DE3876349T2

DE3876349T2 - Struktur mit optischen fasern.

Info

Publication number: DE3876349T2
Application number: DE8888308176T
Authority: DE
Inventors: Paul Laurance Scrivener
Original assignee: Prysmian Cables and Systems Ltd
Current assignee: Prysmian Cables and Systems Ltd
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2008-09-03
Also published as: US4925269A; JPH01147435A; AU601071B2; DK516388A; AR241828A1; MX169361B; GB2209846A; GR3006446T3; NO884060L; DK516388D0; NZ225947A; FI92885C; CN1032080A; CA1313907C; CN1031601C; FI92885B; FI884134A0; NO884060D0; DE3876349D1; NO180506C

Description

Die Erfindung betrifft Strukturen mit optischen Fasern.
Es ist bekannt, daß wenn zwei identische monomode optische Faserkerne in einer gemeinsamen Faserhülle angeordnet sind (wobei die Kerne aus einem Material mit einem Brechungsindex bestehen, der größer ist, als derjenige der Hülle) und wenn die Kerne genügend dicht beieinander liegen, eine optische Kopplung zwischen diesen beiden Kernen auftritt. Wenn optische Energie in einen dieser Kerne eingespeist wird, so breitet sie sich in erster Linie innerhalb dieses Kerns, in einem bestimmten Umfang aber auch in der den Kern unmittelbar umgebenden Umhüllung aus, so daß durch den Kern ein optischer Weg geschaffen wird, der sich in lateraler Richtung über die Grenzen des Kerns hinaus erstreckt. Wenn die Kerne dicht genug beieinander liegen, überlappen sich die optischen Wege, so daß Licht, welches sich ursprünglich in einem dieser Wege ausbereitete, in zunehmendem Maße in den anderen optischen Weg übertragen wird. Die gesamte oder nahezu die gesamte optische Energie wird durch diesen Vorgang von einem optischen Weg zu dem anderen übertragen, so daß entlang der Länge einer solchen Faser die Verhältnisse der sich in den zwei optischen Wegen ausbreitenden Energie fortlaufend zwischen 100% auf dem einen Weg und 100% auf dem anderen Weg abwechseln. Die Länge, entlang der die Energie von einem Weg zu dem anderen und wieder zurück übertragen wird, wird oft auch als "Schwebungslänge" bezeichnet, die im allgemeinen zwischen einigen Millimetern und einigen Zentimetern beträgt. Da die Schwebungslänge eine Funktion der Wellenlänge ist, breiten sich in dem Falle, in dem mehr als eine Wellenlänge in das Ende einer solchen Faser eingespeist wird, an einer Stelle, die mehrere Schwebungslängen von der Einspeisungsstelle entfernt liegt, 100% einer Wellenlänge in dem einen optischen Weg aus, während zumindest gewisse Anteile aller anderen Wellenlängen sich in dem anderen optischen Weg befinden. Durch Beendigung der Faser an diesem Punkt ist eine Ausfilterung einer Wellenlänge aus den anderen möglich.
Dieser Effekt ist bei der Schaffung einer Wellenlängenfilter-Faserstruktur ausgenutzt worden (beschrieben in einem Artikel von K. Okamoto und J. Noda in "Electronic Letters" vom 13. Februar 1986, Vol. 22, Nr. 4), indem verschiedene Längen von Zweikernfasern und Einkernfasern aneinander gekoppelt werden, wobei die Langen der Einkernfasern zur Übertragung des vorzugsweise gefilterten Lichtes von dem Ausgang der vorhergehenden Zweikernfaser zu einem der Kerne einer nachfolgenden Zweikernfaser verwendet wird. Die Länge jeder Zweikernfaser ist so gewählt, daß eine vorzugsweise Übertragung oder Filterung für die gleiche Wellenlänge erfolgt, so daß jede Zweikernfaser einen (weiteren) Anteil aller anderen Wellenlängen wirksam unterdrückt. Wenn die Anzahl der Zweikernfasern groß genug ist, kann ein relativ schmaler Bandpaß zwischen den beiden Enden des zusammengesetzten Filters erzeugt werden. Es ist dabei jedoch zu berücksichtigen, daß die Konstruktion dieser Filter relativ komplex und aufwendig ist.
Die wiederholte und vollständige Übertragung optischer Energie von einem optischen Weg zu einem anderen, die mit Bezug auf bekannte Faserstruktur-Wellenlängenfilter beschrieben worden ist, tritt nur für solche Wellenlängen auf, für die die Ausbreitungskonstanten der zwei optischen Wege die gleichen sind.
