DE3040363A1 - Faseroptischer wellenleiter zur sicheren uebertragung von information - Google Patents

Faseroptischer wellenleiter zur sicheren uebertragung von information

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DE3040363A1
DE3040363A1 DE19803040363 DE3040363A DE3040363A1 DE 3040363 A1 DE3040363 A1 DE 3040363A1 DE 19803040363 DE19803040363 DE 19803040363 DE 3040363 A DE3040363 A DE 3040363A DE 3040363 A1 DE3040363 A1 DE 3040363A1
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Description

P.W. Black - 17
Faseroptischer Wellenleiter zur sicheren Übertragung von Information
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen faseroptischen Wellenleiter, der gegen heimliches Mitempfangen der in ihm übertragenen Signale besonders geschützt ist.
Um geheime Information auch über so weit voneinander entfernte Orte sicher übertragen zu können, bei denen die unversehrtheit der Übertragungsleitung nicht immer überwacht werden kann, gibt es im wesentlichen zwei Methoden. Entweder man verschlüsselt das Signal im Sender und entschlüsseit es wieder im Empfänger, oder man versieht die übertragungsleitung mit einem Schutzmantel, ohne dessen teilweise Entfernung und dem damit verbundenen Eingriff ein Mitempfangen der übertragenen Signale nicht erreicht werden kann.
Die zweite Methode wird in der DE-OS 2 628 561 auf eine Übertragungsleitung angewendet, die aus einem faseroptischen Wellenleiter besteht. Der bekannte Wellenleiter besteht aus mindestens zwei in einer Faser vereinigten wellenleitenden Bereichen. Im Falle von zwei wellenleitenden Bereichen bilden ein Kern und eine ihn umkleidende erste Mantelschicht den inneren Wellenleiter für die Übertragung der geheimen Information. Eine diese Anordnung umschließende Kernschicht samt einer darauffolgenden
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äußeren ManteIschicht bilden den äußeren Wellenleiter für die Übertragung eines Überwachungssignals.
Irgendwelche mechanische Eingriffe am äußeren Wellenleiter, die zum Anzapfen des inneren Wellenleiters - das heißt zum Mitempfangen der geheimen Information - unumgänglich sind, führen zu einer Schwächung des Überwachungssignals und damit zur Entdeckung eines heimlichen Mitempfangens.
Ein Nachteil des bekannten Wellenleiters besteht darin, daß das Mitempfangen geheimer Information prinzipiell nach wie vor möglich ist. Allerdings wird dies vom Sender bzw. Empfänger sofort bemerkt, wobei aber von einem der beiden das überwachungssignal laufend beobachtet werden muß.
Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung einen faseroptischen Wellenleiter anzugeben, der gegen das Mitempfangen von unverschlüsselter, geheimer Information geschützt ist, ohne daß dabei ein gleichzeitig gesendetes Überwachungssignal dauernd beobachtet werden muß.
Lösung
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach Anspruch 1 durch die Erweiterung des bekannten faseroptischen Wellenleiters um eine absorbierende Zwischenschicht und um eine innere Mantelschicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Vorteile
Da beim erfindungsgemäßen Wellenleiter aufgrund der absorbierenden Zwischenschicht und der inneren Mantelschicht zwei optisch vollkommen voneinander getrennte wellenleitende Bereiche vorhanden sind, ist keine optische Kopplung zwischen dem die geheime Information führenden Kern und der Kernschicht durchführbar. Ein Zugriff auf die im Kern übertragene geheime Information ist damit praktisch nicht mehr möglich, die Aussendung und Beobachtung des überwachungssignals in der Kernschicht kann daher entfallen. Vielmehr ist es vorteilhaft in der Kernschicht solche Information zu übertragen, die vom heimlichen Mitempfänger nicht ohne weiteres als irrelevant erkannt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Wellenleiter auch unter dem Einfluß radioaktiver Strahlung seine optischen Eigenschaften und damit seine Verwendbarkeit zur optischen Signalübertragung beibehält.
Beschreibung
Die Erfindung wird mit Hilfe der anliegenden Zeichnung beispielsweise näher beschrieben. Die in der Zeichnung aufgeführten Ungleichungen zwischen den Größen n~ bis n, beschreiben qualitativ die Größe des Brechungsindexes η im Kern 1 und in den Schichten 2 bis 6 des Wellenleiters.
Der erfindungsgemäße Wellenleiter für die Übertragung geheimer Signale besteht aus einem ersten wellenleitenden Bereich, der sich aus dem Kern 1 und einer ersten Mantelschicht 2 zusammensetzt. Der Kern besteht aus reinem
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optisch transparenten Siliziumdioxyd (SiO-) und hat einen größeren Brechungsindex n. als die aus fluordotiertem SiO„ bestehende erste Mantelschicht, deren Brechungsindex n2 ist. Der Kern 1 und die erste Mantelschicht 2 sind unempfindlich gegen radioaktive Bestrahlung. Unter Unempfindlichkeit wird hierbei verstanden, daß nach einer Bestrahlung die optischen Eigenschaften nach einer gewissen Zeit wieder unverändert sind.
