PL234839B1 - Sprzęgacz światłowodowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest światłowodowy sprzęgacz wykorzystujący mikrostrukturalne światłowody wielordzeniowe.

Sprzęgacze mocy są jednymi z podstawowych komponentów używanych w liniach telekomunikacyjnych opartych na wykorzystaniu włókien optycznych. Rynek telekomunikacyjny, który w ostatnich latach rozwija się silnie w kierunku zwiększenia gęstości transmisji danych, musi uwzględniać wymagania odbiorców w zakresie zorientowania na zwiększenie gęstości przesyłu informacji, funkcjonalność oraz zmniejszenie kosztów instalacji nowych systemów. Sprzęgacze światłowodowe mają za zadanie wprowadzenie mocy optycznej pochodzącej z jednego lub kilku światłowodów wejściowych do jednego lub kilku światłowodów wyjściowych. Sprzęgacze mogą być wykonywane w różnej konfiguracji wejść i wyjść. Najbardziej popularne są sprzęgacze typu X (2 wejścia i 2 wyjścia) a także sprzęgacze typu Y (1 wejście i 2 wyjście/2 wejścia i 1 wyjście). Sprzęgacze takie występują zarówno w wersji symetrycznej jak i niesymetrycznej. Potrzeby rynku warunkują jednak konieczność wytwarzania sprzęgaczy o większej liczbie kanałów. W zależności od potrzeb, sprzęgacz może mieć dowolną liczbę wejść i wyjść, ograniczeniem są zasadniczo możliwości produkcyjne takich sprzęgaczy. W szczególnym przypadku, gdy sprzęgacz ma mniej wejść niż wyjść (w szczególności jedno wejście i N wyjść), staje się dzielnikiem mocy. Kiedy mamy do czynienia z N wejściami i jednym wyjściem, powstaje sumator sygnału optycznego.

Do pełnego rozwoju nowoczesnych sieci dostępowych, zwłaszcza tych określanych mianem sieci typu FTTx (ang. Fibre To The x, np. FTTH - Fibre To The Home), niezbędne są odpowiednio zintegrowane dzielniki i sumatory mocy.

Sieci FTTx są najczęściej budowane w technologii PON ang. Passive Optical Network). Są to sieci typu punkt-wielopunkt, czyli realizowane w logicznej topologii gwiazdy. Topologie fizyczne zależą głównie od rozmieszczenia abonentów: w przypadku zabudowy jednorodzinnej możliwą topologią jest magistrala, w przypadku zabudowy wielorodzinnej najczęstszym rozwiązaniem jest topologia drzewa. W każdym przypadku centralnym punktem sieci są sprzęgacze optyczne, rozdzielające sygnał z urządzenia dystrybucyjnego, tzw. OLT (ang. Optical Line Termination) do urządzeń zakańczających sieć optyczną u odbiorców, tzw. ONT (ang. OpticalNetwork Termination).

Komercyjnie dostępne elementy zapewniające sprzęganie sygnału wykorzystywane obecnie w telekomunikacji wytwarzane są głównie z wykorzystaniem dwóch technologii: zgrzewania światłowodów (ang. FBT - Fused Biconical Tapering) oraz technologii planarnej (ang. PLO - Planar Lightwave Circuit). W przypadku topologii magistrali, stosowane sprzęgacze optyczne są zwykle wykonywane w technologii FBT. W przypadku topologii drzewa, gdy wymagana jest duża liczba portów wyjściowych, stosowane są praktycznie wyłącznie sprzęgacze wykonane w technologii PLC.

Sprzęgacze FBT powstają poprzez zbliżenie do siebie dwóch światłowodów a następnie ich wzajemne zgrzanie i przewężenie do powstania pojedynczego falowodu. Taka konstrukcja powoduje, że w przypadku odpowiednio zbliżonych rdzeni nie można już ich traktować jako oddzielnych kanałów telekomunikacyjnych. Sygnał wchodzący do jednego ramienia sprzęgacza przechodzi do obszaru przewężenia, gdzie zazwyczaj poprzez znaczące obniżenie wymiarów światłowodów, rdzeń może tracić możliwość prowadzenia światła i światło prowadzone jest w całym szkle, a rolę płaszcza przejmuje powietrze. Podczas rozszerzania się przewężonych światłowodów, rdzenie, których średnice również się zwiększają, zaczynają z powrotem prowadzić światło. W takim układzie równania Maxwella rozwiązuje się dla całej struktury, występują tzw. supermody propagujące się jednocześnie w części lub we wszystkich rdzeniach. W zależności od konfiguracji, propagację światła w takiej strukturze można wykorzystać do konstrukcji sumatora lub dzielnika moc y.

Proces wytwarzania sprzęgaczy poprzez zgrzewanie, na którym bazuje technologia FBT, jest dobrze znany m.in. z patentu US 4550974 A, w którym zostały opisane wspomniane sprzęgacze oraz metody ich wytwarzania. Przedstawiony sprzęgacz jest sprzęgaczem symetrycznym typu 2x2, aczkolwiek sprzęgacze asymetryczne, tj. z nierównym podziałem mocy, są również możliwe do wytworzenia. Może on pracować w konfiguracji dzielnika mocy 1x2, jeżeli wykorzystywan y jest tylko jeden z portów wejściowych. Charakteryzuje się dużą odpornością na zmienne warunki występujące w sieciach zewnętrznych, niskim tłumieniem wtrąceniowym oraz małymi odbiciami wstecznymi. Wadą tego typu sprzęgaczy jest to, że maksymalna liczba portów wyjściowych to cztery, ponieważ przy większej liczbie portów trudno uzyskać jest równy podział mocy.

PL 234 839 B1

Technologia planarna PLC, w odróżnieniu od FBT, pozwala na wykonywanie sprzęgaczy większej liczbie portów wyjściowych (od 4 aż do 128), gwarantując przy tym małe wymiary samego produktu oraz wysoką stabilność pracy w pełnym zakresie pasma od 1260-1650 nm.

Wykorzystują one m.in. elementy optyki zintegrowanej. Urządzenia o takiej konstrukcji charakteryzują się relatywnie dużymi stratami, wynikającymi z konieczności transformacji modowej oraz strat wewnętrznych, co skutkuje tym, że wspomniane straty sięgają kilku dB. Dodatkowo, technologia montażu i łączenia elementów optyki zintegrowanej i światłowodów włóknistych wymaga zaawansowanych, kosztownych metod. Konstrukcja sprzęgaczy PLC oraz sposób ich wytwarzania są znane m.in. z patentu US 5745619 A oraz zgłoszenia US 20030091289 A1.

Znane są także konstrukcje sprzęgaczy wykorzystujących światłowody wielordzeniowe, przykładowo z dokumentu JPH04219707. W dokumencie tym wytwarza się wpierw preformę, w której światłowody umieszczone są w matrycy ze szkła o obniżonym współczynniku załamania a następnie z tej preformy powstaje światłowód wielordzeniowy, który dalej modyfikuje się w procesie przewężenia tak, żeby doszło do sprzężenia między rdzeniami.

