ITTO950129A1 - Procedimento per la fabbricazione di fibre ottiche a mantenimento di polarizzazione - Google Patents

Abstract

PER REALIZZARE FIBRE OTTICHE A MANTENIMENTO DI POLARIZZAZIONE IN SILICE, DURANTE LA TIRATURA E PRIMA DELL'APPLICAZIONE DI RIVESTIMENTI ESTERNI SI IRRADIA DIRETTAMENTE E IN MODO CONTINUO LA FIBRA (8) CON ALMENO UN FASCIO (9) DI RADIAZIONE UV (Fig. 1).

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"PROCEDIMENTO PER LA FABBRICAZIONE DI FIBRE OTTICHE A MANTENI-MENTO DI POLARIZZAZIONE"

La presente invenzione si riferisce ai portanti fisici per comunicazioni ottiche e pi? in particolare ha per oggetto un procedimento per la realizzazione di fibre ottiche monomodo a mantenimento di polarizzazione.

In molte applicazioni delle fibre ottiche monomodo, tra cui i sistemi di comunicazione coerenti, ? importante che il segnale ottico che si propaga lungo una fibra mantenga costanti, e stabili anche rispetto a un riferimento rigidamente collegato alla fibra, le sue caratteristiche di polarizzazione. Un modo per ottenere ci? ? quello di usare, come mezzo trasmissivo, una fibra cosiddetta a mantenimento di polarizzazione.

Una fibra a mantenimento di polarizzazione ? sostanzialmente un elemento birifrangente, cio? con indice di rifrazione diverso in due direzioni ortogonali fra loro e all'asse della fibra. Per la produzione di queste fibre, in particolare per l'uso nelle telecomunicazioni, si impiegano generalmente due tecniche per ottenere la birifrangenza in un materiale per natura isotropo, come il vetro. La prima consiste nel realizzare fibre il cui nucleo non ha simmetria assiale, p. es. ? ellittico o rettangolare o ? associato ad elementi esterni che alterano la distribuzione del campo elettromagnetico guidato, e la seconda consiste nel realizzare fibre il cui nucleo ? mantenuto in una condizione di sollecitazione meccanica trasversale. L?inconveniente principale di queste tecniche ? che esse richiedono processi produttivi dedicati allo scopo, non utilizzabili per realizzare fibre convenzionali. Sarebbe invece desiderabile utilizzare una tecnica che permetta di indurre la birifrangenza nel corso di un processo produttivo utilizzabile anche per fibre convenzionali.

Nell'articolo "Single pulse Bragg gratings written during fibre drawing" di L. Dong e altri, Electronics Lettera, 19 Agosto 1993, Vol. 29, N. 17, pagg. 1577-1578 si descrive un metodo per realizzare reticoli a variazione periodica dell'indice di rifrazione all'interno del nucleo di una fibra, durante la sua tiratura. Il metodo produce alterazioni d'indice di rifrazione nella silice drogata con ossido di germanio utilizzando un'irradiazione UV, di energia tale da provocare la rottura di ponti Ge-Ge presenti all'interno della matrice di silice drogata. In particolare, secondo l'articolo citato, si irradia la fibra, in una zona immediatamente a monte dei dispositivi di applicazione del rivestimento, con un fronte d'onda risultante dall'interferenza tra due parti di uno stesso impulso che sono state inviate lungo i due rami di un interferometro e che si ricombinano in corrispondenza del nucleo della fibra: si ottiene cos? una modulazione periodica dell'indice di rifrazione del nucleo, che d? luogo alla variazione periodica di riflettivit? necessaria per realizzare un reticolo. Al posto dell'interferometro si pu? utilizzare una maschera di fase, come descritto p. es. da K. O. Hill e altri in "Bragg gratings fabricated in monomode photosensitive optical fiber by UV exposure through a phase mask", Applied Physics Letters, Voi. 62, N. 10, 8 Marzo 1993.

Anche se il procedimento descritto neH'articoIo di L. Dong ? orientato alla fabbricazione di una successione di componenti discreti, la stessa tecnica sarebbe in teoria utilizzabile per realizzare un reticolo distribuito lungo tutta una fibra, che risulterebbe cos? una fibra a mantenimento di polarizzazione, in quanto il profilo d'indice di rifrazione ? diverso lungo assi diversi di una stessa sezione della fibra.

Tuttavia una soluzione simile ? di difficile realizzazione pratica, in quanto, essendo il reticolo "scritto" nella fibra mediante una successione di passi, potrebbero esserci discontinuit? del reticolo. Inoltre la realizzazione di un reticolo pone problemi di corretto allineamento dei mezzi che realizzano la modulazione, soprattutto se si volesse alterare il profilo d'indice di rifrazione della matrice originaria secondo pi? assi diversi; inoltre un reticolo ? una struttura intrinsecamente selettiva in lunghezza d'onda, ci? che limita la flessibilit? d?impiego delle fibre ottenute.

Secondo l?invenzione si fornisce invece un procedimento che consente di realizzare il profilo voluto, anche secondo pi? assi, e di ottenere strutture non selettive.

Ci? ? ottenuto per il fatto che il fascio irradia direttamente e in modo continuo la fibra, e viene inviato verso questa con un'apertura tale che, per effetto delle variazioni d'indice di rifrazione all'interfaccia tra l'ambiente esterno e il mantello della fibra e tra mantello e nucleo, il fascio che attraversa il nucleo sia un fascio collimato.

L'invenzione sar? meglio compresa dalla descrizione che segue, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la fig. 1 ? una rappresentazione schematica di un impianto di tiratura di fibre ottiche in cui si applica l'invenzione; e

- le figure 2 e 3 sono rappresentazioni schematiche, in scala ingrandita, della zona di fibra irraggiata.

Nella Fig. 1 si vede una convenzionale torre di tiratura per fibre ottiche, indicata nel suo complesso con 100, comprendente un mandrino 1 di sopporto della preforma 2, un forno di fusione 3, mezzi 4 di controllo del diametro della fibra tirata 8, una vaschetta 5 per l'applicazione alla fibra del rivestimento polimerico esterno, la lampada UV 6 per l?essiccazione del rivestimento e i mezzi 7 di trascinamento della fibra 8. Prima di raggiungere la vaschetta di applicazione del rivestimento, la fibra ? irradiata in modo continuo e diretto con un fascio 9 di radiazione UV emesso da una sorgente 10, p. es. un laser ad eccimeri KrF, con lunghezza d'onda di emissione ? = 248 nm. Il fascio UV viene inviato verso la fibra tramite un opportuno sistema ottico schematizzato dalla lente 11. Il sistema ottico ? atto a far arrivare il fascio 9 sulla superficie della fibra 8 con un'apertura tale che, tenuto conto dei salti d'indice di rifrazione alle interfacce aria/mantello 12 della fibra e mantello 12/nucleo 13, il fascio stesso sia un fascio sostanzialmente collimato in corrispondenza del nucleo 13, come si vede in fig. 2.

L'irradiazione con un fascio UV, come detto, provoca un aumento dell'indice di rifrazione nel vetro di silice lungo l'asse corrispondente alla direzione di propagazione del fascio, in misura legata alla potenza di questo e alle caratteristiche della matrice. P. es. nel caso di una matrice Si02 - Ge02 si pu? ottenere un aumento di indice di rifrazione di 3-10-4 irradiando con una sorgente con potenza di 300 mJ/cm2. Di conseguenza il nucleo irradiato si comporta come un nucleo con dimensioni diverse lungo due assi perpendicolari e quindi la fibra ? effettivamente una fibra a mantenimento di polarizzazione.

Ovviamente, si pu? irradiare la fibra con pi? fasci inviati secondo direzioni diverse (p. es. due fasci 9, 9' che attraversano il nucleo in direzioni perpendicolari, come si vede in fig. 3) e con potenze diverse, in modo da mantenere l'asimmetria del profilo d'indice di rifrazione in direzioni diverse. Grazie all'irradiazione diretta, non si hanno problemi di allineamento tra i diversi fasci.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la realizzazione di fibre ottiche in silice a mantenimento di polarizzazione, in cui si fila in fibra una preforma (2) e si irradia la fibra (8), durante la tiratura e prima dell'applicazione di rivestimenti esterni, con almeno un fascio (9) di radiazione UV, caratterizzato dal fatto che il fascio (9) irradia direttamente e in modo continuo la fibra (8), e viene inviato verso questa con un'apertura tale che, per effetto delle variazioni d'indice di rifrazione all'interfaccia tra l'ambiente esterno e il mantello (12) della fibra e tra il mantello (12) e nucleo (13), il fascio (9) che attraversa il nucleo (13) sia un fascio collimato.
2. 2. Procedimento secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che si irradia la fibra (8) con pi? fasci (9, 9') di radiazione UV, a potenza diversa, inviati secondo direzioni diverse.