Die auf die erste Mantelschicht 2 folgende Zwischenschicht 3 besteht aus mit 5 bis 10 Mol-Prozent Titan (Ti) dotiertem SiO„ und ist nicht resistent gegenüber radioaktiver Bestrahlung. Die Schicht 3 wird vielmehr optisch absorbierend, wenn sie solcher Strahlung ausgesetzt wird. Die Schicht 3 hat weiterhin durch ihre Dotierung mit Titan einen zumindest gleich großen Brechungsindex wie die erste Mantelschicht 2 und die innere Mantelschicht 4, welche beide aus fluordotiertem SiO2 bestehen.
Die Kernschicht 5 besteht ebenso wie der Kern 1 aus reinem SiO und hat somit einen höheren Brechungsindex n,-als die innere Mantelschicht 4, deren Brechungsindex η^ ist. Zudem ist n5 auch größer als der Brechungsindex η der aus Kunststoff bestehenden äußeren Mantelschicht 6. Die Schichten 4, 5 und 6 bilden einen zweiten wellenleitenden Bereich für die Übertragung des Überwachungssignals. Alle diese drei Schichten sind im obengenannten Sinne unempfindlich gegen radioaktive Bestrahlung.
Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird zur Herstellung des Wellenleiters von einem Substratrohr aus reinem Si0„ ausgegangen, dessen Material die Kernschicht 5 des WeI-
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lenleiters bildet. Dieses Rohr mit einem Innendurchmesser von etwa 12 mm und einem Außendurchmesser von etwa 14 mm und einer ungefähren Länge von 1 m wird mit Hilfe der bekannten Dampfphasenreaktionen von innen beschichtet, wobei die Schichten 4, 3 und 2 und die später als Kern dienende Schicht 1 nacheinander erzeugt werden. Vor der Beschichtung wird das Substratrohr 5 an beiden Enden in eine Spezialdrehbank eingespannt. Dabei wird das an beiden Enden synchron angetriebene Substratrohr mit gasförmigem Sauerstoff durchspült und mit einem längs seiner Achse hin und her bewegten Wasserstoff/Sauerstoff-Brenner erhitzt. Auf diese Weise wird die Innenfläche des Substratrohrs gereinigt und flammenpoliert.
Die Ausgangsstoffe für die die Schicht 4 erzeugende Dampfphasenreaktion sind gasförmiger reiner Sauerstoff sowie Siliziumtetrachlorid (SiCl4) und Dichlordifluormethan (CCL_F„), die beide zuerst einmal in flüssiger Form in Verdampferflaschen vorliegen. Durch die Verdampferflaschen wird dann gasförmiger Sauerstoff geleitet, der als Trägergas den Dampf des jeweiligen Stoffes aufnimmt und diesen Dampf, vereinigt mit reinem Sauerstoff, durch das Substratrohr leitet.
Zur Erzeugung der Schicht 3 wird anstelle des dampfförmigen CC1„F„ Titantetrachlorid (TiCl.) verwendet, die beiden anderen Ausgangsstoffe bleiben unverändert. Die Schicht 2 wird wie die Schicht 4 hergestellt, also wird das dampfförmige TiCl wieder durch CCl F ersetzt.
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Zur Erzeugung der Schicht 1 wird die Zufuhr von 2 wieder unterbrochen, es werden nur gasförmiger Sauerstoff und dampfförmiges SiCl4 benötigt.
Anschließend wird das Substratrohr in bekannter Weise zum Kollabieren gebracht und die optische Faser durch Ziehen erzeugt. Gleichzeitig wird die Faser von außen mit einer Kunststoffhülle, die die äußere Mantelschicht 6 bildet, umgeben. Neben ihrer Funktion als äußerer Mantelschicht mit dem Brechungsindex ng in dem aus den Schichten 4,5 und 6 bestehenden wellenleitenden Bereich, dient die äußere Mantelschicht 6 auch als eine Schutzhülle für den Wellenleiter. Für diese äußere Mantelschicht 6 ist beispielsweise das unter der Bezeichnung SYLGARD 182 von der Firma Dow in Corning USA vertriebene Material geeignet. SYLGARD ist ein eingetragenes Warenzeichen der genannten Firma.
Normalerweise wird der faseroptische Wellenleiter mit noch mindestens einer weiteren Schutzschicht umgeben.
Nach der Fertigstellung des faseroptischen Wellenleiters wird dieser so lange einer Gammastrahlenquelle, zum Beispiel Kobalt 60, ausgesetzt, bis eine Energiedosis von etwa 10 Rad erreicht ist. Die Bestrahlung führt dazu, daß die Zwischenschicht 3 optisch absorbierend wird.
Die aus reinem oder fluordotiertem SiO2 bestehenden Schichten 2, 4 und 5 und der Kern 1 erholen.sich bezüglich ihrer optischen Eigenschaften alle relativ schnell von der Bestrahlung. Es hat sich allerdings gezeigt, daß im Hinblick auf Hydroxylgruppen besonders reine
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Schichten (wesentlich weniger als 1 ppm) besonders lange Erholungszeiten benötigen. Deshalb könnte es bei weiterer Verminderung der Verunreinigung mit
Hydroxylionen als Folge von verfahrenstechnischen
Verbesserungen nötig werden, gezielt Hydroxylionen beizumischen, so daß eine Erholungszeit von beispielsweise sechs Stunden nicht überschritten wird.
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Claims (1)