Znane są też sprzęgacze światłowodowe, realizujące funkcję elementu typu fan-in/fan-out, tj. doprowadzające niezależne sygnały do poszczególnych rdzeni światłowodu wielordzeniowego. Rozwiązanie tego typu jest ujawnione m.in. w zgłoszeniu WO2012177808.

Przewężanie światłowodów wielordzeniowych zostało ujawnione m.in. w dokumencie JPH05299733, gdzie sam światłowód wielordzeniowy, którego rdzenie domieszkowane są domieszkami ziem rzadkich służy do poprawy efektywności wzmocnienia w światłowodach wielordzeniowych, a przewężenie stosuje się w celu zapobiegnięcia niepożądanych odbiciom wstecznym.

Przedstawione parametry obecnie wykorzystywanych sprzęgaczy optycznych są poważną przeszkodą w upowszechnieniu sieci dostępowych, zwłaszcza tych określanych mianem sieci typu FTTx zapewniających wykorzystanie światłowodu na wszystkich etapach transmisji. Dlatego celem wynalazku, jakim jest w pełni światłowodowy sprzęgacz wykorzystujący mikrostrukturalne światłowody wielordzeniowe, w szczególności mający zastosowanie jako sumator i dzielnik mocy, było opracowanie urządzenia, które będzie elementem umożliwiającym optymalny sposób dystrybuowania mocy na dowolną liczbę kanałów. Przy czym, technologia wykonania będąca istotą patentu zakłada wykonanie sprzęgacza na światłowodach włóknistych, co jest znacznie korzystniejsze niż technologia planarna, która jest trudna do zintegrowania z systemami telekomunikacyjnymi opartymi na światłowodach włóknistych. Urządzenie według wynalazku dzięki zastosowanej technologii wytwarzania zapewnia wymagany podział mocy przy zachowaniu niskich strat. Obydwa kryteria, uzyskanie konkretnego podziału mocy i niskie straty przy jej podziale, są kluczowe ze względu na możliwość powszechnego zastosowania. Opracowywany w pełni światłowodowy sprzęgacz daje możliwość obniżenia strat mocy optycznej przy jej podziale nawet poniżej 0,5 dB, teoretyczne straty mogą być równe zeru. Dodatkowo możliwe jest stosowanie opisywanych urządzeń w szerokim zakresie temperatur. Istotną zaletą wynalazku jest możliwość pracy urządzenia w dowolnej konfiguracji, tj. zarówno dzielnika jak i sumatora mocy a także sprzęgacza MxN. Dodatkowo możliwość oddziaływania na dzielnik/sumator/sprzęgacz stwarza możliwość do wykorzystania urządzenia jako przełącznik optyczny.

Wraz z wynalezieniem światłowodów fotonicznych, zwanych także mikrostrukturalnymi, znacznie poszerzyły się możliwości kształtowania modów w światłowodach. Dzięki możliwości różnicowania geometrii, która w przypadku światłowodów mikrostrukturalnych oznacza manipulowanie aranżacją i właściwościami otworów występujących w strukturze, można uzyskać właściwości włókna niemożliwe do osiągnięcia z użyciem konwencjonalnych światłowodów. Są to np. jednomodowość w bardzo szerokim zakresie spektralnym, wysoka dwójłomność, zwiększona czułość na ciśnienie, rozciąganie i wiele innych. Stopień wpływu otworów powietrznych na charakterystykę modów może nie ujawniać się w propagacji światła bez oddziaływania czynników zewnętrznych, natomiast może znacząco poprawiać pracę włókna przy występowaniu dodatkowych, zewnętrznych czynników. Przykładem takiego zastosowania otworów są np. włókna nieczułe na zgięcia, w których światłowód posiada rdzeń otoczony otworami powietrznymi. Taki światłowód zaprezentowany jest m.in. w artykule „Low Bending Loss Single-Mode Hole-Assisted Fiber autorstwa Toshiki Taru i innych, opublikowany w SEI Technical Review 75 (2012). Zalety tego typu włókna ujawniają się przy zgięciu - w przypadku światłowodu, którego rdzeń nie jest otoczony otworami, przy zgięciu występują znaczące straty. W przypadku izolacji poprzez otwory powietrzne, możliwość „wypływania modu” i wypromieniowania mocy modu do płaszcza jest praktycznie niemożliwa dzięki występowaniu dużego skoku współczynnika załamania w strukturze (współczynnik załamania dla obszaru otworów przyjmuje się jako współczynnik załama

PL 234 839 B1 nia powietrza, chociaż oczywiście otwory mogą zostać wypełnione różnego rodzaju substancjami). Tym samym, obecność otworów nie wpływa znacząco na takie właściwości jak dyspersja czy tłumienie, bo znajdują się one relatywnie daleko od rdzenia, ale może wpływać na charakter propagacji przy czynnikach zewnętrznych.

Otwory powietrzne w światłowodach mikrostrukturalnych, bez ich aktywnego uczestniczenia w propagacji (tak jak to się dzieje np. w światłowodach LMA-8), są także wykorzystywane w konstrukcji światłowodów wielordzeniowych. Dzięki zapewnieniu otoczenia rdzeni przez otwory powietrzne, praktycznie do zera ograniczone jest przenikanie mocy między poszczególnymi rdzeniami - nie występują tzw. przesłuchy. Przy czym, otwory mogą powodować izolację rdzeni, co oznacza, że propagacja mocy w każdym rdzeniu jest praktycznie niezależna. Rdzenie mogą być również otoczone otworami tak, że modów nie da się przydzielić do poszczególnych rdzeni - w nomenklaturze mówi się, że rdzenie są „sprzężone” a w strukturze propagują się supermody. To, czy mamy do czynienia z izolowanymi czy sprzężonymi rdzeniami, zależy od parametrów materiałowych i geometrycznych struktury. W większości przypadków zmniejszanie otworów i zbliżanie rdzeni sprzyja propagacji supermodów i tym samym sprzęgania się mocy między rdzeniami.

Na szerokie zastosowanie światłowodów mikrostrukturalnych wpływa także możliwość skorzystania z ich właściwości poprzez modyfikację parametrów np.: zasklepianie otworów, przewężanie włókien, wypełnianie otworów. W ten sposób możliwa jest zmiana warunków propagacji po wytworzeniu światłowodu.

O ile technologia zasklepiania otworów jest znana, to nie jest znane kontrolowane wykorzystanie tego zjawiska do realizacji sprzęgania mocy optycznej między rdzeniami światłowodu wielordzeniowego.