Die Ausbreitungskonstante eines monomoden optischen Weges ist ein Kennzeichnen für die Geschwindigkeit, mit der sich Licht auf diesem Weg ausbreitet und eine Funktion der Parameter des optischen Kerns und der Umhüllung, die den optischen Kern unmittelbar umgibt. Für eine gegebene Struktur verändert sich die Ausbreitungskonstante mit der Wellenlänge, und es ist allgemein bekannt, daß dieser Wert für eine bestimmte Wellenlänge und ebenso seine Änderung als Funktion der Wellenlänge in einem bestimmten Maß durch geeignete Auswahl des Kernmaterial, des Kerndurchmessers, des Hüllmaterials und des Profils des Brechungsindex des Kerns und der unmittelbar umgebenden Umhüllung bestimmt werden kann.
In dem Artikel "Optisches Zweikernfaserexperiment" in "Journal of the Optical Society of America", Januar 1985, Seite 84, wird eine Zweikernstruktur vorgeschlagen, bei der die Ausbreitungskonstanten nur bei einer bestimmten Wellenlänge die gleichen sind. Folglich bleiben alle anderen Wellenlängen in dem optischen Weg, in den sie ursprünglich eingespeist wurden, während die bevorzugte Wellenlänge, für welche die Struktur zur Ausfilterung entworfen wurde, zwischen den zwei optischen Wegen oszilliert und von den anderen Wellenlängen durch Begrenzung der Länge der Faserstruktur bis zu dem Punkt getrennt werden kann, an dem sich die meiste Energie der bevorzugten Wellenlänge und aller anderen Wellenlängen in jeweils verschiedenen Wegen befindet. Die bevorzugte Wellenlänge wird durch entsprechende physikalische Auslegung der Faser festgelegt.
Ein optisches Wellenlängenfilter, bei dem die Mittenwellenlänge des Bandpasses elektrisch verändert oder abgestimmt werden kann, ist in einem Artikel von R.C. Alferness und R.V. Schmidt in "Applied Physics Letters 33(2)" vom 15. Juli 1978 veröffentlicht. Dieses Filter wurde unter Anwendung integrierter optischer Techniken gebaut, die nicht auf Fasertypen angewandt werden können.
Es ist bisher nicht möglich gewesen, eine optische Faserstruktur zu schaffen, bei der die koppelnde Wellenlänge zwischen zwei Kernen nach Fertigstellung der Struktur abgestimmt oder eingestellt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solch eine optische Faserstruktur zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird eine elektrisch abstimmbare optische Faserstruktur geschaffen, die eine bestimmte Länge einer optischen Faser mit zwei gleichmäßig beabstandeten monomoden optischen Kernen aufweist, die innerhalb einer gemeinsamen Umhüllung angeordnet sind, um zwei optische Wege zu schaffen, wobei die optischen Charakteristiken mindestens der Kerne unterschiedlich sind, so daß die zwei Wege unterschiedliche Ausbreitungskonstanten aufweisen, deren Werte bei einer bevorzugten Wellenlänge zusammenfallen, so daß die optische Energie bei dieser Wellenlänge wiederholt von einem Kern zu dem anderen übertragen wird. Dazu sind insbesondere zwei Elektroden innerhalb der Umhüllung vorgesehen, die so angeordnet sind, daß mindestens ein Kern zwischen ihnen liegt, um ein elektrisches Feld an diesen Kern anzulegen, wodurch sich durch den elektro-optischen Effekt seine Ausbreitungskonstante und damit die Wellenlänge ändert, so daß die Struktur abstimmbar ist.
Durch den Einbau von Elektroden in das Innere der Faser und folglich mit sehr geringem Abstand zum Kern, kann auch mit einer relativ geringen Spannung zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld mit erheblicher Intensität an die Kerne angelegt werden. Auch unter Berücksichtigung der begrenzten Eigenschaften der für die Faser verwendeten Materialien und des Erfordernisses, die gewünschten optischen Eigenschaften zu erzielen und eine Faser zu bilden, kann für einen oder beide Kerne eine Verschiebung der Ausbreitungskonstante und folglich eine erfaßbare Verschiebung der koppelnden mittleren Wellenlänge erzielt werden.
