Многосердцевинный волоконный световод (варианты)



Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)
Многосердцевинный волоконный световод (варианты)

 


Владельцы патента RU 2489741:

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ РАН (НЦВО РАН) (RU)

Изобретение относится к области оптической связи. Предусмотрен многосердцевинный волоконный световод, содержащий по меньшей мере две световедущие сердцевины, барьерную область, внутренние отражающие оболочки и внешнее защитное покрытие. Сердцевины выполнены из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nс1, nс2 … nck. Каждая световедущая сердцевина окружена соответствующей внутренней отражающей оболочкой. Оболочка выполнена в произвольной форме из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла с показателями преломления, которые меньше, чем показатели преломления соответствующей световедущей сердцевины. Барьерная область из кварцевого стекла формируется в пространстве между внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой, при этом показатель преломления барьерной области меньше показателя преломления каждой из внутренних отражающих оболочек. Барьерная область может быть выполнена непрерывной или прерывистой и иметь произвольную форму в поперечном сечении; также она может быть сформирована в виде сквозных отверстий в кварцевом или легированном стекле. Технический результат заключается в уменьшении взаимодействия между модами, снижении перекрестных оптических помех, уменьшении расстояния между сердцевинами, увеличении количества сердцевин в многосердцевинном световоде при том же внешнем диаметре световода и в снижении изгибных оптических потерь в каждой из сердцевин световода. 3 н. и 60 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к волоконной оптике, а более точно - к волоконным световодам с несколькими сердцевинами для волоконно-оптических линий связи.

Изобретение может быть использовано в системах оптической связи в качестве передающего световода, используемого для доставки сигнала во внутригородских линиях связи, когда ограничено количество или общее сечение прокладываемых волоконно-оптических кабелей.

Предшествующий уровень техники

Для передачи сигнала в оптических линиях связи используются стандартные одномодовые световоды, имеющие одну световедущую сердцевину. Современные телекоммуникационные волоконные световоды способны передавать гигантские объемы информации на большие расстояния. Однако, постоянно появляющиеся новые применения (например, телевидение высокой четкости) резко (практически, экспоненциально) повышают требования к объему передаваемой информации. Для поддержания высокой скорости передачи информации на всем пути к конечному потребителю и при этом для сдерживания роста потребления энергии необходимо минимизировать количество преобразований сигнала из оптического в электрический и обратно на пути к конечному пользователю. Это означает, что сигнал к каждому потребителю должен в идеале идти по отдельному волоконному световоду. Однако подземная связная канализация, особенно в больших городах, имеет ограниченный объем (диаметр труб между колодцами), не позволяющий резко увеличить количество проложенного по ней оптического волокна.

Для увеличения количества конечных пользователей, обслуживаемых по отдельным каналам, без реконструкции/перестройки всех подземных коммуникаций было предложено использовать несколько световедущих сердцевин в одном волоконном световоде. Один такой световод заменяет соответствующее числу сердцевин количество стандартных световодов.

Главной проблемой при проектировании многосердцевинных световодов является перекрестные оптические помехи, то есть передача сигнала из одной сердцевины в другую.

Известна конструкция световода с семью одинаковыми одномодовыми световедущими сердцевинами с диаметром 8 мкм, расположенными в гексагональном порядке. Для снижения перекрестных оптических помех необходимо уменьшение взаимодействия между модами соседних сердцевин, для чего они располагаются на достаточно большом расстоянии друг от друга (свыше 38 мкм) (B.Zhu, et al, ”Seven-core multicore fiber transmissions for passive optical network,” Optics Express, Vol. 18, No. 11, pp. 11117-111122 (2010)). Недостатком такого подхода является большое расстояние между сердцевинами, что позволяет разместить внутри стандартного диаметра световода 125 мкм не более 7 сердцевин.

Также известна конструкция световода (M. Koshiba et al, “Heterogeneous multi-core fibers: proposal and design principle,” IEICE Electronics Express, Vol. 6, No. 2, pp. 98-103, 2009), в которой для снижения перекрестных помех предлагалось, чтобы моды разных сердцевин световода имели разные постоянные распространения. Для этого сердцевины были сделаны с различными диаметрами. При этом удается сократить расстояние между центрами сердцевин по сравнению со световодом с одинаковыми сердцевинами, при сохранении приемлемого уровня перекрестных помех. При диаметре сердцевины около 9 мкм расстояние между сердцевинами составляло 35 мкм, при диаметре сердцевины около 5-20 мкм. Недостатком данного метода является сложность стыковки с другими световодами, т.к. при его стыковке с другими световодами необходимо не просто состыковать сердцевины между собой, но и найти сердцевины каждого отдельного типа и совместить именно их.

Более того, было обнаружено, что при изгибах многосердцевинных световодов даже со сравнительно большими радиусами изгиба (40-100 мм) перекрестные помехи резко возрастают, даже если сердцевины имеют разные параметры распространения (T. Hayashi et al, ”Crosstalk variation of multi-core fibre due to fibre bend,” Proc. ECOC 2010, 19-23 September, 2010, Torino, Italy, paper We.8.F.6.). Таким образом, вышеописанные конструкции многосердцевинных волоконных световодов, по-видимому, либо не смогут использоваться в реальных линиях связи, либо потребуют специального усложнения и удорожания конструкции волоконно-оптических кабелей, необходимого для ограничения возможного изгиба волокна в проложенном кабеле.

Заявленное изобретение направлено на устранение вышеуказанных недостатков известного уровня техники. Задачей настоящего изобретения является создание многосердцевинного волоконного световода с множеством световедущих сердцевин с одинаковыми или отличающимися параметрами (диаметрами или показателями преломления) и барьерным слоем, показатель преломления которого должен быть меньше показателя преломления каждой из внутренних отражающих оболочек, окружающих соответствующую световедущую сердцевину, что позволяет уменьшить взаимодействие между модами соседних световедущих сердцевин и в результате значительно снизить перекрестные оптические помехи, и благодаря этому уменьшить расстояние между сердцевинами. Уменьшение расстояния между сердцевинами позволит увеличить количество сердцевин в многосердцевинном световоде при том же внешнем диаметре световода, что позволит использовать существующие подземные коммуникации для передачи большего количества информации.

Кроме того, наличие барьерного слоя позволит снизить изгибные оптические потери в каждой из сердцевин и тем самым повысить качество передачи информации

Краткое изложение сущности изобретения

Заявленное изобретение согласно первому аспекту изобретения относится к многосердцевинному волоконному световоду, содержащему по меньшей мере две световедущие сердцевины, выполненные из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nc1, nc2 … nck; при этом каждая световедущая сердцевина из по меньшей мере двух световедущих сердцевин окружена соответствующей внутренней отражающей оболочкой, выполненной произвольной формы из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла с показателями преломления nоб1, nоб2 … nобk, которые меньше, чем показатели преломления nc1, nc2 … nck соответствующих световедущих сердцевин; барьерную область, выполненную из легированного кварцевого стекла непрерывной и имеющей произвольную форму в поперечном сечении, которая формируется в пространстве между внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой из кварцевого стекла с показателем преломления n0, при этом показатель преломления nб барьерной области меньше показателя преломления каждой из внутренних отражающих оболочек, и внешнее защитное покрытие.

