(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 209456 PL 209456 B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12)
OPIS PATENTOWY
(19)
(21) Numer zgłoszenia: 375115
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(54)
PL
209456
(13) B1
(11)
(51) Int.Cl.
G02B 6/10 (2006.01)
(22) Data zgłoszenia: 16.05.2005
Sposób zwiększenia pasma modowego światłowodu wielomodowego
oraz urządzenie do stosowania tego sposobu
(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
POLITECHNIKA WARSZAWSKA,
Warszawa, PL
27.11.2006 BUP 24/06
(72) Twórca(y) wynalazku:
JERZY SIUZDAK, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.09.2011 WUP 09/11
(74) Pełnomocnik:
PL 209456 B1
rzecz. pat. Lewińska Krystyna
2
PL 209 456 B1
Opis wynalazku
Znany jest sposób zwiększenia pasma modowego światłowodu wielomodowego, w którym
określa się optymalny kształt profilu współczynnika załamania światłowodu wielomodowego. Współczynnik załamania światłowodu zależy od odległości od środka rdzenia światłowodu i na podstawie
zależności opóźności grupowych modów i dyspersji chromatycznej określa się taki kształt profilu
współczynnika załamania światłowodu wielomodowego, aby wszystkie mody prowadzone miały najbardziej zbliżone do siebie opóźności grupowe. Optymalny kształt profilu jest zbliżony do parabolicznego i uzyskuje się go w procesie wytwarzania światłowodu przez stopniowe osadzanie na walcu
stanowiącym preformę kolejnych warstw szkła kwarcowego, różniących się domieszkowaniem
i współczynnikiem załamania, dzięki odpowiedniemu doborowi domieszek i czasów osadzania.
Wszelkie odstępstwa od optymalnego kształtu profilu prowadzą do istotnego zmniejszenia pasma tego światłowodu.
Znany jest sposób zwiększenia pasma modowego światłowodu wielomodowego, w którym
określa się warunki wprowadzenia strumienia świetlnego ze źródła światła do światłowodu wielomodowego. W tym celu mierzy się otoczony strumień EF(r) na końcu dziesięciometrowego odcinka światłowodu wielomodowego pobudzanego badanym źródłem światła. Jest on zdefiniowany jako mierzony
w strefie bliskiej ( ) procent całkowitej mocy optycznej zawartej w kole o promieniu r i środku w centrum rdzenia światłowodu, co można wyrazić matematycznie jako:
r
Rmax
EF(r) = 0∫I(x) x dx/0∫I(x) x dx
gdzie I(x) jest natężeniem światła w odległości x od środka rdzenia światłowodu.
W przypadku światłowodów przeznaczonych do linii 1 Gbit/s musi być spełniony warunek:
EF(4,5 μm) ≤ 25% oraz EF(15 μm) ≥ 75%.
W przypadku światłowodów przeznaczonych do linii 10 Gbit/s musi być spełniony warunek:
EF(4,5 μm) ≤ 30% oraz EF(19 μm) ≥ 86%.
Przy spełnieniu powyższych warunków moc w modach najwyższych i najniższych rzędów jest
ograniczona, a co za tym idzie eliminowany jest wpływ najczęstszych odstępstw od optymalnego
kształtu profilu współczynnika załamania światłowodu wielomodowego, które mają miejsce bądź na
granicy rdzenia i płaszcza światłowodu - wpływające na mody najwyższych rzędów i które mają miejsce w centrum światłowodu - tzw. dip, wpływające na mody najniższych rzędów.
Znane urządzenie realizujące powyższy sposób stanowi układ optyczny usytuowany między
źródłem światła a czołem światłowodu. Układ optyczny składa się z jednej lub większej liczby soczewek optycznych wklęsło - wypukłych lub typu GRIN, soczewek cylindrycznych. Układ tych soczewek
pozwala na spełnienie powyższych warunków wprowadzenia strumienia otoczonego i jednocześnie
umożliwia wprowadzenie do światłowodu możliwie największej mocy optycznej.