Der Betrag der möglichen Wellenlängenverschiebung kann, wie noch beschrieben werden wird, durch die Verwendung von weichem Glas für den oder die abstimmbaren Kerne und die Umhüllung vergrößert werden.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Struktur ist die Lange der optischen Faser so gewählt, daß bei Einspeisung optischer Energie mit einer vorbestimmten Wellenlänge in einen Kern am einen Ende der Faser diese sich in erster Linie in dem anderen Kern zu dem anderen Ende der Faser ausbreitet, wodurch die Struktur als Wellenlängenfilter betreibbar ist, dessen Filterfrequenz elektrisch abstimmbar ist.
Folglich wird zum ersten Mal ein elektrisch abstimmbares Wellenlängenfilter geschaffen, welches aufgrund seiner Faserstruktur in einfacher Weise mit den Komponenten eines mit optischen Fasern arbeitenden Signalverarbeitungssystems verbunden werden kann.
Im praktischen Betrieb werden solche Wellenlängen, die unmittelbar benachbart zu der Wellenlänge liegen, für die das Filter entworfen wurde, in gewissem Umfang auch von dem Filter durchgelassen. Die Breite des Bandpasses kann jedoch dadurch verringert werden, daß die Ausbreitungskonstanten der zwei optischen Wege voneinander so stark wie möglich auf beiden Seiten des Wellenlängenwertes, für den sie tatsächlich zusammenfallen, abweichen. Da bei allen Wellenlängen mit Ausnahme der bevorzugten Wellenlänge weniger als 100 % der Energie wiederholt zwischen den zwei optischen Wegen übertragen wird, kann die Bandbreite weiterhin durch Vergrößerung der Anzahl der Energieübergänge oder Schwebungen, welche zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Filters auftreten, verringert werden. Dies kann entweder in einfacher Weise durch Vergrößerung der Lange der Faser oder durch Verringerung des Abstandes zwischen den Kernen, welcher die Schwebungslänge verringert und deshalb die Anzahl von Schwebungen pro Längeneinheit vergrößert, erreicht werden. Aufgrund einfacherer Realisierbarkeit wird zur Verringerung der Bandbreite vorzugsweise die Länge der Faser vergrößert, da dieses weniger enge Toleranzen bezüglich der erforderlichen Länge der Faser erfordert (aufgrund der relativ langen Schwebungslänge) und nicht eine Vergrößerung der Präzision der Kernanordnung erfordert, die notwendig ist, wenn die Kerne zur Erzielung des gleichen Effektes dichter zusammengelegt werden. Aus praktischen Gründen ist jedoch die für ein Filter tolerierbare maximale Lange begrenzt, so daß für eine weitere Verringerung der Bandbreite eine Verringerung des Kernabstandes unumgänglich ist.
Die Erfindung offenbart weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch abstimmbaren optischen Faserstruktur, bei dem zwei Kernstäbe, die optische Kerne mit verschiedenen optischen Eigenschaften aufweisen, in Bohrungen eines inneren Hüllkörpers eingeführt werden, wobei die äußere Fläche des Körpers vor oder nach der Einführung nichtkreisförmig geformt wird und dieser Körper mit einer im inneren kreisförmigen Röhre umgeben wird, um den nichtkreisförmigen Teilen des Körpers benachbarte Hohlräume zu bilden. Die erhaltene Anordnung wird gestreckt und die Hohlräume zwischen den gestreckten Formen des inneren Hüllkörpers und der Röhre werden mit Elektrodenmaterial ausgefüllt.
Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung werden im folgenden einige beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschieben. Es zeigt:
Fig. 1 Eine Querschnittsdarstellung einer elektrisch abstimmbaren optischen Faserstruktur gemäß der Erfindung;
Fig. 2(a)
und 2(b) Ausbreitungskonstanten als Funktion der Wellenlänge der Struktur gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine breitere und eine schmalere Durchlasscharacteristik, die mit der in Figur 2(a) bzw. 2(b) gezeigten Ausbreitungskonstante erzielt werden kann;