При этом в указанном световоде внутренние отражающие оболочки выполнены из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла, и в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из кварцевого стекла показатели преломления nоб1, nоб2 … nобk указанных внутренних отражающих оболочек, будут равны n0, а в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из легированного кварцевого стекла показатель преломления nоб1, nоб2 … nобk у каждой из указанных оболочек является больше, равным или меньше, чем показатель преломления кварцевого стекла n0.

Кроме того, внутренние отражающие оболочки имеют в поперечном сечении одну из форм: круга, шестигранника, квадрата, квадрата с закругленными вершинами, и шестигранника с закругленными вершинами.

Согласно первому аспекту изобретения разность Δnоб1…k показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек относительно внешней оболочки световода с показателем преломления n0 равна Δnоб1..k=nоб1..k-n0, а разность Δnс1…k показателя преломления каждой из световедущих сердцевин относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 многосердцевинного волоконного световода равна Δnс1..k=nс1..k-n0.

При этом барьерная область может быть выполнена из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида бора, фтора или их комбинации.

Кроме того, разность Δnс1..k показателя преломления каждой световедущей сердцевины световода относительно показателя преломления внешней оболочки находится в диапазоне от 0,002 до примерно 0,015; а разность показателя преломления Δnоб1..k для каждой внутренней отражающей оболочки относительно внешней оболочки составляет от -0,001 до 0,002.

Согласно изобретению, разность показателя преломления Δnб барьерной области относительно внешней оболочки равна Δnб=nб-n0 и является отрицательным значением, причем разность показателя преломления Δnб барьерной области относительно внешней оболочки составляет менее -0,002 в случае, если материалом барьерной области является легированное кварцевое стекло.

Согласно второму аспекту изобретения, раскрыт многосердцевинный волоконный световод, содержащий по меньшей мере две световедущие сердцевины, выполненные из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nc1, nc2 … nck; при этом каждая световедущая сердцевина из по меньшей мере двух световедущих сердцевин окружена соответствующей внутренней отражающей оболочкой, выполненной произвольной формы из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла с показателями преломления nоб1, nоб2 … nобk, которые меньше, чем показатели преломления nc1, nc2, … nck соответствующих световедущих сердцевин; барьерную область, выполненную прерывистой, которая формируется в пространстве между внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой из кварцевого стекла с показателем преломления n0 и состоит из отдельных элементов, расположенных произвольным образом и выполненных из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nб1, nб2, … nбm, которые, каждый меньше, показателя преломления, находящейся в непосредственной близости соответствующей внутренней отражающей оболочки, и внешнее защитное покрытие.

При этом разность Δnб1..m показателя преломления каждого элемента барьерной области относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 составляет Δnб1..m=nб1..m-n0.и является отрицательным значением.

Согласно второму аспекту изобретения, между элементами барьерной области, внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой сформированы промежутки из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла.

При этом элементы барьерной области имеют произвольную форму в поперечном сечении, которая может представлять одну из форм: круга, квадрата, ромба, прямоугольника, квадрата с закругленными вершинами, ромба с закругленными вершинами и прямоугольника с закругленными вершинами.

Согласно второму аспекту изобретения, в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из кварцевого стекла показатели преломления nоб1, nоб2 … nобk указанных внутренних отражающих оболочек, будут равны n0, а в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из легированного кварцевого стекла показатель преломления nоб1, nоб2 … nобk у каждой из указанных оболочек является больше, равным или меньше, чем показатель преломления кварцевого стекла n0.

Внутренние отражающие оболочки согласно изобретению имеют в поперечном сечении одну из форм: круга, шестигранника, квадрата, квадрата с закругленными вершинами и шестигранника с закругленными вершинами.

Согласно второму аспекту изобретения разность Δnоб1..k показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек относительно внешней оболочки световода с показателем преломления n0 равно Δnоб1..k=nоб1..k-n0, а разность Δnс1..k показателя преломления каждой из световедущих сердцевин относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 многосердцевинного волоконного световода составляет Δnс1..k=nс1..k-n0. При этом разность Δnс1..k показателя преломления каждой световедущей сердцевины световода относительно показателя преломления внешней оболочки находится в диапазоне от примерно 0,002 до примерно 0,015. Кроме того, разность показателя преломления Δnоб1..k для каждой внутренней отражающей оболочки относительно внешней оболочки составляет от приблизительно -0,001 до приблизительно 0,002, а разность показателя преломления Δnб1..m каждого элемента барьерной области относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 составляет менее -0,002, если материалом элементов барьерной области является легированное кварцевое стекло.

Согласно второму аспекту изобретения, элементы барьерной области выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида бора, фтора или их комбинации.

Согласно изобретению, расстояние от центра каждой световедущей сердцевины до близлежащего элемента барьерной области составляет от 8 до 35 мкм.

Согласно третьему аспекту изобретения, представлен многосердцевинный волоконный световод, содержащий: по меньшей мере две световедущие сердцевины, выполненные из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nc1, nc2 … nck; при этом каждая световедущая сердцевина из по меньшей мере двух световедущих сердцевин окружена соответствующей внутренней отражающей оболочкой, выполненной произвольной формы из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла с показателями преломления nоб1, nоб2 … nобk, которые меньше, чем показатели преломления nc1, nc2 … nck соответствующих световедущих сердцевин; барьерную область, выполненную прерывистой, которая формируется в пространстве в кварцевом стекле или легированном кварцевом стекле между внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой из кварцевого стекла с показателем преломления n0, и состоит из отдельных элементов, расположенных произвольным образом и представляющих собой сквозные отверстия, заполненные газом, являющимся воздухом или газом с подобными свойствами и с показателем преломления, который меньше показателя преломления, находящейся в непосредственной близости соответствующей внутренней отражающей оболочки, и внешнее защитное покрытие.

Согласно изобретению, внутренние отражающие оболочки выполнены из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла, и в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из кварцевого стекла показатели преломления nоб1, nоб2 … nобk указанных внутренних отражающих оболочек, будут равны n0, а в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из легированного кварцевого стекла показатель преломления nоб1, nоб2 … nобk у каждой из указанных оболочек является больше, равным или меньше, чем показатель преломления кварцевого стекла n0.

Согласно изобретению, внутренние отражающие оболочки имеют в поперечном сечении одну из форм: круга, шестигранника, квадрата, квадрата с закругленными вершинами и шестигранника с закругленными вершинами.

При этом разность Δnоб1..k показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек относительно внешней оболочки световода с показателем преломления n0 равна Δnоб1..k=nоб1..k-n0, а разность Δnс1..k показателя преломления каждой из световедущих сердцевин относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 многосердцевинного волоконного световода равна Δnс1…k=nс1..k-n0, разность Δnс1..k показателя преломления каждой световедущей сердцевины световода относительно показателя преломления внешней оболочки находится в диапазоне от 0, 002 до 0, 015. Кроме того, разность показателя преломления Δnоб1..k для каждой внутренней отражающей оболочки относительно внешней оболочки составляет от приблизительно -0,001 до приблизительно 0,002.