Przykładowo, z patentu US 6631234 B1 znana jest możliwość przetwarzania włókien z użyciem podgrzewania i przewężania ukierunkowanego na możliwość uzyskania sprzęgaczy opartych na światłowodach fotonicznych. Sprzęgacz konstruowany jest z użyciem co najmniej dwóch światłowodów fotonicznych. Rozpatrywane są światłowody fotoniczne jednordzeniowe. Zjawisko zasklepiania się rdzeni wskazywane jest jako takie, które „osłabia lub niszczy różnicę współczynników załamania między płaszczem a rdzeniem”. Ponadto, kontrolowanie zróżnicowania rozmiaru otworów powietrznych i zmiana średnicy światłowodu może być wykorzystane do modyfikacji dwójłomności światłowodu.

Zasklepianie otworów w światłowodach fotonicznych jest wykorzystane także do spawania światłowodów mikrostrukturalnych. Zjawisko zasklepiania się otworów jest postrzegane jako problem, ponieważ powoduje straty na spawie. Zjawisko to można wykorzystać (np. gradientowe zasklepianie otworów) albo zniwelować. W większości jednak rozważana jest technologia spawania na jednordzeniowych światłowodach fotonicznych.

Przykładowo, w zgłoszeniu patentowym US 20080037939 A1 wynalazcy patentują proces przewężenia jednordzeniowych włókien fotonicznych, w którym wykorzystują gradientowe zasklepianie otworów w celu zmniejszenia strat na połączeniu (spawie).

Z kolei w zgłoszeniu patentowym US 20060067632 A1 zaprezentowany jest sposób spawania jednordzeniowych włókien fotonicznych charakteryzujących się małym rdzeniem, w którym sposób wykonania spawu jest zorientowany na jak najmniejsze zapadanie otworów w celu uzyskania jak najmniejszych strat.

Sposób spawania jednordzeniowych włókien fotonicznych znany jest także z patentu US 7609928 B2, w którym zapadnięcie otworów jest wskazane jednoznacznie jako przyczyna strat.

Wykorzystanie zapadania się otworów w trakcie przetwarzania (spawania, przewężania itp.) mikrostrukturalnych światłowodów wielordzeniowych może być wykorzystane jako zjawisko pożądane w przypadku konstrukcji różnego typu czujników.

Przykładowo, w zgłoszeniu patentowym US 20090052852 A1 zaprezentowane jest zasklepienie otworów na przewężeniach jednordzeniowych światłowodów mikrostrukturalnych. W wynalazku tym dąży się do całkowitego zapadnięcia otworów, dzięki czemu mody (prowadzone w rdzeniu i płaszczu) mogą ze sobą interferować. W ten sposób tworzony jest osobliwy interferometr Macha-Zehndera.

Analogiczne rozwiązanie, w którym rejony spawów gdzie otwory są zasklepione, a mody płaszczowe oraz mod prowadzony w rdzeniu są dwoma ramionami (promieniami) inte rferometru znane jest z patentu EP 1939659 B1.

Przesłanki do wykorzystania światłowodów wielordzeniowych do realizacji podziału mocy znane są min. z artykułów „Coupling Characteristics of Multicore Photonic Crystal Fiber-Based 1x4 Power Splitters” autorstwa S. K. Varshney, K. Saitoh, R. K. Sinha i M. Koshiba (Journal of Lightwave TechnoPL 234 839 B1 logy, Vol. 27, 2009) oraz „Photonic Crystal Fiber Based 1xN Intensity and Wavelength Splitters/Couplers” autorstwa D. Elbaz, D. Malka i Z. Zalevsky (Electromagnetics 32, 2012).

W pierwszym z artykułów przedstawione są teoretyczne rozważania w kontekście podziału mocy z rdzenia centralnego na cztery sąsiednie rdzenie w mikrostrukturalnym światłowodzie wielordzeniowym. Przy czym zaproponowana koncepcja dotyczy światłowodu wielordzeniowego, w którym otwory powietrzne aktywnie uczestniczą w mechanizmie propagacji, a nie jedynie zapewniają izolację rdzeni od siebie. Ze względu na geometrie zaproponowanej struktury moc będzie się sprzęgać inaczej do rdzeni znajdujących się w osi poziomej niż do rdzeni znajdujących się w osi pionowej, dlatego wprowadzone są dodatkowe małe otwory przy rdzeniach, aby moc sprzęgała się symetrycznie. Przedstawiona koncepcja zakłada spawanie zaproponowanego światłowodu wielordzeniowego do światłowodu jednordzeniowego, przy czym występowanie zjawiska zasklepiania otworów nie jest w ogóle poruszane przez autorów. Zastosowanie zasklepienia otworów w powyższych przypadkach nie jest - uzasadnione, ze względu na aktywny udział otworów w prowadzeniu światła. Zasklepienie otworów spowodowałoby, że sygnał nie będzie dalej prowadzony w kontrolowany sposób. Propozycja podziału mocy z wykorzystaniem tego wynalazku jest opatrzona przez autorów komentarzem o występowaniu silnej zależności proporcji podziału mocy od polaryzacji.

W drugim z artykułów mamy do czynienia z teoretycznymi rozważaniami dotyczącymi wykorzystania specjalnie zaprojektowanej struktury wielordzeniowego światłowodu mikrostrukturalnego, dzięki której przewidywane jest, że mody z jednego rdzenia będą się po jakiejś odległości sprzęgać do innych rdzeni. Przedstawione rozwiązanie nie wykorzystuje zasklepiania otworów i możliwość wykorzystania/zniwelowania tego zjawiska nie jest dyskutowana. Rdzenie w prezentowanym projekcie nie są izolowane, a ich sprzęganie jest celowe.

Światłowodowy sprzęgacz według wynalazku umożliwia efektywne sprzęganie mocy optycznej dzięki zastosowaniu kontrolowanego zasklepiania na odcinku przynajmniej 300 μm otworów w strukturze światłowodu wielordzeniowego. Jako podstawowe medium wykorzystywany jest światłowód wielordzeniowy o rdzeniach izolowanych osiowymi otworami. Dzięki otworom jest ponadto możliwe teoretycznie bezstratne wprowadzenie i wyprowadzenie światła do sprzęgacza.

Światłowodowy sprzęgacz według wynalazku w podstawowej konfiguracji, zawiera światłowód wielordzeniowy połączony z jednej strony z jednordzeniowym światłowodem wejściowym, korzystnie standardowym jednomodowym, a z drugiej jednordzeniowym światłowodem wyjściowym, korzystnie standardowym jednomodowym, dołączonym do innego rdzenia światłowodu wielordzeniowego. Światłowód wielordzeniowy stanowi mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy a jego rdzenie są izolowane osiowymi otworami. Otwory te są zasklepione w całości lub w części na odcinku przynajmniej 300 μm, dzięki czemu uzyskuje się sprzężenie rdzeni. Otwory światłowodu mikrostrukturalnego mogą być wypełnione powietrzem. Korzystnie ich zasklepienie jest całkowite. Również korzystnie wykorzystuje się światłowód mikrostrukturalny mający w warunkach braku zasklepienia otworów izolację rdzeni mniejszą lub równą -10 dB.