Fig. 4(a)
und 4(b) die Veränderungen der Ausbreitungskonstanten und der Durchlaßbereiche, die mit der in Figur 1 gezeigten Struktur erzielt werden können;
Fig. 5 einen Herstellungsschritt der in Figur 1 gezeigten optischen Faserstruktur und
Fig. 6 eine weitere elektrisch abstimmbare optische Faserstruktur gemäß der Erfindung.
Die in Figur 1 gezeigte optische Faser hat zwei optische Kerne 1 und 2, die in einer gemeinsamen Umhüllung 4 angeordnet sind. Die Kerne 1 und 2 sind über die Länge der Faser gleichmäßig voneinander beabstandet. Wie bereits beschrieben wurde wird durch jeden Kern ein entsprechender optischer Weg geschaffen, der sich in lateraler Richtung über den Kern hinaus erstreckt. Der Abstand zwischen den Kernen ist genügend klein, so daß sich ihre optischen Wege überlappen und somit ein Übergang von optischer Energie zwischen den Kernen möglich ist.
Das Material, der Durchmesser und das Profil des Brechungsindex sind so ausgewählt, wie sie in Bezug auf Fasern mit einem Kern bekannt sind, wobei die zwei Kerne verschiedene Ausbreitungskonstanten aufweisen. Figur 2 (a) zeigt den Fall, in dem die Kerne so entworfen wurden, daß ihre Ausbreitungskonstanten, die eine Funktion der Wellenlänge sind, bei einer Wellenlänge λc zusammenfallen und sich beiderseits dieser Wellenlänge geringfügig voneinander unterscheiden. Im Gegensatz dazu zeigt Figur 2 (b) den Fall, in dem die Ausbreitungskonstanten so gewählt sind, daß sie bei einer Wellenlänge λc zusammenfallen, sich jedoch beiderseits dieser Wellenlänge erheblich voneinander unterscheiden.
Wenn ein weiter Bereich verschiedener Wellenlängen in einen der Kerne, z.B. in Kern 1 an einem Ende der Faser eingespeist wird, ist gemäß den oben erläuterten Grundsätzen der Kopplung zwischen den Kernen an einem Punkt der Faser, der eine ganzzahlige Anzahl von Schwebungslängen der Wellenlänge λc jenseits des Eintrittspunktes liegt, die Breite des Wellenlängenbereiches in dem "gefilteren" Kern 2 so, wie in Figur 3 gezeigt. Mit gestrichelten Linien ist der breitere Wellenlängenbereich gezeigt, der in dem Kern 2 im Falle der Figur 2 (a) auftritt, bei dem die Ausbreitungskonstanten der zwei Kerne über ein breiteres Wellenlängenband relativ dicht beieinander bleiben. Die durchgezogene Linie zeigt den schmaleren Bandpaß, der sich dann ergibt, wenn die Ausbreitungskonstanten wie in Figur 2 (b) gezeigt mit einer Änderung der Wellenlänge stärker voneinander abweichen.
Die Breite des Bandpasses wird nicht nur durch das Verhältnis der zwei Ausbreitungskonstanten bestimmt, sondern auch durch den Abstand der zwei Kerne und (wenn die Faserstruktur ein diskretes Filterelement in einem optischen Fasersystem bildet) durch die gesamte Länge der Faser, die das Filter bildet. Alle diese Variablen werden so gesetzt, daß die gewünschten Eigenschaften erzielt werden und gleichzeitig die Herstellung möglichst einfach ist.
Zur Erzielung der Abstimmbarkeit werden zwei Metallelektroden 6 und 8 in das Innere der Faserstruktur eingebaut. Die beiden Elektroden sind so angeordnet, daß beide Kerne 1 und 2 zwischen ihnen liegen. Auch wenn das für die Kerne 1 oder 2 verwendete Glasmaterial bei Anlegen eines elektrischen Feldes einen nur relativ kleinen elektro-optischen Effekt erzeugt, so kann doch die Feldstärke im Verhältnis zu der an die Elektroden angelegten Spannung durch Einführung der Elektroden in die Faser selbst relativ hoch gemacht werden. Wenn an die Elektroden eine Spannung angelegt wird, führt der elektro-optische Effekt zu einer Änderung des Brechungsindex jedes Kerns und folglich zu einer Verschiebung der jeweiligen Ausbreitungskonstanten, was in Figur 4 (a) gezeigt ist. Es tritt folglich eine entsprechende Verschiebung der Mittenfrequenz des Bandpaßfilters wie in Figur 4 (b) gezeigt auf.