  1. Patentanwalt
    Dipl.-Phys. Leo Thul
    Kurze Straße 8 3040363
    Stuttgart 30
    P.W.Black-17
    INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK
    Patentansprüche
    Faseroptischer Wellenleiter mit einem optisch transparenten Kern, der von einer optisch transparenten ersten Mantelschicht umgeben ist, die einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern aufweist und mit einem weiteren Schichtenpaar, bestehend aus einer Kernschicht und einer darauffolgenden äußeren Mantelschicht, wobei die optisch transparente äußere Mantelschicht einen niedrigeren Brechungsindex als die optisch transparente Kernschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Mantelschicht und der Kernschicht zuerst eine optisch absorbierende Zwischenschicht und darauf eine optisch transparente innere Mantelschicht angeordnet ist, wobei der Brechungsindex der Zwischenschicht nicht kleiner ist als der der beiden angrenzenden Schichten, und der Brechungsindex der inneren Mantelschicht kleiner als der der angrenzenden Kernschicht ist.
    2. Faseroptischer Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mantelschicht, die Zwischenschicht, die Kernschicht und die innere und die äußere Mantelschicht aus Glas sind.
    Ba/Gn · 130020/0740
    23.10.80
    Ί „
    30A0363
    P.W.Black-17
    3. Faseroptischer Wellenleiter nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß die erste und die innere Mantelschicht, die Zwischenschicht und die Kernschicht aus Glas sind, während die äußere Mantelschicht aus Kunststoff besteht.
    4. Faseroptischer Wellenleiter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht aus reinem Siliziumdioxyd und die erste und die innere Mantelschicht aus mit Fluor dotiertem Siliziumdioxyd bestehen.
    5. Faseroptischer Wellenleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus mit Titan dotiertem Siliziumdioxyd besteht.
    6. Faseroptischer Wellenleiter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus reinem Siliziumdioxyd besteht.
    7. Faseroptischer Wellenleiter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer Flüssigkeit besteht.
    8. Faseroptischer Wellenleiter nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Mantelschicht aus Siliziumdioxyd besteht, das mit einem den Brechungsindex senkenden Stoff dotiert ist.
    9. Faseroptischer Wellenleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schichten oder der Kern soviel Hydroxylgruppen
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    enthält, daß die Erholungszeit nach einer radioaktiven Bestrahlung möglichst klein wird.
    1300 20/074 0
DE19803040363 1979-10-29 1980-10-25 Faseroptischer wellenleiter zur sicheren uebertragung von information Withdrawn DE3040363A1 (de)

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