Korzystnie sprzęgacz ma przynajmniej dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe i dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe.

Alternatywnie sprzęgacz ma jeden jednordzeniowy światłowód wejściowy i siedem jednordzeniowych światłowodów wyjściowych, zaś mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy ma siedem rdzeni. Alternatywnie sprzęgacz ma siedem jednordzeniowych światłowodów wejściowych i siedem jednordzeniowych światłowodów wyjściowych lub dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe i siedem jednordzeniowych światłowodów wyjściowych albo dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe i dwa jednordzeniowe światłowody wyjściowe. Światłowody wejściowe i światłowody wyjściowe można umieścić w kapilarze. Korzystnie są dopasowane do rdzeni mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego przez przewężenie lub przetrawienie.

Odcinek na którym otwory są zasklepione korzystnie może być przewężony, w zakresie od 0 do 95% wymiarów poprzecznych włókna. Przez zasklepienie bez przewężenia rozumie się tutaj taką sytuację, w której zasklepiane są otwory, natomiast nie jest przykładana żadna dodatkowa siła w celu przewężenia światłowodu (wymiary zewnętrzne światłowodu zmniejszą się w wyniku zasklepienia otworów, natomiast nie zmniejszą się wymiary rdzeni - inaczej przy przewężeniu, gdzie wymiary rdzeni będą się zmniejszać).

Podział mocy odbywa się tak, że sygnał ze światłowodu pojedynczego przechodzi do jednego z rdzeni mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego, korzystnie środkowego i ze względu na izolację rdzeni, sygnał jest prowadzony tym rdzeniem, aż do miejsca przewężenia i/lub zasklepienia

PL 234 839 B1 otworów mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego. W miejscu przewężenia i/lub zasklepienia otworów mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego izolacja rdzeni jest zmniejszona poprzez zwiększanie przesłuchu pomiędzy rdzeniami, realizowane poprzez dobór parametrów procesu przewężania i/lub zasklepiania otworów, który może zostać wykonany np. korzystnie na spawarce światłowodowej. Długość odcinków światłowodu wielordzeniowego poza strefami przewężenia właściwego i stref przejściowych i/lub zasklepienia otworów ma mniejszy wpływ na działanie sprzęgacza i efektywny podział mocy.

W obszarze zasklepionych otworów i/lub przewężonego włókna rdzenie nie są izolowane i występują tam supermody. Tym samym, dzięki zmniejszeniu izolacji rdzeni w wyniku zasklepienia otworów i/lub dzięki zbliżeniu rdzeni do siebie, które występuje dzięki przewężeniu, a rdzenie znajdujące się koło siebie są sprzężone (przesłuch pomiędzy rdzeniami wzrasta), następuje przejście od pracy w trybie rdzeni izolowanych do rdzeni sprzężonych.

Dzięki temu moc, która była prowadzona w jednym rdzeniu rozdziela się, korzystnie na wszystkie rdzenie. Przewężenie jest korzystnie dłuższe niż 300 μm i/lub otwory na tym odcinku są zasklepione, a od długości i stopnia przewężenia właściwego i/lub stopnia zasklepienia otworów, zależy stopień wymiany mocy; przy czym można znaleźć taką długość i stopień przewężenia/stopień zasklepie nia otworów, dla którego podział mocy na wszystkie rdzenie będzie korzystnie równy.

Przy czym przez stopień przewężenia właściwego rozumiemy procentowe zmniejszenie się wymiarów poprzecznych włókna, przy czym korzystnie, gdy wymiary te zmniejszają się jednorodnie. Długość odcinka przewężonego dobierana jest korzystnie eksperymentalnie ze zorientowaniem na pożądany podział mocy.

W zależności od projektu mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego może zostać zrealizowany dowolny podział MxN. Dla osiągnięcia różnego rodzaju efektów nie jest konieczne całkowite zasklepienie rdzeni. Dodatkowo, zróżnicowany podział mocy na poszczególne rdzenie może być zrealizowany poprzez wprowadzenie oddziaływania zewnętrznego, którym może być: temperatura, naprężenia (rozciągnie, ściskanie, skręcanie, zginanie i inne), ciśnienie i inne. Bezpośredni wpływ na podział mocy w wyniku przewężania i/lub zasklepiania otworów ma także projekt włókna wielordzeniowego. Sprzężenie między rdzeniami a co za tym idzie podział sygnału (jego mocy i/lub długości fali) może być też zmieniany poprzez zmianę długości przewężenia (rozciąganie) i/lub naprężenia (ściskanie, zginanie, skręcanie) i/lub temperaturę, w szczególności poprzez nawinięcie włókna światłowodu na strukturę piezoelektryka albo poprzez mechaniczne urządzenie odkształcające włókno.

Na odcinku przejściowym przewężenia wymiary poprzeczne światłowodu (średnica płaszcza, rdzeni i otworów) są zmniejszone w taki sposób, że pomiędzy odcinkami przejściowymi znajduje się odcinek przewężenia właściwego o projektowanym stopniu przewężenia. Zmniejszanie się średnic otworów oraz zbliżenie się do siebie rdzeni oraz redukcja średnicy rdzeni powoduje zmianę w charakterze propagacji, tzw. zredukowanie izolacji rdzeni, co skutkuje możliwością przeniknięcia mocy z dowolnego rdzenia/rdzeni do pozostałych rdzeni dzięki powstaniu supermodów. W odcinku właściwym przewężenia otwory są całkowicie zasklepione lub ich średnice korzystnie pozostają stałe.

W zależności od pożądanego podziału mocy, istnieje możliwość regulacji podziału poprzez dobór średnic zmniejszonych otworów oraz dobór długości odcinków przewężonych (przejściowych i właściwych) oraz stopnia przewężenia właściwego. Dla danego projektu włókna istnieje taka kombinacja parametrów, która umożliwia równy podział mocy. Utrwalenie podziału mocy uzyskanego w obszarze przewężenia wynika z faktu „zamrożenia” struktury modowej przy przejściu przez odcinek przejściowy do odcinka z izolowanymi rdzeniami. Niskie straty osiągane w wynalazku są rezultatem ciągłego pobudzania supermodów, które jest realizowane właśnie poprzez charakterystyczne dla wynalazku przewężenie na światłowodzie wielordzeniowym i/lub zasklepienie otworów. Zasklepienie otworów na spawie daje również urządzenie działające jako dzielnik, ale straty są zazwyczaj większe.