Der elektro-optische Effekt bewirkt eine differentielle Änderung des Brechungsindex, so, wie zwischen dem senkrecht zu den Elektroden polarisiertem Licht und dem parallel zu den Elektroden polarisiertem Licht (d.h. vertikal und horizontal im Verhältnis zu der in Figur 1 gezeigten Faser). Die Verschiebung des Brechungsindex ist für dasjenige Licht größer, dessen Polarisationsebene senkrecht zu den Elektroden liegt. Um den Vorteil der bei dieser Polarisation größeren Verschiebung zu nutzen, sollte in die Faser nur Licht mit dieser Polarisationsebene eingespeist werden. Alternativ dazu kann parallel zu den Elektroden polarisiertes Licht am ausgangsseiten Ende des Filters mit Hilfe eines Analysators ausgefiltert werden, so daß nur das senkrecht zu den Elektroden polarisierte Licht übrig bleibt.
Um die verfügbare maximale Frequenzverschiebung weiter zu steigern, kann weiches Glas (z.B. Bleiglas) für die Kerne und die Umhüllung verwendet werden. Viele dieser Glassorten haben einen um mehrere Faktoren größeren elektro-optischen Effekt, als die härteren Gläser, die normalerweise für optische Faserkerne und Umhüllungen verwendet werden. Zur weiteren Steigerung der maximalen Frequenzverschiebung ist es vorteilhaft, für den ersten Kern Glas mit einem positivem elektro-optischen Koeffizienten und für den zweiten Kern solches mit einem negativen elektrooptischen Koeffizienten auszuwählen, da dies für eine gegebene Polarisationsebene zu Brechungsindizes und Ausbreitungskoeffizienten führt, die durch das gemeinsame angelegte Feld für beide Kerne in entgegengesetzten Richtungen verschoben sind.
Es ist zu beachten, daß eine gegebene Länge einer Filterfaser nur zur Ausfilterung einer bestimmten Mittenwellenlänge geeignet ist. Wenn folglich die gefilterte Mittenwellenlänge elektrisch verschoben wird, ist die Faserlänge in einem entsprechenden Ausmaß unangepaßt, was zu einer verminderten Übertragung der gefilterten Mittenwellenlänge führt. Dieser Nachteil wird dadurch ausgeglichen, daß die Schwebungslänge vergrößert wird, d.h. die optischen Kerne werden weiter voneinander entfernt angeordnet.
Figur 5 dient zur Verdeutlichung des Herstellungsvorgangs der in Figur 1 gezeigten Faserstruktur. Zunächst werden zwei Kernstäbe hergestellt, und zwar z.B. durch Ablagerung von Glasmaterial mit den geeigneten Eigenschaften für den entsprechenden Kern innerhalb entsprechender Silicat-Trägerrohre unter Verwendung eines modifizierten chemischen Aufdampfungsprozesses (MCVD). Der meiste Tei des Trägerrohrmaterials wird dann weggeätzt, so daß auf dem zentralen optischen Kernmaterial ein relativ dünnes Hüllmaterial verbleibt, da die optischen Kerne relativ dicht beieinander liegen müssen. Die zwei Kernstäbe werden dann während einer Erhitzung in einem elektrischen Ofen gestreckt und zu einem Durchmesser von einigen Millimetern ausgezogen.
Ein hochreiner Silicatstab 10 mit ursprünglich kreisförmigen Querschnitt ist auf gegenüberliegenden Seiten mit Abflachungen 12 versehen und weist zwei axial hindurch verlaufende Bohrungen 14 und 16 auf, die unter Anwendung von Ultraschall eingebracht wurden. Die zwei zu einem den Bohrungen 14 und 16 entsprechenden Durchmesser gestreckten Kernstangen werden dann in diese Bohrungen eingeführt, und die gesamte Anordnung wird in eine Silicatröhre 18 eingebracht. Diese Anordnung wird dann zu einem Durchmesser ausgezogen (gestreckt), der klein genug ist, um einen Einmodenbetrieb über den gesamten abgetasteten Wellenlängenbereich des Filters sicherzustellen.
Bei der Herstellung der empfindlicheren Ausführungsform werden die Kerne aus weichen Glasstäben gebildet und in Bohrungen eines Hüllstabes aus weichem Glas mit einem geringeren Brechungsindex eingeführt, wobei die ganze Anordnung dann mit einer Röhre aus weichem Glas ummantelt wird.
Die sich ergebende Faser ist in Figur 1 gezeigt, enthält jedoch dort, wo die Elektroden 6 und 8 gezeigt sind, Hohlräume. Diese Hohlräume werden mit einem Metall mit geringem Schmelzpunkt, wie z.B. Wood-Metall oder einer Indium/Gallium-Mischung gefüllt, indem die Faser in einen erhitzten Raum eingebracht wird, ihr eines Ende in das flüssige Metall getaucht und gleichzeitig dieses Ende unter Druck und das entgegengesetzte Ende der Faser unter Vakuum gesetzt wird. Das flüssige Metall wird auf diese Weise in die Hohlräume eingesaugt, verfestigt sich und bildet nach Abkühlung der Faser die Elektroden 6 und 8.
Es ist zu beachten, daß die als optische Kerne bezeichneten Kreise 1 und 2 das optische Kernmaterial mit hohem Brechungsindex darstellen. Wenn die Faser durch das mit Bezug auf Figur 5 erläuterte Stab-in-Röhre-Verfahren hergestellt wird, bei dem durch MCVD innerhalb von Trägerrohren gebildete Kernstäbe verwendet werden, so liegt die äußere Oberfläche der Stäbe (in gestrecktem Zustand) geringfügig außerhalb der Kreise, durch die die optischen Kerne 1 und 2 angedeutet sind.
Figur 6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer elektrisch abstimmbaren Faser, bei der nur der Kern 1 zwischen den Elektroden angeordnet ist, die durch die Bezugsziffer 20 bezeichnet sind. Diese Struktur kann in ähnlicher Weise wie die in Figur 5 gezeigte hergestellt werden, wobei anstelle der an dem Stab 10 ausgebildeten Abflachung l2 zwei zusätzliche Bohrungen auf jeder Seite der Bohrung 14 durch Anwendung von Ultraschall in den Stab eingebracht werden. Diese werden dann zur Bildung der Elektroden 20 mit Metall gefüllt, nachdem die Faser gestreckt worden ist. Bei dieser Struktur wird durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden 20 nur eine der Ausbreitungskonstanten in die in Figur 4 (a) mit gestrichelten Linien gezeigte Position verschoben, so daß im Vergleich zu der in Figur 1 gezeigten Struktur ein anderer und im allgemeinen größerer Betrag der Verschiebung der Mittenwellenlänge für eine gegebene angelegte Spannung erzielt werden kann. Mit Bezug auf die Figuren 2 (a) und 2 (b) soll noch angemerkt werden, daß ein größerer Bereich der Wellenlängenverschiebung erzielt werden kann, wenn die Kurven der Ausbreitungskonstanten eher weniger als in Figur 2 (a) als mehr als in Figur 2 (b) gezeigt divergieren, wobei als Begleiterscheinung eine Verbreiterung des Bandpaßes auftritt. Vorzugsweise sind bei dieser Struktur die Kernmaterialien aus einem Glas mit positivem elektrooptischen Koeffizienten und die Umhüllung aus Glas mit negativem elektro-optischen Koeffizienten gefertigt, da dies zu in entgegengesetzten Richtungen verschobenen Brechungsindizes des Kerns und der Umhüllung in dem Feld führt, durch die die Ausbreitungskonstante in größerem Maße geändert wird, als durch eine Verschiebung des Brechungsindex nur des Kerns. Der gleiche Effekt kann durch Kerne mit einem negativen Koeffizienten und Hüllmaterial mit einem positiven Koeffizienten erzielt werden.
Zum Zwecke des Anlegens einer Spannung an die Elektroden 6 und 8 in Figur 1 bzw. die Elektroden 20 in Figur 6 kann ein Teil der Umhüllung der Faser stellenweise durch Verwendung von Wasserstoffluorid weggeätzt werden, bis Oberflächenbereiche der Elektroden freigelegt sind. Dünne elektrische Leitungen 22 können dann mit Hilfe von Ultraschall an die Elektroden angeschweißt werden, was in Figur 6 gezeigt ist, in der der weggeätzte Bereich der Umhüllung durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.
Figur 6 zeigt ebenfalls mit unterbrochenen Linien ein zweites Elektrodenpaar 24, welches an gegenüberliegenden Seiten des zweiten Kerns angeordnet werden kann, so daß die Ausbreitungskonstanten der zwei Kerne im Bedarfsfalle unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Eine größere Frequenzverschiebung kann auch mit Kernen und/oder Umhüllungen aus einem Einkristallmaterial mit hohem Pockelkoeffizienten erzielt werden, da der Pockeleffekt, der in diesen Materialien auftritt, größer ist, als der Kerreffekt.

Claims

1. Elektrisch abstimmbare optische Faserstruktur mit einer optischen Faser mit einer bestimmten Länge, die zwei gleichförmig beabstandete monomode optische Kerne (1, 2) aufweist, die in einer gemeinsamen Hülle (4) angeordnet sind, so daß zwei optische Wege entstehen, wobei die optischen Eigenschaften mindestens der Kerne unterschiedlich sind, so daß die zwei optischen Wege unterschiedliche Ausbreitungskonstanten aufweisen, deren Werte bei einer vorbestimmten Wellenlänge übereinstimmen und optische Energie bei dieser Wellenlänge wiederholt von einem Kern zum anderen übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (6, 8, 20) in der Hülle vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß mindestens ein Kern zwischen ihnen liegt und zum Anlegen eines elektrischen Feldes an diesen Kern dienen, wodurch sich durch den elektro-optischen Effekt seine Ausbreitungskonstante und damit die Wellenlänge ändert und die Struktur abstimmbar wird.

2. Optische Faserstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der optischen Fasern so gewählt ist, daß bei Einspeisung optischer Energie mit der vorbestimmten Wellenlänge in einen Kern an einem Ende der Fasern die Energie sich in erster Linie in dem anderen Kern zum anderen Ende der Faser ausbreitet, wodurch die Struktur als Wellenlängenfilter betreibbar ist.

3. Optische Faserstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Elektroden (6, 8) so angeordnet sind, daß beide Kerne (1, 2) zwischen ihnen liegen.

4. Optische Faserstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kern einen positiven elektrooptischen Koeffizienten und der andere einen negativen elektro-optischen Koeffizienten aufweist.

5. Optische Faserstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Elektroden (20) so angeordnet sind, daß nur einer der Kerne (1) zwischen ihnen liegt.

6. Optische Faserstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1), der zwischen den Elektroden (20) liegt, einen positiven elektro-optischen Koeffizienten und die Hülle (4) einen negativen elektrooptischen Koeffizienten oder umgekehrt aufweist.

7. Optische Faserstruktur nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch zwei weitere Elektroden (24), die so angeordnet sind, daß der andere Kern (2) zwischen ihnen liegt.

8. Optische Faserstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der eine Kern aus weichem Glas besteht und einen relativ großen elektro-optischen Effekt erzeugt.

9. Optische Faserstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Hülle (4) aus weichem Glas gefertigt ist und einen relativ großen elektro-optischen Effekt erzeugt.

10. Verfahren zur Herstellung einer optischen Faserstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen: Vorbereitung zweier Kernstäbe, die optische Kerne mit verschiedenen optischen Eigenschaften aufweisen, Einführen dieser Kerne in Bohrungen (14, 16) eines inneren Hüllkörpers (10), Formung des Äußeren des Körpers entweder vor oder nach der Einführung in der Weise, daß er nicht kreisförmig (12) ist, Umhüllen des Körpers mit einer im Inneren kreisförmigen Röhre (18), so daß an den nicht kreisförmigen Teilen des Körpers Zwischenräume entstehen, Ziehen der erhaltenden Anordnung und Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den gezogenen Formen des inneren Hüllkörpers und der Röhre mit Elektrodenmaterial.