Кроме того, согласно третьему аспекту изобретения, разность показателя преломления Δnб барьерной области в виде сквозных отверстий относительно внешней оболочки равна Δnб=nб-n0 и является отрицательным значением.

Согласно третьему аспекту изобретения, пространство, в котором выполнены сквозные отверстие изготовлено из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида бора, фтора или их комбинации, а расстояние от центра каждой световедущей сердцевины до близлежащей зоны барьерной области в виде сквозных отверстий составляет от 8 мкм до 35 мкм.

При этом, согласно всем аспектам изобретения, в многосердцевинном световоде внутренние отражающие оболочки выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора, или их комбинации, а световедущие сердцевины выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора, натрия или их комбинации.

Световедущие сердцевины в световоде могут быть расположены в гексагональном порядке, тетрагональном порядке или подобным образом.

Кроме того, согласно изобретению, световедущие сердцевины имеют диаметры Dc1, Dc2, …, Dck, которые находятся в диапазоне примерно от 4 до примерно 50 мкм, и диаметры Dc1, Dc2, …, Dck, указанных световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга. При этом показатели преломления nc1, nc2 … nck световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга.

А значения диаметров световедущих сердцевин и значения их показателей преломления должны находиться в предварительно заданном диапазоне, чтобы полученные световоды удовлетворяли Международным стандартам по телекоммуникации ITU-T G651-657.

Краткое описание фигур чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1а представляет вид в поперечном сечении многосердцевинного световода согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг.1б представлен профиль показателя преломления многосердцевинного световода вдоль оси А-Б согласно Фиг.1а.

Фиг.2а изображает вид в поперечном сечении многосердцевинного световода с непрерывной формой барьерной области.

Фиг.2б изображает вид в поперечном сечении многосердцевинного световода с барьерной областью, состоящей из отдельных элементов.

Фиг.2в изображает вид в поперечном сечении многосердцевинного световода с барьерной областью, состоящей из отдельных элементов, представляющих собой сквозные отверстия.

Фиг.3 изображает схематичный вид заготовки одной сердцевины с внутренней отражающей оболочкой и барьерной областью для многосердцевинного световода согласно изобретению, изготовленную осаждением из газовой фазы внутри трубки из кварцевого стекла.

Фиг.4а-д изображают схематичный вид заготовки одной сердцевины с внутренней отражающей оболочкой и барьерной областью для многосердцевинного световода согласно изобретению, изготавливаемую путем сборки и плавления, на различных стадиях изготовления:

Фиг.4а изображает схематичный вид заготовки одной сердцевины и внутренней отражающей оболочки,

Фиг.4б изображает схематичный вид элемента предварительной сборочной заготовки (7), являющиеся заготовками для формирования барьерной области (3) или (31..3m ).

Фиг.4в изображает схематичный вид предварительной сборочной заготовки, т.е. заготовки одной сердцевины и внутренней отражающей оболочки, окруженной заготовками для барьерной области,

Фиг.4г изображает схематичный вид предварительной сборочной заготовки, помещенной в трубку из кварцевого стекла,

Фиг.4д изображает схематичный вид проплавленной заготовки одной сердцевины, внутренней отражающей оболочки и барьерной области, полученной после проплавления предварительной сборочной заготовки в кварцевой трубке.

Фиг.5а-в изображает схематичный вид заготовки многосердцевинного световода на различных стадиях изготовления:

Фиг.5а изображает схематичный вид сборочной заготовки из проплавленных заготовок для одной сердцевины, внутренней отражающей оболочки и барьерной области, помещенной в трубку из кварцевого стекла;

Фиг.5б изображает схематичный вид сборочной заготовки из проплавленных заготовок для одной сердцевины, внутренней отражающей оболочки и барьерной области, помещенной в трубку из кварцевого стекла с дополнительными стержнями для фиксирования сборочной заготовки,

Фиг.5в изображает схематичный вид вторичной заготовки многосердцевинного световода, т.е. заготовки, полученной после проплавления сборочной заготовки в трубке.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Описание многосердцевинного волоконного световода будет проводиться со ссылками на Фиг. 1а-б и 2.

На Фиг.1а представлен многосердцевинный волоконный световод, содержащий по меньшей мере две световедущие сердцевины (11..1k), каждую из которых окружает соответствующая внутренняя отражающая оболочка (21..2k), барьерная область (3), которая задается пространством между внутренними отражающими оболочками(21..2k)и внешней оболочкой (4), а также внешнее защитное покрытие (5) многосердцевинного волоконного световода. Внешнее защитное покрытие (5) предназначено для предотвращения механического повреждения световода при эксплуатации.

Примерный профиль показателя преломления многосердцевинного волоконного световода согласно изобретению представлен на Фиг.1б, на которой Δnс1..k - разность показателя преломления каждой из световедущих сердцевин(11..1k) относительно внешней оболочки (4) с показателем преломления n0,

Δnоб1..k - разность показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек (21..2k) относительно внешней оболочки световода (4) с показателем преломления n0;

Δnб - разность показателя преломления барьерной области относительно внешней оболочки световода (4) с показателем преломления n0, а значение «0» по оси Δn соответствует показателю преломления внешней оболочки.

Далее более подробно остановимся на особенностях выполнения многосердцевинного световода согласно изобретению. Световедущие сердцевины (11..1k), которых может быть 2 и более в волоконном световоде имеют диаметры Dc1, Dc2, Dck и выполнены из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nc1, nc2… nck, которые больше, чем у кварцевого стекла n0.

Следует отметить, что как диаметры Dc1, Dc2, … Dck, указанных световедущих сердцевин (11..1k), так и их показателями преломления nc1, nc2 … nck равны между собой или незначительно отличаются друг от друга, При этом значения диаметров световедущих сердцевин (11..1k), также как и значения показателей преломления сердцевин должны лежать в таком диапазоне, чтобы полученные световоды удовлетворяли Международным стандартам по телекоммуникации ITU-T G651-657 (International Telecomunication Union - Telecommunication Standardization Sector), например диаметры световедущих сердцевин (1) могут быть равны 8, 1 мкм и 9, 4 мкм, а разница Δn показателей преломления световедущей сердцевины и внутренней отражающей оболочки может составлять 0,0055. Аналогичные значения диаметров сердцевин, используемые в многосердцевинном волоконном световоде, раскрыты в публикации [T. Hayashi, T. Nagashima, O. Shimakawa, T. Sasaki, E. Sasaoka "Crosstalk variation of multi-core fiber due to fiber bend" ECOC 2010, We.8.F.6 19-23 September, Torino, Italy, 2010].

При этом разность Δnс1..k показателя преломления каждой из световедущих сердцевин(11..1k) относительно внешней оболочки (4) с показателем преломления n0 многосердцевинного волоконного световода составляет Δnс1..k=nс1..k-n0. Сердцевины в волоконном световоде могут быть расположены в гексагональном (треугольном), тетрагональном или других порядках.