Urządzenie według wynalazku może być również wykorzystane w następujący sposób. Gdy w światłowodzie wejściowym propagują się przykładowo dwie długości fali, dla każdej z nich istnieje inna droga, po której dana długość fali będzie znajdować się całkowicie w jednym z dwóch rdzeni światłowodu wielordzeniowego, w szczególności światłowodu dwurdzeniowego. Można zatem dobrać takie parametry przewężenia i/lub zasklepienia otworów, że będzie możliwe rozdzielenie dwóch długości fali, które propagowały się w światłowodzie wejściowym na osobne rdzenie światłowodu wielordzeniowego, a następnie na światłowody wyjściowe. Taka sama zasada działania rozdzielenia długości fali na poszczególne rdzenie może być zaaplikowana do większej liczby rdzeni niż podane w powyższym przykładzie dwa i dla większej ilości długości fali.

PL 234 839 B1

W szczególnych zastosowaniach, korzystnie gdy sygnał odbiera się tylko z jednego wyjścia. Sytuacją taką jest np. chęć odfiltrowania pewnych długości fali zamiast ich rozdzielenia. Zasada działania urządzenia nie ulega tu zmianie, zmienia się jedynie cel zastosowania elementu. W przypadku odfiltrowywania długości fali można skorzystać z jednego z kilku światłowodów na wyjściu, pozostawiając pozostałe jako niewykorzystane lub na wyjściu dospawać tylko jeden światłowód. Dospawanie jednego światłowodu na wyjściu jest korzystne z technologicznego punktu widzenia. Efektywne filtrowanie długości fali ze spektrum może być także zrealizowane poprzez połączone szeregowo przewężki o różnych parametrach przewężenia

Korzystnie gdy włókno światłowodowe nawinięte lub zamontowane jest na element odkształcający włókno światłowodowe lub zmieniający jego temperaturę, w szczególności na strukturę piezoelektryka, albo mechanicznego urządzenia odkształcającego włókno światłowodowe, co pozwala zmieniać długość przewężenia, naprężenia na nim występujące powodując tym samym przełączanie sygnału pomiędzy rdzeniami, urządzenie działa tym samym w funkcji przełącznika optycznego.

Możliwe jest takie dobranie parametrów przewężania, żeby na wyjściu otrzymywać kontrolowany % mocy w stosunku do mocy wejściowej - urządzenie działa wtedy w funkcji tłumika. Taki element może mieć zastosowanie m.in. we wnękach rezonansowych laserów do przestrajania dobroci wnęki rezonatora (realizacja elementu typu Q switch).

Przedstawiona zasada działania sprzęgacza może zostać korzystnie odwrócona w następujący sposób. Wiązka sygnałów optycznych zostaje wprowadzona do światłowodów, które są dołączone do światłowodu wielordzeniowego z izolowanymi rdzeniami. Na obszarze nieprzewężonym propagacja nie zmienia charakteru w stosunku do propagacji w światłowodach wejściowych. W obszarze przewężenia i/lub zasklepienia otworów powietrznych mamy do czynienia z przejściem od propagacji w trybi e izolowanych rdzeni do pracy w trybie sprzężonych rdzeni. Powstają supermody, w wyniku czego następuje złączenie sygnałów biegnących wcześniej niezależnie. Do światłowodu wielordzeniowego dołączany jest co najmniej jeden światłowód jednordzeniowy. W światłowodzie/światłowodach wyjściowych propaguje się w ten sposób połączony sygnał z rdzeni wejściowych, z adekwatną stratą mocy. Jest to zatem konfiguracja „lustrzana” do konfiguracji dzielnika, zwana dalej sumatorem, nie wymagająca zmian konstrukcyjnych i/lub technologicznych w układzie, stosowana jest natomiast zamiana wejście-wyjście. Zastosowanie tego typu konfiguracji może być następujące. Gdy w każdym ze światłowodów składających się na światłowody wejściowe propaguje się inna długość fali, na wyjściu w światłowodzie/światłowodach wyjściowych otrzymujemy zmieszane sygnały, w jednym światłowodzie propaguje się sygnał o kilku długościach fali.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony szczegółowo w przykładach i rysunkach, które to jednak nie wyczerpują możliwych konfiguracji wynalazku wynikających z przedstawionej zasady działania.

Fig. 1 przedstawia korzystny wariant wynalazku widok połączenia standardowego jednordzeniowego światłowodu wejściowego 1a, z widocznym przekrojem 1A-1A z mikrostrukturalnym światłowodem wielordzeniowym 2 na którym widoczne jest wykonane przewężenie, który to mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy 2 jest następnie przyłączany do wiązki jednordzeniowych światłowodów wyjściowych 1b z widocznym przekrojem 3A-3A - rysunek bez zachowania proporcji.

Fig. 2 przedstawia zbliżenie na obszar przewężenia mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego, również bez zachowania proporcji, w którym przekrój A-A dotyczy nieprzewężonego mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego, przekrój B-B dotyczy przewężonego mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego z częściowo zasklepionymi otworami, przekrój C-C obrazuje przewężony mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy z całkowicie zasklepionymi otworami.

Fig. 3 przedstawia przewężkę na światłowodzie wielordzeniowym, gdzie odcinek a to obszar światłowodu nieprzewężonego o średnicy d1, odcinek b to obszar przejściowy zmniejszającej się/zwiększającej się średnicy przewężenia, odcinek c to obszar właściwy przewężenia scharakteryzowany przez średnicę d2.

Fig. 4 przedstawia przekrój standardowego jednordzeniowego światłowodu z rdzeniem 4 o średnicy d3 i płaszczem 5 o średnicy d4.

Fig. 5 przedstawia przykładowy mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy - siedmiordzeniowy bez przewężenia z rdzeniami 4 o średnicach d5, płaszczu 5 o średnicy d6 oraz otworach powietrznych 6 o średnicach d7, który może być wykorzystany do konstrukcji sprzęgacza według wynalazku.

PL 234 839 B1

Fig. 6 przedstawia mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy z częściowo zasklepionymi otworami 6 o średnicach d8, mający zmniejszone rdzenie 4 o średnicach d9 i zmniejszony płaszcz 5 o średnicy d10.

Fig. 7 przedstawia mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy z całkowicie zasklepionymi otworami, charakteryzujący się zmniejszonymi rdzeniami 4 o średnicach d11 oraz zmniejszonym płaszczem 5 o średnicy d12.

Fig. 8 przedstawia wiązkę standardowych jednomodowych światłowodów umieszczone w kapilarze 7, w którym widoczne są rdzenie 4 światłowodów jednomodowych o średnicach d13, płaszcze 5 światłowodów jednomodowych o średnicach d14, średnica wewnętrzna kapilary d15.1 oraz średnica zewnętrzna kapilary d15.2).

Fig. 9 przedstawia korzystny wariant wynalazku pracującego w funkcji sprzęgacza światłowodowego typu NxN.

