DE3586622T2

DE3586622T2 - Verfahren zum herstellen eines faseroptischen modenmischers.

Info

Publication number: DE3586622T2
Application number: DE8585308141T
Authority: DE
Inventors: Herman Melvin Presby
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2005-11-09
Also published as: EP0182555A3; EP0182555A2; JPH0746165B2; CA1252663A; EP0182555B1; DE3586622D1; US4676594A; JPS61160705A

Description

Technisches Feld

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Modenmischers und insbesondere auf einen optischen Modenmischer, der durch Bildung einer Kerbe oder Nut in einer Multimodefaser senkrecht zur Längsachse der Faser erzielt wird, wobei sich die Kerbe durch die Umhüllung und mindestens geringfügig in den Kern der Multimodefaser auf der einen Seite erstreckt. Zusätzliche Modenmischer gemäß Erfindung können entlang der Länge der Faser angeordnet werden.

Beschreibung des Standes der Technik

Modenmischer für optische Fasern haben bedeutsame Anwendung beispielsweise dafür gefunden, Abweichungen des Übertragungsverhaltens an verschiedenen Stellen entlang der Faser zu vermeiden und für die Ausbreitung aller möglichen Moden zu sorgen. Die Modenmischer werden zunehmend in allen faseroptischen Anwendungen in Ortsbereichnetzwerken verwendet, um sicherzustellen, daß alle mit einem Faserbus verbundenen Anschlüsse an Information miteinander teilnehmen können, indem die die Kommunikation tragenden Moden genügend gemischt werden, so daß jeder Anschluß einen gleichen Anteil empfängt. Eine Art von Modenmischer für optische Fasern ist im US-Patent 4 229 067 (W. F. Love) vom 21. Oktober 1980 offenbart. Dort umfaßt der optische Wellenleiterverzerrer ein Stück eines optischen Wellenleiters mit hohem Alpha, optisch gekoppelt mit einem Stück eines optischen Wellenleiters mit niedrigem Alpha, um ein räumliches und winkelmäßiges Mischen von sich durch den Wellenleiter ausbreitendem Licht zu erzielen.
Eine andere Anordnung für einen faseroptischen Modenmischer ist beispielsweise in den Aufsätzen "Measurement of Baseband Frequency Resonse of Multimode Fibre by Using a New Type of Mode Scrambler" von M. Tokuda und anderen in "Electronic Letters", 3. März 1977, Band 13, Nr. 5, Seiten 146 bis 147, und "Transmission Characteristics of Multimode W-Type Optical Fiber: Experimental Study of the Effect of the Intermediate Layer" von K. Mikoshiba und anderen in "Applied Optics", Band 17, Nr. 17, 1. September 1978, Seiten 2836 bis 2841, offenbart. In diesen Artikeln umfaßt der offenbarte Modenmischer eine optische Faser, die spezielle sinusförmige Schlangenwindungen aufweist.
Eine weitere Form eines faseroptischen Modenmischers ist beispielsweise in den Artikeln "Mode Scrambler for Optical Fibers" von M. Ikeda und anderen in "Applied Optics" vom April 1977, Band 16, Nr. 4, Seiten 1045 bis 1049, und "Mode Scrambling Can Enhance Fiber Optic System Performance" von S. L. Storozum in "Electronics", 24. Februar 1981, Band 4, Nr. 54, Seiten 163 bis 166, offenbart. Der Modenmischer in diesen Aufsätzen weist wenige Fasern in einem Bündel auf, die von einem Wärmeschrumpfrohr umgeben werden, welches nach der Schrumpfung zur Mikrobiegung der Fasern führt.
Sternförmige Koppler zur Erzeugung von Modentransfer und Verstärkung sind ebenfalls gut bekannt und weisen eine erste Mehrzahl von Fasern auf, die mit einer zweiten Mehrzahl von Fasern über ein Mischelement verbunden sind, welches entweder einen ebenen Wellenleiterabschnitt aufweist oder durch Verdrehen und miteinander Verschmelzen der verdrehten Wellenleiter gebildet wird. In dieser Beziehung wird beispielsweise auf die US-Patente 4 362 357 (M. Stockmann et al.) vom 7. Dezember 1982 und 4 449 783 (H. H. Witte) vom 22. Mai 1984 oder das Buch "Fundamentals of Optical Fiber Communications" von M. K. Barnoski, 2. Auflage Academic Press, 1981, Seiten 337 bis 339, hingewiesen.
Das beim Stand der Technik verbleibende Problem besteht darin, einen Modenmischer in einer optischen Faser für Multimoden zu schaffen, der einfach herzustellen ist und ein gewünschtes Maß an Modeverzerrung mit kleinem Verlust liefert.