Как уже указывалось, каждую из указанных световедущих сердцевин (11..1k) окружает соответствующая внутренняя отражающая оболочка (21..2k), которая выполнена из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла. В случае использования кварцевого стекла, показатели преломления nоб1, nоб2 … nобk внутренних отражающих оболочек(21..2k), будут равны n0, а для случая выполнения внутренних отражающих оболочек (21..2k), из легированного кварцевого стекла показатель преломления nоб1, nоб2 … nобk у каждой из указанных внутренних отражающих оболочек (21..2k), может быть больше, равным или меньше, чем у кварцевого стекла n0, но для обоих случаев показатель преломления nоб1, nоб2 … nобk каждой внутренней отражающей оболочки (21..2k) должен быть меньше, чем показатель преломления соответствующей световедущей сердцевины (11..1k).

Внутренние отражающие оболочки (21..2k) могут иметь в поперечном сечении форму круга (см. Фиг.1а) с диаметрами Dоб1, Dоб2, … Dобk, шестигранника обычной формы (Фиг.2а) или шестигранника с закругленными вершинами, квадрата обычной формы или с закругленными вершинами, описывающих окружность диаметра Dоб1, Dоб2, …, Dобk, при этом разность Δnоб1..k показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек (21..2k) относительно внешней оболочки световода (4) с показателем преломления n0 составляет Δnоб1..k=nоб1..k-n0.

Некоторые особенности формы оболочек(21..2k) в поперечном сечении (например закругленные вершины) образуются в процессе изготовления.

Как уже указывалось выше, барьерная область (3) задается пространством, образованным между внутренними отражающими оболочками (21..2k) и внешней оболочкой (4) световода. При этом барьерная область (3) имеет показатель преломления nб, который меньше показателя преломления каждой из внутренних отражающих оболочек. Кроме того, показатель преломления nб барьерной области должен быть меньше показателя преломления внешней оболочки (4), выполненной из кварцевого стекла с показателем преломления n0.

Согласно одному варианту изобретения, барьерная область (3) может быть сформирована непрерывной или сплошной (Фиг.2а) и состоять из легированного кварцевого стекла с показателем преломления nб, который меньше показателя преломления каждой из внутренних отражающих оболочек и меньше показателя внешней оболочки (4), при этом разность Δnб показателя преломления барьерной области относительно внешней оболочки составляет Δnб=nб-n0. Барьерная область (3) может быть выполнена произвольной формы в поперечном сечении (формы сот, формы соединенных между собой колец).

Согласно другому варианту изобретения, барьерная область 3 может быть сформирована прерывистой и состоящей из отдельных барьерных элементов (31..3m), расположенных произвольным образом (Фиг.2б) и выполненных из легированного кварцевого стекла с показателем преломления nб1, nб2, … nбm, который меньше показателя преломления соответствующей внутренней отражающей оболочки и меньше показателя преломления внешней оболочки (4). При этом разность показателя преломления каждого барьерного элемента (31..3m), барьерной области относительно внешней оболочки (4) с показателем преломления n0 составляет Δnб1..m=nб1..m-n0.

Промежутки, образованные между элементами (31..3m) барьерной области, внутренними отражающими оболочками (21..2k) и внешней оболочкой (4), выполнены из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла. Элементы барьерной области могут иметь произвольную форму в поперечном сечении, например круг, квадрат, ромб и т.д.

Согласно другому варианту изобретения, барьерная область 3 может быть сформирована прерывистой и состоять из отдельных элементов (31..3m) в виде сквозных отверстий, расположенных заданным образом (Фиг.2в) в кварцевом стекле или легированном кварцевом стекле. Таким образом, промежутки, образованные между элементами (31..3m) барьерного слоя, т.е. сквозными отверстиями, внутренними отражающими оболочками (21..2k) и внешней оболочкой (4), выполнены из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла.

Внешняя оболочка(4) имеет внутренний диаметр Dб - 120-125 мкм и внешний диаметр Dвн - 125 мкм и показатель преломления, равный показателю преломления кварцевого стекла n0. Таким образом, внешняя оболочка может иметь и нулевую толщину, т.е. Dб может быть равен Dвн. Внешняя оболочка (4) необходима, чтобы довести диаметр световода до величины, предусмотренной стандартами (ITU-T G-651-657) и обеспечить требуемые механические свойства.

Световедущие сердцевины световода (11..1k) выполнены из кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора, натрия или их комбинации.

Внутренние отражающие оболочки (21..2k) выполнены из чистого кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора или их комбинации. Непрерывная барьерная область (3) согласно одному варианту изобретения или прерывистая барьерная область из барьерных элементов (31..3m) согласно другому варианту изобретения состоят из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида бора, фтора или их комбинации. Легирование указанными элементами обеспечивает показатель преломления, меньший, чем у кварцевого стекла. Согласно еще одному варианту изобретения барьерная область выполнена в виде сквозных отверстий, заполненных воздухом или другим газом (барьерные элементы (31..3m)), которые сформированы в кварцевом стекле или легированном кварцевом стекле. Внешняя оболочка (4) состоит из оксида кремния. Внешнее защитное покрытие (5) состоит из материалов, выбранных из группы: полимер, углерод, лак, металл или является многослойным из различных слоев из вышеуказанных компонентов.

Световедущие сердцевины (11..1k) предназначены для ведения излучения по многосердцевинному волоконному световоду согласно изобретению. В волоконно-оптических линиях связи по световедущей сердцевине световода передается информационный сигнал.

Согласно изобретению, показатели преломления световедущих сердцевин многосердцевинного волоконного световода (11..1k) больше, чем показатели преломления окружающих их внутренних отражающих оболочек (21..2k), благодаря чему излучение может локализоваться в сердцевинах световода за счет полного внутреннего отражения. Распределение поля моды в поперечном сечении световода таково, что часть излучения распространяется за пределами сердцевины на расстоянии, достигающем несколько радиусов сердцевины. В многосердцевинных волоконных световодах поля мод соседних сердцевин могут частично перекрываться в результате чего возникают перекрестные оптические помехи, приводящие к искажению информационного сигнала и росту количества ошибок при передаче информации. Перекрестные помехи возникают в результате того, что поле моды одной световедущей сердцевины взаимодействует с полем моды другой световедущей сердцевины, в результате чего происходит перекачка мощности из одной моды в другую. Доля перекаченной мощности зависит от степени перекрытия двух полей мод, т.е. от интеграла произведения напряженности электрического поля двух мод по площади поперечного сечения световода (А. Снайдер, Дж. Лав, "Теория оптических волноводов", Москва "Радио и связь" 1987).

Очевидно, что конструкция заявленного многосердцевинного волоконного световода с наличием непрерывной или прерывистой барьерной области (3) или (31..3m) с показателем преломления меньше, чем показатель преломления внутренних отражающих оболочек (21..2k), расположенной между взаимодействующими световедущими сердцевинами (11..1k), существенно уменьшает интеграл перекрытия полей мод и, следовательно, уменьшит перекрестные оптические помехи. Также наличие барьерной области (3 или 31..3m) согласно вариантам осуществления изобретения препятствуют вытеканию излучения из световедущих сердцевин (11..1k), световода во внешнее защитное покрытие световода (5), уменьшая таким образом изгибные оптические потери. Уменьшение перекрестных помех и снижение изгибных потерь позволит сократить количество ошибок и повысить качество передачи информации.