Fig. 10 przedstawia korzystny wariant wynalazku z dwoma wejściami (wyjściami) i siedmioma wyjściami (wejściami), na którym w przekroju 4A-4A oznaczono pręciki szklane 8 będące wypełnieniem geometrycznym kapilary 7.

Fig. 11 przedstawia przykładowy światłowód mikrostrukturalny dwurdzeniowy bez przewężenia z rdzeniami 4 o średnicach d5, płaszczu 5 o średnicy d6 oraz otworach powietrznych 6 o średnicach d7, który może być wykorzystany do konstrukcji wynalazku.

Fig. 12 przedstawia korzystny wariant wynalazku z dwoma jednordzeniowymi światłowodami wejściowymi 1a, i dwoma jednordzeniowymi światłowodami wyjściowymi 1b.

P r z y k ł a d 1

Sprzęgacz według wynalazku zawiera światłowód wejściowy 1a, który jest następnie przyłączony do światłowodu 2 mającego postać mikrostrukturalnego światłowodu siedmiordzeniowego, który jest przyłączony do wiązki siedmiu światłowodów wyjściowych 3.

Sygnał propagowany w standardowym jednordzeniowym światłowodzie jednomodowym 1a, SMF-28e+ firmy Corning, jest przekazywany do środkowego rdzenia mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego 2.

Światłowód jednordzeniowy 1a jest połączony ze światłowodem wielordzeniowym 2 korzystnie poprzez spawanie, korzystnie z użyciem spawarki (korzystnie spawarki żarnikowej lub łukowej).

Sygnał po przejściu do światłowodu wielordzeniowego 2 propaguje się na odcinku (a) nadal środkowym rdzeniem aż do momentu przewężenia (b, c). Na odcinku (b) przewężenia o długości korzystnie nie krótszej niż 5 mm następuje zmniejszanie się wymiarów poprzecznych światłowodu: średnicy płaszcza 5, rdzeni 4 i otworów 6.

Zmniejszanie się średnic otworów 6 powoduje zmianę w charakterze propagacji, tzw. zredukowanie izolacji rdzeni, co skutkuje możliwością przeniknięcia mocy z rdzenia środkowego do pozostałych rdzeni dzięki powstaniu supermodów. Tym samym, następuje przejście od propagacji w trybie rdzeni izolowanych do pracy w trybie rdzeni sprzężonych. Równy podział mocy na wszystkie rdzenie zostaje zrealizowany głównie na odcinku (c), w którym otwory są całkowicie zasklepione, ale także na odcinku (b), w którym średnice otworów maleją/rosną.. Długość odcinka (c) wynosi 5 mm. Po odcinku (c) mamy do czynienia ponownie ze strefą przejściową przewężenia (b). Moc w każdym rdzeniu propaguje się dalej niezależnie, dzięki występowaniu otworów 6. Na odcinku (a) po przejściu przez przewężenie jest zatem siedem rdzeni 4, w których propaguje się proporcjonalna ilość mocy. Dzięki występowaniu otworów powietrznych 6 sygnał z jednego rdzenia nie ma wpływu na propagację sygnału w innych rdzeniach, mamy zatem z powrotem do czynienia z propagacją w trybie izolowanych rdzeni. Światłowód wielordzeniowy, w którego siedmiu rdzeniach propaguje się sygnał jest dołączany do wiązki pojedynczych światłowodów jednomodowych 3, dowolną znaną metodą, korzystnie poprzez spawanie. Po przejściu przez wiązkę pojedynczych światłowodów 3, uzyskujemy siedem sygnałów w niezależnych światłowodach jednomodowych, które mogą być skierowane do poszczególnych odbiorców, a pochodziły z jednego jednomodowego jednordzeniowego światłowodu wejściowego 1a.

Przewężone odcinki (b, c) posiadają wartości b = 5 mm i c = 5mm, stopień przewężenia światłowodu wielordzeniowego wynosi 20% (do 100 μm średnicy na odcinku (c), przy parametrach światłowodu wielordzeniowego:

Średnica rdzenia d5 = 6,5 μm

Średnica płaszcza d6 = 125 μm

Średnica otworów d7 = 5,8 μm

Stała sieci Λ = 8,2 μm

PL 234 839 B1

P r z y k ł a d 2

W korzystnym wariancie wykonania, którym sprzęgacz według wynalazku użyty jest do podziału mocy z dwóch światłowodów wejściowych 1a do wiązki 3 siedmiu jednordzeniowych światłowodów wyjściowych 1b. W przykładzie tym wykorzystywany jest mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy 2. Jednomodowe światłowody jednordzeniowe 1a, 1b to światłowody SMF-28e+ firmy Corning.

Dwa światłowody jednordzeniowe 1a są połączone ze światłowodem wielordzeniowym 2 poprzez spawanie, z użyciem spawarki (spawarki żarnikowej lub łukowej). Przy czym każdy z wiązki światłowodów jednordzeniowych połączony jest z innym rdzeniem światłowodu wielordzeniowego. Sygnał po przejściu do światłowodu wielordzeniowego 2 propaguje się na odcinku (a) nadal dwoma rdzeniami aż do momentu przewężenia (b, c). Na odcinku (b) przewężenia o długości nie krótszej niż 5 mm a wymiary poprzeczne światłowodu: średnice płaszcza 5, rdzeni 4 i otworów 6 są zmniejszone.

Zmniejszanie się średnic otworów 6 powoduje zmianę w charakterze propagacji, tzw. zredukowanie izolacji rdzeni, co skutkuje możliwością przeniknięcia mocy z pobudzonych początkowo dwóch rdzeni do pozostałych rdzeni dzięki powstaniu supermodów. Tym samym, następuje przejście od propagacji w trybie rdzeni izolowanych do pracy w trybie rdzeni sprzężonych. Równy podział mocy na wszystkie rdzenie zostaje zrealizowany głównie na odcinku (c), w którym otwory są całkowicie zasklepione, ale także na odcinku (b), w którym średnice otworów maleją/rosną.

Długość odcinka (c) wynosi 7 mm. Po odcinku (c) mamy do czynienia ponownie ze strefą przejściową przewężenia (b). Moc w każdym rdzeniu propaguje się dalej niezależnie, dzięki występowaniu otworów 6. Na odcinku (a) po przejściu przez przewężenie jest zatem siedem rdzeni 4, w których propaguje się proporcjonalna ilość mocy. Dzięki występowaniu otworów powietrznych 6 sygnał z jednego rdzenia nie ma wpływu na propagację sygnału z innych rdzeni, mamy zatem z powrotem do czynienia z propagacją w trybie izolowanych rdzeni. Światłowód wielordzeniowy, w którego siedmiu rdzeniach propaguje się sygnał jest dołączany do wiązki 3 pojedynczych jednordzeniowych światłowodów jednomodowych. Połączenie następuje poprzez spawanie, a sposób wykonania takiego urządzenia i jego złączenia ze światłowodem wielordzeniowym jest znany i opisany wyczerpująco w literaturze. Po przejściu przez wiązkę 3 jednordzeniowych światłowodów jednomodowych 3, uzyskujemy siedem sygnałów w niezależnych jednordzeniowych światłowodach jednomodowych 1b, które mogą być skierowane do poszczególnych odbiorców, a pochodziły z dwóch jednordzeniowych światłowodów jednomodowych 1a.

