MEJORAS RELACIONADAS CON GUIAONDAS DE CRISTAL FOTÓNICO.

Guiaondas que comprende fibra de cristal fotónico terminada por un dispositivo de transmisión multimodo para su uso en la conexión y desconexión de la fibra a voluntad,

en el que el dispositivo de transmisión multimodo está configurado de tal manera que, al usar el guiaondas para guiar luz de una longitud de onda predeterminada, una primera distribución de intensidad luminosa en un primer extremo del dispositivo de transmisión multimodo comprende una imagen de una segunda distribución de intensidad luminosa en el otro extremo del dispositivo de transmisión multimodo, resultando la imagen de interferencia multimodo en el dispositivo de transmisión multimodo.

Mejoras relacionadas con guiaondas de cristal fotónico Esta invención se refiere a mejoras relacionadas con guiaondas. Más particularmente, la invención se refiere a guiaondas terminados para ser adecuados para su conexión a otros guiaondas, o para acoplar radiación hacia el interior o hacia el exterior del guiaondas. La invención también se refiere a un método de terminación de un guiaondas, a un conector para un guiaondas, y a un método de fijación de un conector a un guiaondas. La invención se refiere a guiaondas de fibra de cristal fotónico.

Las fibras de cristal fotónico son fibras ópticas que tienen un núcleo rodeado por una región de revestimiento en la que hay una red de orificios que discurren a lo largo de la longitud de la fibra. La región de núcleo tiene normalmente un diámetro que oscila entre 2 !m y más, y la región de revestimiento comprende normalmente orificios que tienen un diámetro en el intervalo de desde submicrométrico hasta varios micrómetros. El diámetro global de la fibra depende, por ejemplo, del diámetro del núcleo y las propiedades de guiado, pero normalmente puede extenderse hasta varios cientos de micrómetros. Normalmente, los orificios están dispuestos para tener una estructura periódica cuando se observan en sección transversal a través de la fibra. Tales fibras también pueden describirse en la técnica como “fibras huecas” o “fibras microestructuradas”.

En un tipo de fibra de cristal fotónico, conocido como “fibra hueca”, el guiado se produce como resultado del contraste entre el índice de refracción del núcleo y el índice de refracción efectivo en el material “hueco” que rodea a la región de núcleo. La luz se guía por tanto a lo largo de la fibra mediante refracción, como es el caso en fibras ópticas más convencionales. En otras fibras de cristal fotónico, el núcleo o bien tiene un índice de refracción inferior al del revestimiento, o bien está hueco. En estas fibras, el guiado se produce como resultado de efectos de banda prohibida para fotones que surgen de la periodicidad de la estructura hueca. En ambos de estos tipos de fibra de cristal fotónico, los orificios son clave para las propiedades de guiado de la luz de la fibra.

Se ha encontrado que libras de cristal fotónico muestran varias propiedades ventajosas en comparación con fibras ópticas convencionales, tal como se da a conocer por J. C. Knight, T. A. Birks, P. St. J. Russell, y D. M. Atkins en el artículo “All-silica single-mode fiber with photonic cr y stal cladding”, publicado en el volumen 21, Optics Letters, páginas 1547 -1549 (1996) y seguido por la publicación de una fe de erratas en el volumen 22, Optics Letters, páginas 484 -485 (1997) ; y por T. A. Birks, J. C. Knight y P. St. J. Russell en el artículo “Endlessly single-mode photonic cr y stal fibre”, publicado en el volumen 22, Optics Letters, páginas 961 -963 (1997) .

Con el fin de aprovechar las propiedades ventajosas de las fibras de cristal fotónico, es necesario acoplar luz hacia el interior y hacia el exterior de tales fibras. En una cara de extremo de una longitud de fibra de cristal fotónico, los orificios que son necesarios para guiar la luz a lo largo del núcleo de la fibra están expuestos a la atmósfera ambiental. Por tanto, puede producirse la introducción de humedad y residuos. Sin embargo, la presencia de humedad y residuos en los orificios puede alterar las propiedades de guiado de la fibra de cristal fotónico. Por ejemplo, el índice de refracción de los orificios puede alterarse, o pueden bloquearse con material opaco. En cualquier caso, las propiedades de guiado de la fibra de cristal fotónico se ven adversamente afectadas. Tales problemas son particularmente graves cuando se desea fijar una fibra de cristal fotónico a un conector, de modo que la fibra pueda conectarse y desconectarse a voluntad. En estas circunstancias, la cara de extremo de la fibra de cristal fotónico está expuesta a la atmósfera durante algún tiempo, y el riesgo de que los orificios se ensucien es inaceptablemente grande.

Actualmente hay dos métodos conocidos en los que pueden superarse los problemas anteriores. O bien se empalma una longitud corta de fibra sólida sin núcleo directamente sobre el extremo de la fibra de cristal fotónico, o bien se calienta el extremo de la fibra hasta una temperatura próxima a su punto de fusión, provocando que los orificios se colapsen en la región próxima a la cara de extremo de la fibra de cristal fotónico (véase el documento US 2007010443) . En ambos casos, no hay orificios presentes en la región próxima al extremo de la estructura resultante, tal como se ilustra de manera esquemática en la figura 1. En este caso, un guiaondas 100 comprende fibra 110 de cristal fotónico y una región 120 de terminación. La fibra 110 tiene una región 112 de revestimiento, en la que hay una red de orificios que discurren a lo largo de la longitud de la fibra, y una región 114 de núcleo, a lo largo de la cual se guía la luz. Los orificios en la región 112 de revestimiento están sellados en la región 120 de terminación. Esta región de terminación puede ser del orden de 50 !m a 2 mm de longitud. Sin embargo, tales soluciones conservan varias desventajas, resultantes del hecho de que existe una región de longitud posiblemente incierta en el extremo de la fibra en la que la fibra no tiene propiedades de guiado de la luz. Por tanto, la luz en la fibra de cristal fotónico diverge a través de esta región de extremo, y se emite con un diámetro de haz mucho mayor que el de la radiación en tránsito a través de la fibra. Esto se ilustra esquemáticamente en la figura 1: el diámetro de haz en el plano marcado con el número de referencia 130, en el que el haz se emite desde el guiaondas, es significativamente mayor que el del plano marcado con el número de referencia 140, en el que terminan los orificios. Por tanto es imposible acoplar con tope eficazmente tales fibras, ya que existe una falta de correlación de modo de campo y abertura numérica inherente. También es más difícil acoplar luz eficazmente al interior de la fibra: la parte central del haz que va a acoplarse en la fibra debe situarse a una distancia dentro de la fibra, en un punto en el que empiezan los orificios de guiado, en vez de en la cara de extremo de la fibra. Tales problemas son particularmente evidentes para fibras de cristal fotónico con regiones de núcleo más pequeñas, del orden de 1 !m a 5 !m. También se conoce a partir del documento US 20070104431 y de W.S MOHAMMED et al., J. of Lightwave Techn., vol. 22 (2) , (2004) empalmar lentes de enfoque o colimación.

Por tanto, un objeto de la presente invención es superar, o al menos mitigar en parte, los problemas identificados anteriormente. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un método de terminación de una fibra de cristal fotónico que permite que la luz se acople eficazmente hacia el interior de fibras de cristal fotónico, y que permite que tales fibras se acoplen con tope sin incurrir en tales pérdidas significativas como las que se incurre usando las técnicas conocidas actualmente. Todavía un objeto adicional de la invención es proporcionar conectores adecuados para fibras de cristal fotónico.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un guiaondas que comprende fibra de cristal fotónico terminada por un dispositivo de transmisión multimodo para su uso en la conexión y desconexión de la fibra a voluntad, en el que el dispositivo de transmisión multimodo está configurado de tal manera que, al usar el guiaondas para guiar luz de una longitud de onda predeterminada, una primera distribución de intensidad luminosa en un primer extremo del dispositivo de transmisión multimodo comprende una imagen de una segunda distribución de intensidad luminosa en el otro extremo del dispositivo de transmisión multimodo, resultando la imagen de interferencia multimodo en el dispositivo de transmisión multimodo. La salida del dispositivo de transmisión multimodo, o dispositivo de obtención de nuevas imágenes, es distribución de intensidad luminosa que comprende una imagen de distribución de intensidad luminosa introducida en el dispositivo de obtención de nuevas imágenes. Por tanto, cuando se transmite luz a través de un guiaondas según el primer aspecto de la presente invención, que sale a través del dispositivo de obtención de nuevas imágenes que termina la fibra de cristal fotónico, hay menos divergencia de la que se produciría si la fibra de cristal fotónico se termina por una región no de guiado en la que los orificios estaban sellados. Por tanto, tales guiaondas... [Seguir leyendo]

1. Guiaondas que comprende fibra de cristal fotónico terminada por un dispositivo de transmisión multimodo para su uso en la conexión y desconexión de la fibra a voluntad, en el que el dispositivo de transmisión multimodo está configurado de tal manera que, al usar el guiaondas para guiar luz de una longitud de onda predeterminada, una primera distribución de intensidad luminosa en un primer extremo del dispositivo de transmisión multimodo comprende una imagen de una segunda distribución de intensidad luminosa en el otro extremo del dispositivo de transmisión multimodo, resultando la imagen de interferencia multimodo en el dispositivo de transmisión multimodo.

2. Guiaondas según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de transmisión multimodo es una longitud de fibra multimodo.

3. Guiaondas según la reivindicación 2, en el que la fibra multimodo se empalma sobre la fibra de cristal fotónico.

4. Guiaondas según cualquier reivindicación anterior, en el que la salida del dispositivo de transmisión multimodo es una imagen uno a uno de la entrada en el dispositivo de transmisión multimodo.

5. Guiaondas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la salida del dispositivo de transmisión multimodo es una imagen múltiple de la entrada en el dispositivo de transmisión multimodo.

6. Guiaondas según cualquier reivindicación anterior, en el que el extremo terminado del guiaondas se aloja dentro de un casquillo, casquillo que se aloja dentro de un cuerpo de conector.

7. Guiaondas según la reivindicación 6, en el que el casquillo se sitúa de tal manera que el extremo terminado del guiaondas está a nivel con un extremo del casquillo.

8. Guiaondas según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que el casquillo se sitúa de tal manera que la unión entre la fibra de cristal fotónico y el dispositivo de transmisión multimodo se aloja dentro del casquillo.

9. Guiaondas según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el casquillo se fabrica de un material seleccionado del grupo que consiste en materiales cerámicos, metálicos y de zirconato.

10. Conector para un guiaondas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo el conector un cuerpo de conector, y un casquillo configurado para ajustarse dentro del cuerpo de conector y para recibir tanto el dispositivo de transmisión multimodo como al menos una parte de la fibra de cristal fotónico.

11. Par de guiaondas, siendo cada guiaondas del par de guiaondas según la reivindicación 1, en el que las dimensiones de los dispositivos de transmisión multimodo son complementarias de tal manera que, como resultado de interferencia multimodo en los dispositivos de transmisión multimodo, cuando el par de guiaondas se conectan entre sí, la entrada en una de las fibras de cristal fotónico es una nueva imagen uno a uno de la salida de la otra de las fibras de cristal fotónico, y de tal manera que, en la superficie de contacto entre los guiaondas, se forma una imagen múltiple de la salida de dicho uno de los guiaondas como resultado de interferencia multimodo en los dispositivos de transmisión multimodo.

12. Método de terminación de una fibra de cristal fotónico que comprende la etapa de fijar un dispositivo de transmisión multimodo a un primer extremo de la fibra de cristal fotónico para su uso en la conexión y desconexión de la fibra a voluntad, en el que el dispositivo de transmisión multimodo está configurado de tal manera que, al usar la fibra de cristal fotónico terminada para guiar luz de una longitud de onda predeterminada, una primera distribución de intensidad luminosa en la salida del dispositivo de transmisión multimodo comprende una imagen de una segunda distribución de luz en el primer extremo de la fibra de cristal fotónico.

13. Método según la reivindicación 12, en el que la primera distribución de intensidad luminosa es una imagen uno a uno de la segunda distribución de intensidad luminosa.

14. Método según la reivindicación 12, en el que la primera distribución de intensidad luminosa es una imagen múltiple de la segunda distribución de intensidad luminosa.

15. Método de fijación de un conector a una fibra de cristal fotónico para su uso en la conexión y desconexión de la fibra a voluntad, comprendiendo el método las etapas de:

(i) terminar la fibra de cristal fotónico empalmando fibra multimodo sobre un extremo de la fibra de cristal fotónico para formar un extremo de fibra de cristal fotónico terminado;

(ii) situar un casquillo en la fibra de cristal fotónico terminada y de tal manera que hay una longitud predeterminada de fibra multimodo entre el empalme y el extremo de salida del casquillo en el que la longitud predeterminada se selecciona de tal manera que, al usar la fibra de cristal fotónico para guiar luz de una longitud de onda

predeterminada, una primera distribución de intensidad luminosa en el extremo de salida de la fibra de cristal fotónico terminada comprende una imagen de la distribución de intensidad luminosa en el extremo empalmado de la fibra multimodo, formándose la imagen como resultado de interferencia multimodo en el dispositivo de transmisión multimodo; y (iii) situar el casquillo dentro de un cuerpo de conector.

16. Método según la reivindicación 15, en el que la etapa (ii) comprende además situar el casquillo de tal manera que una parte de la fibra multimodo sobresale más allá del extremo de salida del casquillo, y comprendiendo el método además la etapa de retirar la parte de fibra multimodo que sobresale más allá del extremo de salida del casquillo de tal manera que el extremo de salida de la fibra multimodo está a nivel con el extremo de salida del casquillo.