Кроме того, наличие внутренних отражающих оболочек (21..2k) вокруг световедущих сердцевин (11..1k) обеспечивает зазор между сердцевиной и барьерной областью (3) или (31..3m), необходимый для того, чтобы барьерный слой не влиял на такие оптические свойства моды сердцевины, как диаметр поля моды, дисперсия групповых скоростей, длина волны отсечки. Это необходимо, чтобы удовлетворить стандартам (ITU-T G-651-657) и обеспечить совместимость с другими волоконными световодами, используемыми в волоконно-оптических линиях связи.

Для обеспечения оптических характеристик, удовлетворяющих стандартам для телекоммуникационных световодов ITU-T G651-657 необходимо, чтобы параметры световедущих сердцевин световодов находились в диапазоне:

Диаметры Dc1, Dc2, … Dck световедущих сердцевин (11..1k) находились в диапазоне от 4 до 50 мкм.

Разность показателя преломления Δnсk каждой световедущей сердцевины(11..1k) световода и внешней оболочки(4) равна Δnс1..k = nс1..k-n0 и лежит в диапазоне от 0,002 до 0,015.

Расстояние от центра световедущей сердцевины (11..1k) до ближайшей барьерной области составляет от 8 до 35 мкм. Данное расстояние должно быть минимальным, при условии, что барьерная область не влияет на свойства моды световедущей сердцевины (11..1k), таким образом, что световод перестает удовлетворять соответствующим стандартам (ITU -T G-651-657).

Исходя из анализа различных аспектов, авторы пришли к заключению, что для оптимальной работы настоящего изобретения, необходимо, чтобы:

1) Разность показателя Δnоб1..k преломления для каждой внутренней отражающей оболочки(21..2k) и внешней оболочки (4) равно Δnоб1..k=nоб1..k-n0 и составляет от -0,001 до 0,002;

2) Разность показателя преломления Δnб барьерной области (3) и внешней оболочки(4) равна Δnб=nб-n0 и составляет меньше или равна -0,002, в случае, если материалом элементов барьерной области является легированное кварцевое стекло.

Вышеуказанные диапазоны Δnб разности показателей преломления барьерной области относительно внешней оболочки выбираются с одной стороны таким образом, чтобы обеспечить существенное снижение взаимодействия между модами, с другой стороны, исходя из возможностей реализации данной структуры с помощью технологического процесса.

Далее описывается способ изготовления многосердцевинного световода согласно изобретению, который характеризуется пониженными перекрестными оптическими помехами и пониженными изгибными потерями, который поясняется со ссылками на Фиг. 3-5, и осуществляется следующим образом.

Формируются заготовки световедущих сердцевин (11..1k), внутренних отражающих оболочек (21..2k) световода и барьерной области (3).

В одном варианте изобретения (Фиг.3) заготовки барьерной области(3), внутренней отражающих оболочек (21..2k) и световедущих сердцевин (11..1k), формируются путем нанесения легированного кварцевого стекла методом осаждения из газовой фазы т.е. методами MCVD (модифицированное химическое осаждение из газовой фазы) или PCVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы) в указанном порядке внутри трубки (6) из кварцевого стекла. Трубка (6), внутри которой происходит напыление после завершения процесса, может быть удалена с помощью плавиковой кислоты или механической обработки.

В другом варианте изобретения (Фиг.4а-д) для формирования заготовки световедущих сердцевин (11..1k), внутренних отражающих оболочек (21..2k) световода и барьерной области (3), состоящей из элементов барьерной области, которые представлены на Фиг.4б, как позиции (31..3m), сначала производится изготовление сборочной заготовки, состоящей из вышеперечисленных составных элементов, называемой далее предварительной сборочной заготовкой (7) (Фиг.4в). Сначала изготавливаются по отдельности элементы предварительной сборочной заготовки (7). Центральным элементом предварительной сборочной заготовки (7) является заготовка только внутренней отражающей оболочки (21..2k) и световедущей сердцевины (11..1k) (Фиг.4а), которая изготавливается путем осаждения из газовой фазы в процессах MCVD, PCVD, VAD (аксиального осаждения) или OVD (внешнего осаждения из газовой фазы).

Элементы (31..3m) (Фиг.4б) предварительной сборочной заготовки (7), являющиеся заготовками для формирования барьерной области (3) или (31..3m) изготавливается путем осаждения из газовой фазы или другим методом.

Элементы (31..3m) представляют из себя стержни из кварцевого стекла, содержащего легирующие добавки, выбранные из группы: оксида бора, фтора, оксида германия и их сочетания. Поперечное сечение этих стержней может быть произвольной формы. Также в качестве элементов (31..3m) для сборочной заготовки (7) могут быть использованы трубки из кварцевого стекла. Далее производится изготовление и позиционирование предварительной сборочной заготовки (7). Вокруг заготовки для световедущей сердцевины (11..1k) и внутренней отражающей оболочки (21..2k) размещают элементы (31..3m) (Фиг.4в). Элементы (31..3m) могут быть одинаковыми или различными по своему составу, форме и оптическим свойствам. Затем предварительную сборочную заготовку (7) из вышеуказанных составных элементов помещают внутрь трубки (6) из кварцевого стекла (Фиг.4г). Трубка (6) плотно надевается на предварительную сборочную заготовку (7) и удерживает ее составные элементы относительно друг друга. Один конец трубки (6) запаивается с помощью, например, газовой горелки. Другой конец присоединяется к вакуумному насосу, с помощью которого внутри трубки создается пониженное давление. Затем предварительная сборочная заготовка (7) в трубке (6) подается в печь и нагревается до температуры размягчения кварцевого стекла 1800-2300°С. Из-за разницы давлений внутри и снаружи трубки (6), при нагреве пространства между составными элементами предварительной сборочной заготовки (7) и пространства между элементами предварительной сборочной заготовки (7) и трубкой (6) схлопываются, и заготовка превращается в монолитный стержень, таким образом, предварительная сборочная заготовка (7) в трубке (6) после проплавления образуют проплавленную заготовку (8) (Фиг.4д).

Исключения составляет случай, когда элементы (31..3m), барьерной области световода представляют собой сквозные отверстия например, заполненные воздухом или газом с подобными свойствами. В этом случае элементами (31..3m) для предварительной сборочной заготовки являются полые капилляры из кварцевого стекла, запаянные с обеих сторон, внутри которых остается воздух, создающий давление. При проплавлении и схлопывании предварительной сборочной заготовки давление внутри полых элементов барьерной области (31..3m) не дает им схлопнуться, в результате чего в поперечном сечении проплавленной заготовки (8) остаются воздушные отверстия.

Далее, проплавленная предварительная заготовка (8) (Фиг.4д) для последующих манипуляций может быть перетянута на меньший диаметр. При этом трубка (6) после завершения процесса может быть удалена с помощью плавиковой кислоты или механической обработки.