Przewężone odcinki (b, c) posiadają wartości b = 5 mm i c = 7 mm stopień przewężenia wynosi 20% (do 100 ąm średnicy na odcinku (c)), a parametry światłowodu wielordzeniowego są następujące:

Średnica rdzenia d5 = 6,5 ąm

Średnica płaszcza d6 = 125 ąm

Średnica otworów d7 = 5,8 ąm

Stała sieci Λ = 8,2 ąm

P r z y k ł a d 3

W korzystnym wariancie wykonania, przedstawionym na Fig. 9, w którym wynalazek jest użyty do sprzęgania mocy z każdego z siedmiu światłowodów wejściowych 1a do każdego z wiązki 3 siedmiu światłowodów wyjściowych 1b wykorzystywany jest mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy 2. Sygnał propagowany w standardowych jednordzeniowych światłowodach jednomodowych 1a, SMF-28e+ firmy Corning, jest przekazywany do rdzeni mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego 2.

Światłowody jednordzeniowe 1a są połączone ze światłowodem wielordzeniowym 2 poprzez spawanie, z użyciem spawarki (spawarki żarnikowej lub łukowej).

Sygnały po przejściu do światłowodu wielordzeniowego 2 propagują się na odcinku (a) nadal niezależnie rdzeniami światłowodu wielordzeniowego aż do momentu przewężenia (b, c). Na odcinku (b) przewężenia o długości korzystnie nie krótszej niż 5 mm następuje zmniejszanie się wymiarów poprzecznych światłowodu: średnicy płaszcza 5, rdzeni 4 i otworów 6. Zmniejszanie się średnic otworów 6 powoduje zmianę w charakterze propagacji, tzw. zredukowanie izolacji rdzeni, co skutkuje możliwością przenikania sygnału pomiędzy rdzeniami rdzeni dzięki powstaniu supermodów. Tym samym, następuje przejście od propagacji w trybie rdzeni izolowanych do pracy w trybie rdzeni sprzężonych. Wymieszanie sygnałów pomiędzy rdzeniami zostaje zrealizowane głównie na odcinku (c), w którym otwory są całkowicie zasklepione, ale także na odcinku (b), w którym średnice otworów maleją/rosną. Długość odcinka (c) wynosi 7 mm. Po odcinku (c) mamy do czynienia ponownie ze strefą przejściową przewężenia (b). Moc w każdym rdzeniu propaguje się dalej niezależnie, dzięki występowaniu otwo

PL 234 839 B1 rów 6. Na odcinku (a) po przejściu przez przewężenie jest zatem siedem rdzeni 4, w których propaguje się proporcjonalna ilość mocy. Dzięki występowaniu otworów powietrznych 6 sygnał z jednego rdzenia nie ma wpływu na propagację sygnału z innych rdzeni, mamy zatem z powrotem do czynienia z propagacją w trybie izolowanych rdzeni. Światłowód wielordzeniowy, w którego siedmiu rdzeniach propaguje się sygnał jest dołączany do wiązki światłowodów jednomodowych 3. Połączenie następuje poprzez spawanie, a sposób wykonania takiego urządzenia i jego złączenia ze światłowodem wielordzeniowym jest znany i opisany wyczerpująco w literaturze. Po przejściu przez wiązkę światłowodów jednomodowych 3, na każdym z nich uzyskujemy siedem sygnałów w niezależnych światłowodach jednomodowych, które mogą być skierowane do poszczególnych odbiorców a zawierają informacje z wszystkich siedmiu światłowodów wejściowych.

Przewężone odcinki (b, c) mają wymiary b = 5 mm i c = 7 mm, stopień przewężenia wynosi 20% (do 100 μm średnicy na odcinku (c)), a parametry światłowodu są następujące

Średnica rdzenia d5 = 6,5 μm

Średnica płaszcza d6 = 125 μm

Średnica otworów d7 = 5,8 μm

Stała sieci Λ = 8,2 μm

P r z y k ł a d 4

W innym korzystnym wariancie wykonania, przedstawionym na Fig. 12, w którym wynalazek jest użyty do przełączania mocy pomiędzy dwa światłowody wyjściowe wykorzystywany jest mikrostrukturalny światłowodów wielordzeniowy 2. W tym przykładzie wykonania może to być światłowód dwurdzeniowy przedstawiony na Fig. 11. Sygnał propagowany w standardowym jednordzeniowym światłowodzie jednomodowym 1a, SMF-28e+ firmy Corning, jest przekazywany do jednego z rdzenia mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego 2.

Światłowód jednordzeniowy 1a jest połączony ze światłowodem wielordzeniowym 2 poprzez spawanie, z użyciem spawarki (spawarki żarnikowej lub łukowej). Sygnał po przejściu do światłowodu wielordzeniowego 2 propaguje się na odcinku (a) nadal rdzeniem, do którego jest przyspawany światłowód wielordzeniowy aż do momentu przewężenia (b, c). Na odcinku (b) przewężenia o długości nie krótszej niż 6 mm następuje zmniejszanie się wymiarów poprzecznych światłowodu: średnicy płaszcza 5, rdzeni 4 i otworów 6. Zmniejszanie się średnic otworów 6 powoduje zmianę w charakterze propagacji, tzw. zredukowanie izolacji rdzeni, co skutkuje możliwością przeniknięcia mocy z rdzenia w którym początkowo był sygnał do drugiego rdzenia dzięki powstaniu supermodów. Tym samym, następuje przejście od propagacji w trybie rdzeni izolowanych do pracy w trybie rdzeni sprzężonych. W zależności od długości przewężenia sygnał może być rozdzielony pomiędzy rdzenie w dowolnym stosunku. Dla długości przewężenia (strefy właściwej) wynoszącej 10 mm, sygnał będzie propagował się tylko w rdzeniu, do którego dospawany był światłowód jednordzeniowy. Dla długości przewężenia (strefy właściwej) wydłużonej o 8 mm, sygnał przejdzie całkowicie do sąsiedniego rdzenia. Wartości pośrednie odpowiadają sytuacji, w której moc propaguje się w obu rdzeniach w różnych stosunkach. Mając do dyspozycji piezoelektryk, na którym jest nawinięte włókno wielordzeniowe 2, możemy zmieniać długość przewężenia powodując tym samym przełączanie sygnału pomiędzy rdzeniami, urządzenie działa w funkcji przełącznika optycznego.

