 nebeneinander ausgerichtet und unter Anwendung einer ausreichend hohen Temperatur
thermisch verschmolzen, um einen grob zylindrischen, verschmolzenen Abschnitt zu bilden,
der dann gestreckt wurde, um einen verschmolzenen Bereich mit einem Durchmesser von etwa
125 um zu bilden.
-
Dann wurde der auf die oben beschriebene Weise gebildete verschmolzene Bereich auf
eine verhältnismäßig niedrige Temperatur in der Größenordnung von 1300ºC erhitzt und bei
einem Zug von 50 g gestreckt, wodurch der Durchmesser des verschmolzenen Abschnitts um
etwa 10% verringert wurde. Abschließend wurde unter Beibehaltung der oben beschriebenen
Zugspannung die Erhitzungstemperatur rasch gesenkt, um so einen faseroptischen Koppler 31
zu schaffen, der dem des vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels entspricht, wie es in
Fig. 10 gezeigt wird.
-
Bei dem vorliegenden experimentellen Beispiel war die Länge des Abschnitts der
ursprünglich verschmolzenen optischen Fasern 29, 32 gleich 100 um, diese Länge kann jedoch
für den gleichen Typ von faseroptischem Koppler 31 bis zu 1 bis 2 mm betragen. Als
Beispiel wurde ein faseroptischer Koppler 31 hergestellt, bei dem die Länge des Abschnitts
der ursprünglich verschmolzenen optischen Fasern 29 gleich 1 mm war, während alle anderen
Bedingungen dieselben waren. Der auf diese Weise hergestellte faseroptische Koppler 31
wies Verluste von 0,3 dB auf.
-
Die verschiedenen Beispiele der vorliegenden Erfindung, die in den obigen
bevorzugten Ausführungsbeispielen dargestellt wurden, sind nur Beispiele und sind in
keiner Weise als Beschränkung der vorliegenden Erfindung zu betrachten. Beispielsweise ist
es möglich, drei oder mehr optische Fasern beim faseroptischen Koppler der vorliegenden
Erfindung mit annehmbaren Ergebnissen einzusetzen. Es versteht sich von selbst, daß der
faseroptische Koppler der vorliegenden Erfindung alle Formen, die durch die beigefügten
Ansprüche eingeschlossen werden, umfaßt.