Далее со ссылками на Фиг. 5а-5в будет описан процесс изготовления заготовки многосердцевинного световода согласно изобретению. Для этого проплавленные заготовки (8), состоящие из заготовок для световедущих сердцевин (11..1k), внутренних отражающих оболочек (21..2k) световода и барьерной области (3) или (31..3m) размещаются внутри трубки (9) из кварцевого стекла (Фиг.5а). Диаметры заготовок и трубки (9) подбираются таким образом, что положение всех элементов было фиксировано. Так, например, семь проплавленных заготовок (8) для световедущей сердцевины, внутренней оболочки и барьерной области, имеющих круглое поперечное сечение с заданным диаметром, могут быть размещены в трубке (9) с внутренним диаметром, в три раза превышающим внешний диаметр заготовки для сердцевины, внутренней оболочки и барьерной области.

Кроме того, заготовки могут быть размещены в трубке с поперечным сечением квадратной или иной формы. В случае, если проплавленные заготовки (8) содержат сквозные отверстия, их необходимо герметично закрыть, с помощью, например, запаивания концов заготовки. Для дополнительного фиксирования элементов внутри трубки могут использоваться стержни (10) из кварцевого стекла с произвольным поперечным сечением (Фиг.5б). Далее один конец трубки (9) с заготовками (8) запаивается с помощью, например, газовой горелки. Другой конец присоединяется к вакуумному насосу, с помощью которого внутри трубки создается пониженное давление. Затем сборочная заготовка в опорной трубке подается в печь и нагревается до температуры размягчения кварцевого стекла 1800-2300°С. Из-за разницы давлений внутри и снаружи опорной трубки (9), при нагреве отверстия внутри схлопываются и заготовка превращается в монолитный стержень. В результате образуется вторичная заготовка (11) (Фиг.5в).

Световод может вытягиваться как из полученной вторичной заготовки (11), так и одновременно с процессом схлопывания сборочной заготовки.

Процесс изготовления многосердцевинного световода, представленный в настоящем описании, не ограничивается раскрытыми возможными вариантами реализации и может быть модифицирован любыми известными для специалистов в этой области техники способами и их модификациями.

Промышленная применимость

Заявленные варианты многосердцевинного волоконного световода с барьерной областью могут использоваться в системах оптической связи в качестве передающего световода, используемого для доставки сигнала во внутригородских линиях связи, когда ограничено количество или общее сечение прокладываемых волоконно-оптических кабелей.

1. Многосердцевинный волоконный световод, содержащий:
по меньшей мере две световедущие сердцевины, выполненные из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nc1, nc2, …, nck;
при этом каждая световедущая сердцевина из по меньшей мере двух световедущих сердцевин окружена соответствующей внутренней отражающей оболочкой, выполненной произвольной формы из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла с показателями преломления nоб1, nоб2, …, nобk, которые меньше, чем показатели преломления nс1, nс2, …, nck, соответствующих световедущих сердцевин;
барьерную область, выполненную из легированного кварцевого стекла непрерывной и имеющей произвольную форму в поперечном сечении, которая формируется в пространстве между внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой из кварцевого стекла с показателем преломления n0, при этом показатель преломления nб барьерной области меньше показателя преломления каждой из внутренних отражающих оболочек, и
внешнее защитное покрытие.

2. Световод по п.1, в котором внутренние отражающие оболочки выполнены из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла.

3. Световод по п.2, в котором, в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из кварцевого стекла, показатели преломления nоб1, nоб2, …, nобk указанных внутренних отражающих оболочек будут равны n0.

4. Световод по п.2, в котором в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из легированного кварцевого стекла показатель преломления nоб1, nоб2, …, nобk у каждой из указанных оболочек является больше, равным или меньше, чем показатель преломления кварцевого стекла n0.

5. Световод по п.1, в котором внутренние отражающие оболочки имеют в поперечном сечении одну из форм: круга, шестигранника, квадрата, квадрата с закругленными вершинами и шестигранника с закругленными вершинами.

6. Световод по п.1, в котором разность Δnоб1..k показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек относительно внешней оболочки световода с показателем преломления n0 равно Δnоб1…k=nоб1..k-n0.

7. Световод по п.2, в котором внутренние отражающие оболочки выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора или их комбинации.

8. Световод по п.1, в котором барьерная область выполнена из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида бора, фтора или их комбинации.

9. Световод по п.1, в котором по меньшей мере две световедущие сердцевины световода выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора, натрия или их комбинации.

10. Световод по п.1, в котором разность ΔnC1..k показателя преломления каждой из световедущих сердцевин относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 многосердцевинного волоконного световода составляет Δnc1..k=nc1..k-n0.

11. Световод по п.1, в котором световедущие сердцевины в световоде расположены в гексагональном порядке, тетрагональном порядке или подобным образом.

12. Световод по п.1, в котором световедущие сердцевины имеют диаметры Dc1, Dc2, …, Dck, которые находятся в диапазоне от 4 до 50 мкм.

13. Световод по п.10, в котором разность Δnc1..k показателя преломления каждой световедущей сердцевины световода относительно показателя преломления внешней оболочки находится в диапазоне от 0,002 до 0,015.

14. Световод по п.1, в котором расстояние от центра каждой световедущей сердцевины до близлежащей барьерной области составляет от 8 мкм до 35 мкм.

15. Световод по п.12, в котором диаметры Dc1, Dc2, …, Dck указанных световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга.

16. Световод по п.1, в котором показатели преломления nс1, nс2, …, nck световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга.

17. Световод по п.15 или 16, в котором значения диаметров световедущих сердцевин и значения их показателей преломления должны находиться в предварительно заданном диапазоне, чтобы полученные световоды удовлетворяли Международным стандартам по телекоммуникации ITU-T G651-657.

18. Световод по п.1 или 6, в котором разность показателя преломления Δnоб1..k для каждой внутренней отражающей оболочки относительно внешней оболочки составляет от -0,001 до 0,002.

19. Световод по п.1, в котором разность показателя преломления Δnб барьерной области относительно внешней оболочки равна Δnб=nб-n0 и является отрицательным значением.

20. Световод по п.19, в котором разность показателя преломления Δnб барьерной области относительно внешней оболочки составляет менее -0,002 или равна -0,002, в случае, если материалом барьерной области является легированное кварцевое стекло.

21. Многосердцевинный волоконный световод, содержащий:
по меньшей мере две световедущие сердцевины, выполненные из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nс1, nс2, …, nck; при этом каждая световедущая сердцевина из по меньшей мере двух световедущих сердцевин окружена соответствующей внутренней отражающей оболочкой, выполненной произвольной формы из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла с показателями преломления nоб1, nоб2, …, nобk, которые меньше, чем показатели преломления nс1, nс2, …, nck соответствующих световедущих сердцевин;
барьерную область, выполненную прерывистой, которая формируется в пространстве между внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой из кварцевого стекла с показателем преломления n0, и состоит из отдельных элементов, расположенных произвольным образом и выполненных из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nб1, nб2, …, nбm, которые каждый меньше показателя преломления, находящейся в непосредственной близости соответствующей внутренней отражающей оболочки, и
внешнее защитное покрытие.

22. Световод по п.21, в котором разность Δnб1..m показателя преломления каждого элемента барьерной области относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 составляет Δnб1..m=nб1..m-n0 и является отрицательным значением.

23. Световод по п.21, в котором между элементами барьерной области, внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой сформированы промежутки из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла.