Przewężone odcinki (b, c) mają wymiary: b = 6 mm i c = 10 mm, stopień przewężenia wynosi 30%, a parametry wykorzystanego w przykładzie światłowodu dwurdzeniowego są następujące:

Średnica rdzenia d5 = 6,6 μm

Średnica płaszcza d6 = 125 μm Średnica otworów d7 = 6,6 μm Stała sieci Λ =7,6 μm

P r z y k ł a d 5

W korzystnym wariancie wykonania, przedstawionym na Fig. 12, w którym wynalazek jest użyty do rozdzielenia dwóch wejściowych długości fali na poszczególne dwa światłowody wyjściowe, wykorzystywany jest mikrostrukturalny światłowodów wielordzeniowy 2. W tym przykładzie wykonania może to być światłowód dwurdzeniowy przedstawiony na Fig. 11. Sygnał propagowany w s tandardowym jednordzeniowym światłowodzie jednomodowym 1a, SMF-28e+ firmy Corning, jest przekazywany do jednego z rdzenia mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego 2. W światłowodzie wejściowym propagują się dwie długości fali, w tym przykładzie wykonania 1550 nm i 1310 nm. Światłowód jednordzeniowy 1a jest łączony ze światłowodem wielordzeniowym 2 poprzez spawanie, korzystnie z użyciem spawarki (spawarki żarnikowej lub łukowej). Sygnał po przejściu do światłowodu wielordzenio

PL 234 839 B1 wego 2 propaguje się na odcinku (a) nadal rdzeniem, do którego był przyspawany światłowód wielordzeniowy aż do momentu przewężenia (b, c). Na odcinku (b) przewężenia o długości korzystnie nie krótszej niż 3 mm następuje zmniejszanie się wymiarów poprzecznych światłowodu: średnicy płaszcza 5, rdzeni 4 i otworów 6. Zmniejszanie się średnic otworów 6 powoduje zmianę w charakterze propagacji, tzw. zredukowanie izolacji rdzeni, co skutkuje możliwością przeniknięcia mocy z rdzenia w którym początkowo był sygnał do drugiego rdzenia dzięki powstaniu supermodów. Tym samym, następuje przejście od propagacji w trybie rdzeni izolowanych do pracy w trybie rdzeni sprzężonych. W zależności od długości przewężenia poszczególne długości fali mogą być rozdzielone pomiędzy poszczególne rdzenie w dowolnym stosunku. Dla długości przewężenia (strefy właściwej) korzystnie wynoszącej 6 mm, długość fali 1550 nm będzie propagowała się tylko w rdzeniu, do którego dospawany był światłowód jednordzeniowy, a długość fali 1310 nm będzie propagował się tylko w rdzeniu sąsiednim. Dla długości przewężenia (strefy właściwej) wydłużonej o 8 m m, inne długości fali mogą być efektywnie rozdzielane pomiędzy rdzenie, w tym przykładzie wykonania 1550 nm i 980 nm. Mając do dyspozycji możliwość wydłużania włókna, możemy zmieniać długość przewężenia powodując tym samym różne konfiguracje rozdzielenia długości fali, dla danych długości fali istnieje długość przewężenia pozwalająca rozdzielić dwie długości fali na poszczególne kanały telekomunikacyjne. Takie zastosowanie wynalazku realizuje koncepcję sprzęgacza WDM (multipleksacja z podziałem długości fali).

Przewężone odcinki (b, c) mają wymiary: b = 3 mm i c = 6 mm, stopień przewężenia wynosi: 30%, a parametry wykorzystanego w przykładzie światłowodu dwurdzeniowego są następujące:

Średnica rdzenia d5 = 6,6 gm

Średnica płaszcza d6 = 125 gm Średnica otworów d7 = 6,6 gm Stała sieci Λ = 7,6 gm

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sprzęgacz światłowodowy zawierający światłowód wielordzeniowy o izolowanych rdzeniach oraz jednordzeniowy światłowód wejściowy (1a) dołączony do rdzenia światłowodu wielordzeniowego o izolowanych rdzeniach jednordzeniowy światłowód wyjściowy (1b) dołączony do innego rdzenia światłowodu wielordzeniowego o izolowanych rdzeniach na jego przeciwnym końcu, znamienny tym, że światłowód wielordzeniowy o izolowanych rdzeniach stanowi mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy (2) o rdzeniach izolowanych za pomocą rozmieszczonych pomiędzy nimi osiowych otworów (6), przy czym w mikrostrukturalnym światłowodzie wielordzeniowym (2) otwory (6) są zasklepione na odcinku dłuższym lub równym 300 gm.
2. 2. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz 1, znamienny tym, że otwory (6) izolujące rdzenie są wypełnione powietrzem.
3. 3. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz 1 albo 2, znamienny tym, że światłowód jest przewężony na odcinku, na którym otwory są zasklepione.
4. 4. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że izolacja rdzeni izolowany niezasklepionymi otworami ma wartość mniejszą lub równą -10 dB.
5. 5. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że ma przynajmniej dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe (1 a) i dwa jednordzeniowe światłowody wyjściowe (1b).
6. 6. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy (2) ma siedem rdzeni a sprzęgacz jest wyposażony w jeden jednordzeniowy światłowód wejściowy (1 a) i siedem jednordzeniowych światłowodów wyjściowych (1b).
7. 7. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy (2) ma siedem rdzeni a sprzęgacz jest wyposażony w dwa jednordzeniowe światłowody wejściowe (1a) i siedem jednordzeniowych światłowodów wyjściowych (1b).

   PL 234 839 B1
8. 8. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrostrukturalny światłowód wielordzeniowy (2) ma siedem rdzeni a sprzęgacz jest wyposażony w siedem jednordzeniowych światłowodów wejściowych (1 a) i siedem jednordzeniowych światłowodów wyjściowych (1b).
9. 9. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w jeden jednordzeniowy światłowód wejściowy (1a) i dwa jednordzeniowe światłowody wyjściowe (1b).
10. 10. Sprzęgacz światłowodowy według zastrz 3 znamienny tym że stopień przewężenia wynosi 0-95% wymiarów poprzecznych włókna.
11. 11. Sprzęgacz światłowodowy według dowolnego z zastrz. od 1 do 10, znamienny tym, że światłowód wejściowy (1 a) i wyjściowy (1 b) stanowią standardowe świałtowody jednordzeniowe przetrawione lub przewężone tak, że ich rdzenie są dopasowane do rdzeni mikrostrukturalnego światłowodu wielordzeniowego (2).
12. 12. Sprzęgacz według dowolnego z zastrz od 5 do 11, znamienny tym, że jednordzeniowe światłowody wejściowe (1 a) są umieszczone w kapilarze.
13. 13. Sprzęgacz według dowolnego z zastrz od 5 do 12, znamienny tym, że jednordzeniowe światłowody wyjściowe (1b) są umieszczone w kapilarze.