Sposób według wynalazku polega na tym, że filtruje się mody o najwyższych i najniższych rzędach za pomocą filtru optycznego.
Urządzenie według wynalazku polega na tym, że stanowi go przesłona filtracyjna światła, usytuowana pomiędzy końcem światłowodu a wejściem układu fotodetektora. Przesłona filtracyjna ma
postać dysku z koncentrycznym pierścieniem o średnicy wewnętrznej i zewnętrznej, który jest przepuszczalny dla światła.
Rozwiązanie według wynalazku pozwala znacznie zwiększyć pasmo modowe światłowodu przy
umiarkowanych stratach mocy świetlnej.
Sposób według wynalazku jest bliżej przedstawiony przykładowo na rysunku, na którym fig. 1
przedstawia schematycznie urządzenie zwiększające pasma modowe światłowodu wielodomowego,
a fig. 2 - przesłona filtracyjna w przekroju wzdłuż dysku.
Urządzenie ma za czołem światłowodu 1 umieszczoną przesłonę filtracyjną, za którą usytuowany jest układ sprzęgający 3. Światło wychodzące z rdzenia światłowodu 1 tworzy wiązkę rozbieżną 1a,
która charakteryzuje się tym, że w strefie dalekiej mody niskich rzędów rozchodzą się pod małymi
kątami do osi optycznej układu, zaś mody wysokich rzędów - pod wysokimi kątami. Generalnie, rząd
modu jest proporcjonalny do kąta jaki tworzy promień świetlny z osią światłowodu. Wiązka światła 1a
na swej drodze napotyka na przesłonę filtracyjną 2 w postaci dysku z koncentrycznym pierścieniem P
o średnicy wewnętrznej d i zewnętrznej D, który jest przepuszczalny dla światła. Do układu sprzęgają-
PL 209 456 B1
3
cego światło 3 umieszczonego za przesłoną filtracyjną 2, docierają promienie świetlne przechodzące
przez pierścień P i wyłącznie te promienie docierają do fotodetektora 4 usytuowanego za układem
sprzęgającym światło 3. Układ sprzęgający światło 3 i fotodetektor 4 tworzą układ fotodetektora 3, 4.
Obszary w centrum i na zewnątrz pierścienia P eliminują mody najniższych i najwyższych rzędów, a więc mody, które najbardziej różnią się opóźnościami grupowymi i jednocześnie są najbardziej
narażone na typowe zaburzenia kształtu profilu załamania światłowodu. Pozwala to znacznie zwiększyć pasmo modowe światłowodu przy umiarkowanych stratach mocy świetlnej związanych z filtracją.
Przez dobór wielkości średnicy wewnętrznej d i zewnętrznej D określa się, które mody pasma są
transmitowane do fotodetektora 4, a które mody są blokowane przez przesłonę filtracyjną 2 i nie docierają do fotodetektora 4. Eliminowane mody najbardziej różnią się opóźnościami grupowymi, a więc
ograniczają pasmo modowe światłowodu wielomodowego.
Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób zwiększenia pasma modowego światłowodu wielomodowego polegający na tym, że
transmituje się mody o zbliżonych do siebie opóźnościach grupowych, znamienny tym, że filtruje się
mody o najwyższych i najniższych rzędach za pomocą filtru optycznego.
2. Urządzenie do zwiększania pasma modowego światłowodu wielomodowego, znamienne
tym, że stanowi go przesłona filtracyjna (2) światła, usytuowana pomiędzy końcem światłowodu (1)
a wejściem układu fotodetektora (3, 4).
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że przesłona filtracyjna (2) ma postać dysku
z koncentrycznym pierścieniem (P) o średnicy wewnętrznej (d) i zewnętrznej (D), który jest przepuszczalny dla światła.
4
PL 209 456 B1
Rysunki
Departament Wydawnictw UP RP
Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)