24. Световод по п.21, в котором элементы барьерной области имеют произвольную форму в поперечном сечении.

25. Световод по п.24, в котором форма в поперечном сечении элементов барьерной области может представлять круг, квадрат, ромб, прямоугольник, квадрат с закругленными вершинами, ромб с закругленными вершинами и прямоугольник с закругленными вершинами.

26. Световод по п.21, в котором внутренние отражающие оболочки выполнены из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла.

27. Световод по п.21, в котором, в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из кварцевого стекла показатели преломления nоб1, nоб2, …, nобk указанных внутренних отражающих оболочек будут равны n0.

28. Световод по п.21, в котором в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из легированного кварцевого стекла показатель преломления nоб1, nоб2, …, nобk у каждой из указанных оболочек является больше, равным или меньше, чем показатель преломления кварцевого стекла n0.

29. Световод по п.21, в котором внутренние отражающие оболочки имеют в поперечном сечении одну из форм: круга, шестигранника, квадрата, квадрата с закругленными вершинами и шестигранника с закругленными вершинами.

30. Световод по п.21, в котором разность Δnоб1..k показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек относительно внешней оболочки световода с показателем преломления n0 равно Δnоб1..k=nоб1..k-n0.

31. Световод по п.26, в котором внутренние отражающие оболочки выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора или их комбинации.

32. Световод по п.21, в котором элементы барьерной области выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида бора, фтора или их комбинации.

33. Световод по п.21, в котором по меньшей мере две световедущие сердцевины световода выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора, натрия или их комбинации.

34. Световод по п.21, в котором разность Δnc1..k показателя преломления каждой из световедущих сердцевин относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 многосердцевинного волоконного световода составляет Δnc1..k=nc1..k-n0.

35. Световод по п.21, в котором световедущие сердцевины в световоде расположены в гексагональном порядке, тетрагональном порядке или подобным образом.

36. Световод по п.21, в котором световедущие сердцевины имеют диаметры Dc1, Dc2, …, Dck, которые находятся в диапазоне от 4 до 50 мкм.

37. Световод по п.34, в котором разность Δnc1..k показателя преломления каждой световедущей сердцевины световода относительно показателя преломления внешней оболочки находится в диапазоне от 0,002 до 0,015.

38. Световод по п.21, в котором расстояние от центра каждой световедущей сердцевины до близлежащего элемента барьерной области составляет от 8 до 35 мкм.

39. Световод по п.36, в котором диаметры Dc1, Dc2, …, Dck указанных световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга.

40. Световод по п.21, в котором показатели преломления nс1, nc2, …, nck световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга.

41. Световод по п.39 или 40, в котором значения диаметров световедущих сердцевин и значения их показателей преломления находятся в предварительно заданном диапазоне, чтобы полученные световоды удовлетворяли Международным стандартам по телекоммуникации ITU-T G651-657.

42. Световод по п.21 или 30, в котором разность показателя преломления Δnоб1..k для каждой внутренней отражающей оболочки относительно внешней оболочки составляет от приблизительно -0,001 до приблизительно 0,002.

43. Световод по п.21, в котором разность показателя преломления Δnб1…m каждого элемента барьерной области относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 составляет менее -0,002 или равно -0,002, если материалом элементов барьерной области является легированное кварцевое стекло.

44. Многосердцевинный волоконный световод, содержащий:
по меньшей мере, две световедущие сердцевины, выполненные из легированного кварцевого стекла с показателями преломления nс1, nc2, …, nck; при этом каждая световедущая сердцевина из по меньшей мере двух световедущих сердцевин окружена соответствующей внутренней отражающей оболочкой, выполненной произвольной формы из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла с показателями преломления nоб1, nоб2, …, nобk, которые меньше, чем показатели преломления nс1, nс2, …, nck соответствующих световедущих сердцевин;
барьерную область, выполненную прерывистой, которая формируется в пространстве в кварцевом стекле или легированном кварцевом стекле между внутренними отражающими оболочками и внешней оболочкой из кварцевого стекла с показателем преломления n0, и состоит из отдельных элементов, расположенных произвольным образом и представляющих собой сквозные отверстия, заполненные газом с показателем преломления, который меньше показателя преломления находящейся в непосредственной близости соответствующей внутренней отражающей оболочки, и
внешнее защитное покрытие.

45. Световод по п.44, в котором элементы барьерной области в виде сквозных отверстий заполнены воздухом или газом с подобными свойствами.

46. Световод по п.44, в котором внутренние отражающие оболочки выполнены из кварцевого стекла или легированного кварцевого стекла.

47. Световод по п.44, в котором в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из кварцевого стекла показатели преломления nоб1, nоб2, …, nобk указанных внутренних отражающих оболочек будут равны n0.

48. Световод по п.44, в котором в случае выполнения внутренних отражающих оболочек из легированного кварцевого стекла показатель преломления nоб1, nоб2, …, nобk у каждой из указанных оболочек является больше, равным или меньше, чем показатель преломления кварцевого стекла n0.

49. Световод по п.44, в котором внутренние отражающие оболочки имеют в поперечном сечении одну из форм: круга, шестигранника, квадрата, квадрата с закругленными вершинами и шестигранника с закругленными вершинами.

50. Световод по п.44, в котором разность Δnоб1..k показателя преломления каждой из указанных внутренних отражающих оболочек относительно внешней оболочки световода с показателем преломления n0 равна Δnoб1..k=noб1..k-n0.

51. Световод по п.46, в котором внутренние отражающие оболочки выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора или их комбинации.

52. Световод по п.44, в котором пространство, в котором выполнены сквозные отверстия, изготовлено из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида бора, фтора или их комбинации.

53. Световод по п.44, в котором по меньшей мере две световедущие сердцевины световода выполнены из легированного кварцевого стекла, содержащего по меньшей мере одну из легирующих добавок, выбранных из группы: оксида германия, оксида алюминия, оксида фосфора, хлора, оксида бора, фтора, натрия или их комбинации.

54. Световод по п.44, в котором разность Δnc1..k показателя преломления каждой из световедущих сердцевин относительно внешней оболочки с показателем преломления n0 многосердцевинного волоконного световода составляет Δnc1..k=nc1..k-n0.

55. Световод по п.44, в котором световедущие сердцевины в световоде расположены в гексагональном порядке, тетрагональном порядке или подобным образом.

56. Световод по п.45, в котором световедущие сердцевины имеют диаметры Dc1, Dc2, …, Dck, которые находятся в диапазоне от 4 до 50 мкм.

57. Световод по п.44, в котором разность Δnc1..k показателя преломления каждой световедущей сердцевины световода относительно показателя преломления внешней оболочки находится в диапазоне от 0,002 до 0,015.

58. Световод по п.44, в котором расстояние от центра каждой световедущей сердцевины до близлежащей зоны барьерной области в виде сквозных отверстий составляет от 8 мкм до 35 мкм.

59. Световод по п.56, в котором диаметры Dc1, Dc2, …, Dck, указанных световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга.

60. Световод по п.44, в котором показатели преломления nс1, nс2, …, nck световедущих сердцевин равны между собой или отличаются друг от друга.