Zusammenfassung der Erfindung

Das vorstehende Problem wurde gemäß vorliegender Erfindung, wie in den Ansprüchen angegeben, gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt einer optischen Multimodenfaser mit einem schützenden Mantel einschließlich einer Modenmischerkerbe oder -nut gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Vorrichtung zur Überwachung des Modenmusters eines sich in der optischen Faser ausbreitenden Signals, und
Fig. 2 einen Querschnitt eines Stücks einer optischen Multimodenfaser mit einem Schutzmantel einschließlich einer Mehrzahl von Modenmischern nach Fig. 1, die entlang des Stückes der Faser angeordnet sind.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer optischen Multimodenfaser einschließlich eines Kerns 10 aus dielektrischem Material, wie Glas mit einem ersten Brechungsindex, einer den Kern 10 umgebenden umhüllenden Schicht 11 aus einem dielektrischen Material, wie Glas mit einem zweiten Brechungsindex, der niedriger als der erste Brechungsindex des Kerns 10 ist, und eines Schutzmantels 12, der die umhüllende Schicht 11 umgibt. Es versteht sich, daß der Schutzmantel 12 generell auf optischen Fasern anzutreffen ist, um die Faser gegenüber physikalischer Beschädigung zu schützen, jedoch stellt dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Um den Modenmischer gemäß Erfindung herzustellen, wird ein Teil des Schutzmantels 12 entfernt oder nach hinten gestülpt, ohne die Faser durch Verschrammen zu beschädigen, und eine Nut oder Kerbe 13 wird auf einer Seite der Faser senkrecht zur Längsachse 14 der Faser und durch die Umhüllungsschicht 11 gebildet, so daß mindestens leicht in die äußere Oberfläche des Kerns 10 eingedrungen wird. Die Entfernung des Materials der Umhüllungsschicht und jegliches Material vom Kern 10 kann durch geeignete Technik vorgenommen werden, wie beispielsweise Atzen oder mechanische Bearbeitung der Faser zum Erhalt der gewünschten Tiefe der Nut oder Kerbe 13.
Es versteht sich, daß, je weiter die Nut oder Kerbe 13 in den Kern 10 eindringt, umso mehr Modeverzerrung kann erzielt werden, jedoch auf Kosten vergrdßerten Verlustes infolge vergrößerten Lichtaustritts aus dem Kern 10. Deshalb bevorzugt man, daß die Nut oder Kerbe 13 die äußere Oberfläche des Kerns 10 nur leicht schrammt oder in diese eindringt, gerade so viel, wie für die gewünschte Modeverzerrung mit minimalem Verlust ausreichend ist. Die Tiefe der Nut oder der Kerbe 13 kann beispielsweise dadurch gesteuert werden, daß ein Lichtkommunikationssignal durch die Faser übertragen wird, während die Ätzung oder die mechanische Bearbeitung ausgeführt wird, wobei das erzeugte Modenmuster mit einer Überwachungseinrichtung 15 überwacht wird, wie in Fig. 1 dargestellt. Im allgemeinen findet man, daß die Moden beispielsweise in einer Multimodefaser mit abgestuftem Brechungsindex gegen den Mittelpunkt des Kerns 10 konzentriert sind und daß die Modenmuster allmählich im Durchmesser expandieren, um den Kern 10 auszufüllen, wie die Nut oder Kerbe 13 den Kern 10 berührt und in diesen eindringt. Durch Übewachung der Modenmuster in der Faser während der Ätzung oder des Bearbeitungsprozesses kann die Bearbeitung zu dem Zeitpunkt angehalten werden, wenn die Tiefe der Nut oder Kerbe 13 die Moden dazu bringt, die Faser auszufüllen. Die Überwachung kann durch irgendeine geeignete Technik ausgeführt werden, wie beispielsweise daß die Modenmuster des im Kern sich ausbreitenden Lichtkommunikationssignals auf einen Schirm fallen können, der in kurzer Entfernung vom Ende der Faser angeordnet ist, und daß die Modenmuster über eine Fernsehkamera betrachtet werden, die mit einem Fernsehmonitor zur Erleichterung der Observation verbunden ist.
Um komplette Modeverzerrung mit minimalem Verlust vorzugsehen, ist es auch möglich, vielfache, voneinander im Abstand angeordnete Nuten oder Kerben 13 entlang eines Abschnitts der Faser vorzusehen, wie in Fig. 2 dargestellt. Auf diese Weise kann jede Nut oder Kerbe 13 so gebildet werden, daß leicht in den Kern 10 eingedrungen wird und mindestens eine verbesserte Verzerrung der Moden in der Faser mit minimalem Verlust erzielt wird. Die Nuten können in Umfangsrichtung um die Faser herum angeordnet werden. Jede nachfolgende Nut oder Kerbe trägt in ähnlicher Weise zur Modeverzerrung der ersten Nut mit minimalem Verlust bei, so daß nach der letzten Nut der Vielfachnuten 13 eine gesamte Modeverzerrung zur Erfüllung des Kerns 10 erzielt wird. Es versteht sich, wenn ein Schutzmantel 12 entfernt oder nach hinten umgestülpt wird, um den vorliegenden Modenmischer zu bilden, daß dann nach Bildung der Nut oder Kerbe 13 der Schutzmantel wieder über die Nut oder Kerbe 13 gezogen werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Modenmischers, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:

a) die gewünschte Stellung des Modenmischers entlang eines Stücks einer optischen Multimodefaser wird bestimmt, die einen Kern (10) aus dielektrischem Material mit einem ersten Brechungsindex und eine den Kern umgebende Umhüllungsschicht (11) mit einem dielektrischen Material eines zweiten Brechungsindex aufweist, der niedriger als der erste Brechungsindex ist;

b) an der in Schritt a) bestimmten gewünschten Stelle wird eine Nut (13) in die optische Faser senkrecht zur Längsache der optischen Faser gebildet, und zwar erstreckt sich die Nut durch die Umhüllungsschicht und teilweise in die äussere Oberfläche des Kerns, um einen vorbestimmten Betrag an Modeverzerrung in dem Kern der Faser zu bewirken.

2. Verfahren zum Herstellen eines faseroptischen Modenmischers nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Maßnahme:

c) zusammen mit Schritt b) wird ein Modemuster eines durch die optische Faser sich ausbreitenden Lichtkommunikationssignals überwacht, um den Schritt der Bildung der Nut anzuhalten, wenn das Modemuster die optische Faser um einen vorbestimmten Betrag erfüllt.