61. Световод по п.59 или 60, в котором значения диаметров световедущих сердцевин и значения их показателей преломления должны находиться в предварительно заданном диапазоне, чтобы полученные световоды удовлетворяли Международным стандартам по телекоммуникации ITU-T G651-657.

62. Световод по п.44 или 50, в котором разность показателя преломления Δnоб1..k для каждой внутренней отражающей оболочки относительно внешней оболочки составляет от -0,001 до 0,002.

63. Световод по п.44, в котором разность показателя преломления Δnб барьерной области в виде сквозных отверстий относительно внешней оболочки равна Δnб=nб-n0 и является отрицательным значением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптоволоконной связи. .

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических гироскопах и других датчиках физических величин, а также в волоконных линиях связи и мощных волоконных технологических лазерах.

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах и телекоммуникационных сетях. .

Изобретение относится к устройствам задней подсветки жидкокристаллических дисплеев и может быть использовано в качестве генератора белого света в гражданском и/или авиационном оборудовании.

Изобретение относится к осветительным устройствам и может быть использовано для освещения поверхности. .

Изобретение относится к технологии оптических материалов и может быть использовано в интегральной оптике для изготовления волноводов и волноводных структур, а также для изготовления волноводных датчиков и сенсоров.

Изобретение относится к системе проецирования света для использования вместе с отображающим устройством. .

Изобретение относится к волоконно-оптическим линиям передачи. .

Изобретение относится к области оптоволоконной связи, в частности к волокну, имеющему значительно сниженные потери на изгибе

Низкопрофильная линза с боковым излучением для светодиодного кристалла имеет две связки различных волноводов, продолжающихся радиально от центральной светоизлучающей линзы. Светодиод испускает свет в центральную светоизлучающую линзу, которая имеет искривленную поверхность, посредством полного внутреннего отражения отражающую свет светодиода наружу примерно параллельно верхней поверхности светодиодного кристалла. Центральная линза имеет высоту в 2 мм, необходимую для отражения света светодиода наружу. Радиально от периферии нижней половины центральной линзы продолжается нижняя связка волноводов, имеющих высоту 1 мм, а радиально от периферии верхней половины центральной линзы продолжается верхняя связка волноводов, имеющих высоту 1 мм. Выходные световые области верхней и нижней связок волноводов параллельны одна другой таким образом, что боковое излучение высотой 2 мм уменьшается до 1-миллиметрового бокового излучения без сокращения области светоиспускания. Технический результат - уменьшение толщины волновода. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для создания распределительных систем измерения температуры и деформации. Бриллюэновская система для отслеживания температуры и деформации содержит одно- или двухстороннее волокно с множеством волоконных брэгговских решеток (ВБР) на разных длинах волн и лазерную систему с задающей накачкой, настраиваемую в диапазоне существенно большем, чем бриллюэновский сдвиг. ВБР распределены по длине размещенного волокна и служат как выбираемые отражатели длины волны, позволяющие поддерживать работу устройства даже в случае разрыва волокна. Технический результат: повышение точности и достоверности данных измерений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является улучшение эффективности освещения портативных осветительных устройств. Заявленное осветительное устройство имеет функцию "прокрутки", обеспечивающей освещение наблюдаемой области, на которой пользователь в настоящее время сосредотачивается и при чтении прокручивает освещенную область вперед или назад. Осветительное устройство содержит два множества светоизлучающих элементов, освещающую подложку, контроллер и селектор. Контроллер управляет одним множеством светоизлучающих элементов, излучающих свет для освещения части освещающей подложки, которая может дополнительно отклонять свет к части наблюдаемой поверхности. Селектор предназначен для выбора рабочего режима осветительного устройства из режима ручного управления и заданного заранее режима прокрутки. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам задней подсветки жидкокристаллических дисплеев. Согласно первому варианту устройства узел задней подсветки включает в себя волновод с множеством светодиодов, расположенных в полостях в задней поверхности в центральной области волновода. Задняя поверхность волновода сужена от центральной области к кромкам, так что кромки тоньше, чем центральная область. В еще одном варианте устройства использованы многочисленные волноводы, расположенные под углом с образованием V-образной формы. Технический результат - минимизация обрамления и толщины кромки волновода. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконных линиях связи, а также при создании датчиков физических величин. Устройство содержит световедущую жилу из кварца или из кварца, легированного азотом, отражающую оболочку из кварца, легированного фтором, круглые нагружающие стержни из кварца, легированного бором, в оболочке из чистого кварца или из кварца, легированного фтором, и защитно-упрочняющее полимерное покрытие. Нагружающие стержни размещены на расстоянии от центра световедущей жилы до оболочки нагружающих стержней, равном или большем диаметра световедущей жилы. Технический результат - улучшение радиационной стойкости световода и исключение диффузии примесей, образующих радиационные центры окраски из нагружающих стержней в защитную оболочку. 1 ил.

Изобретение относится к области защищенных документов, таких как банкноты, паспорта и кредитные карты. Защищенный документ содержит непрозрачную подложку, оптический волновод, расположенный на подложке и/или в ней и по меньшей мере один ответвитель для введения света в волновод или выведения света из волновода. При этом ответвитель содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее сквозь волновод и сквозь всю непрозрачную подложку. Заявленный защитный документ обеспечивает повышение степени защиты от подделки. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к устройствам для передачи лазерного излучения. Устройство содержит полый наносветовод, сердцевина которого заполнена водой или водным раствором с показателем преломления, большим показателя преломления оболочки. На торцах наносветовода расположены прозрачные окошки, а на внутреннюю поверхность оболочки наносветовода нанесено покрытие, содержащее углеродные нанотрубки. Технический результат - обеспечение передачи мощного лазерного излучения. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к коллиматорам, которые могут быть использованы для освещения жидкокристаллических экранов. Коллиматор выполнен в виде клиновидного оптического волновода, который имеет первый конец, второй конец, противолежащий первому концу. Причём первый конец тоньше второго конца. Также коллиматор содержит видимую поверхность, проходящую, по меньшей мере, частично между первым концом и вторым концом, и заднюю поверхность, противолежащую видимой поверхности. Видимая поверхность содержит первый критический угол внутреннего отражения, и задняя поверхность конфигурируется, чтобы являться отражательной под первым критическим углом внутреннего отражения. Кроме того, на втором конце оптического волновода размещен концевой отражатель, который содержит структуру многогранной (фасетчатой) линзы. Технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров коллиматора. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к одномодовым оптическим волокнам с низкими изгибными потерями. Оптическое волокно включает в себя центральную область стеклянной сердцевины, имеющую максимальное приращение Δ1макс показателя преломления в процентах. Первая внутренняя кольцевая область окружает сердцевину и имеет приращение Δ2 показателя преломления в процентах. Кольцевая область с понижением окружает внутреннюю кольцевую область и имеет приращение Δ3. Третья кольцевая область окружает кольцевую область с понижением и имеет приращение Δ4 показателя преломления в процентах. При этом Δ1макс>Δ4>Δ2>Δ3. Разность между Δ4 и Δ2 превышает 0,01, а объем |V3| профиля составляет, по меньшей мере, 60%Δ мкм2. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх