The paper deals with the commemoration of early stages of technology research of silica optical fibers in Czechoslovakia till 1993. Technology of three types of telecommunication fibers - polymer-clad-silica, graded-index and single-mode ones and that of several types of specialty optical fibers like polarization maintaining bow-tie fibers or rare-earth doped fibers belong to the most important achievements of this period. The prepared samples exhibited parameters comparable to world-class top production. The technology research was understood not only as a description of a set of receipts but mainly as scientific understanding of process fundaments. Thanks to this approach, in later period it was possible to continue in the research of specialty optical fibers for fiber sensors, fiber amplifiers and fiber lasers. Such research is performed in the Laboratory of Optical Fibers of the Institute of Photonics and Electronics of the Czech Academy of Sciences to date. and Článek připomíná počátky výzkumu technologie křemenných optických vláken vČeskoslovensku do roku 1993. Mezi jeho úspěchy patřilo vypracování technologií tří typů telekomunikačních vláken - ''polymer-clad-silica'', gradientních a jednovidových a dále několika typů speciálních vláken - zachovávajících polarizaci typu ''bow-tie'' a dopovaných ionty vzácných zemin. Připravené vzorky dosahovaly parametrů srovnatelných v té době se světem. Technologický výzkum byl chápán nejen jako popis souboru výrobních postupů, ale zejména jako pochopení vědeckých základů. Díky tomu bylo později možné efektivně pokračovat ve výzkumu speciálních vláken pro vláknové sensory, zesilovače a lasery, který v Laboratoři optických vláken Ústavu fotoniky a elektroniky AVČR pokračuje dodnes.
Thanks to the development of fiber optic technologies for the Internet, large cities and metropolitan networks are now well connected through the fiber optic technology. Since the mid-nineties of the last century a rapid research in the transmission of stable frequencies via optical fibers has been introduced. It is necessary for mutual remote comparison of optical frequency standards via optical fibers. But in order to transmitting optical frequencies through photonic data networks, the key task is to compensate the Doppler shift that is induced in the fibers by external influences, such as particularly changes in the temperature or acoustic noise and mechanical vibration environment in which the fibers are installed. In this work we present some techniques to compensate these unwanted effects. Furthermore, we present the realization of an optical system and measurement parameters achieved by the phase-coherent optical transmission of the optical frequency standard working at a wavelength of 1540.5 nm. The optical frequency dissemination with the stable transport delay has been established on the fiber optic link leading from the Institute of Scientific Instruments ASCR Brno to headquarters of national provider CESNET in Prague over the optical fiber with the length of 306 km. The work includes the verification and measurement of changes of the transport delays using simultaneous bidirectional transmission of 1PPS signals from the instrument based atomic clocks placed in both ends of the same optical fiber. and Díky rozvoji komunikačních technologií pro internet jsou nyní dobře propojena velká města i metropolitní sítě optickými vlákny, čímž lze zajistit čistě fotonický přenos signálů na vzdálenosti až stovek kilometrů. Od poloviny devadesátých let minulého století probíhá intenzivní výzkum v oblasti přenosu stabilních frekvencí pomocí optických vláken, který je nezbytný pro vzájemná dálková porovnávání normálů optické frekvence. Aby však bylo možné přenášet optické frekvence přes běžné fotonické datové sítě, je nezbytné kompenzovat dopplerovský posuv, který je ve vláknech indukován působením vnějších vlivů, jako jsou zejména změny teploty či akustické a mechanické vibrace prostředí, ve kterém jsou vlákna uložena. V práci představujeme vybrané techniky kompenzace těchto nežádoucích efektů. Dále prezentujeme vlastní realizaci optické soustavy a měření dosažených parametrů fázově koherentního přenosu optické frekvence normálového laseru pracujícího na vlnové délce 1540,5 nm z pracoviště Ústavu přístrojové techniky AV ČR v Brně do ústředí poskytovatele fotonických služeb CESNET v Praze po optickém vlákně délky 306 km. Součástí výsledků je i verifikace měření změn dopravního zpoždění pomocí obousměrného simultánního přenosu signálů 1PPS z přístrojových atomových hodin umístěných v obou lokalitách po stejném optickém vlákně.
In this article for the communication via monomode optical fibres we describe the possibilities of dispersion effects reduction. Characteristics of microstructural fibres with honeycomb cladding are presented together with their advantages. Then the way of present optical data cabling employment is demonstrated for STM-256 optical communication. Modern communications require always higher bit rates and the present cabling is not ready for the arrival of new link standards. The infrastructure for high video signal transmission can serve as a sufficient example.
The paper presents selected activities of the Institute of Photonics and Electronics in the field of preparation of nanoparticle-doped active optical fibers. Nanoparticle-doped optical fibers were prepared by ''in-situ'' crystallization of dopants during the thermal processing of the fibers and by embedding the ''off-line'' generated nanoparticles into the core of the fibers. The background losses of the fibers prepared by the ''off-line'' method were significantly lowered. ''Off-line'' deposition of Tm-doped alumina nanoparticles extended the luminescence lifetime of 30 % up to 674 ms comparing with the fibers doped with ''in-situ'' formed nanoparticles. Selected erbium-doped fiber prepared by the ''off-line'' deposition was tested as the active medium in a fiber-ring laser. and Článek popisuje vybrané činnosti Ústavu fotoniky a elektroniky, v.v.i. v oblasti přípravy aktivních vláken dopovaných nanočásticemi. Nanočásticemi dopovaná vlákna byla připravena metodou ''in-situ'', která spočívá v řízené krystalizaci dopantů v průběhu tepelného zpracování vláken. Druhá metoda ''off-line'' spočívala v dopování vláken již připravenými nanokrystaly. Optická vlákna připravená metodou ''off-line'' vykazovala nižší základní útlum. V případě, kdy byly do vlákna naneseny ''off-line'' připravené nanokrystaly aluminy dopované thuliem bylo pozorováno prodloužení luminescence na hodnotu 674 ms, což je o 30 % více než u srovnatelného vlákna, u kterého byly nanokrystaly vytvořeny metodou ''in-situ'', tedy řízenou krystalizací dopantů. Vybrané optické vlákno dopované erbiem bylo testováno jako aktivní prostředí v kruhovém vláknovém laseru.
The paper deals with progress in the field of preparation of preforms for drawing of optical fibres by the MCVD method. ''Groundbreaking achievements concerning the transmission of light in fibers for optical communication'' were appreciated in 2009 by the Nobel prize for K. C. Kao and this paper comes from experience acquired in this field. Attention is focused namely at novel materials and fiber structures and their preparation in the field of special optical fibers for fiber amplifiers, lasers and sensors. and Článek se zabývá pokroky v oblasti přípravy preforem pro tažení optických vláken metodou MCVD. Vychází z historických poznatků při přípravě telekomunikačních vláken, které přispěly k významnému pokroku v oboru, za jehož rozvoj získal K. C. Kao v roce 2009 Nobelovu cenu. Pozornost je soustředěna zejména na nové materiály a vláknové struktury a postupy jejich přípravy z oblasti speciálních vláken pro vláknové zesilovače, lasery a sensory.
The paper deals with latest trends in the field of optical fibers namely from point of view of technology and follows the overview of history published elsewhere in this issue of Fine mechanics and optics. It summarizes results recently achieved in the Institute of photonics and electronics ASCR in the field of fiber sensors and namely of fiber lasers. Amplification modules, fiber lasers and ASE sources based on ytterbium, thulium or holmium optical fibers of conventional or double-clad structures produced conventionally or using nanotechnologies can be named among others and Článek se zabývá současnými trendy v oblasti optických vláken, zejména z pohledu jejich technologie, a navazuje na historický přehled uvedený v tomto čísle časopisu Jemná mechanika a optika. Shrnuje výsledky dosažené v Ústavu fotoniky a elektroniky AVČR v oblasti vláknových sensorů a zejména vláknových laserů v poslední době. Mezi nimi lze jmenovat zesilovací moduly, vláknové lasery a ASE zdroje založené na ytterbiových, thuliových a holmiových vláknech klasického nebo dvouplášťového typu vyrobených tradičním způsobem nebo pomocí nanočásticových technologií.
The paper deals with the process of optical-fiber drawing and shows research results achieved at the Department of Optical Fibers, Institute of Photonics and Electronics AS CR, v.v.i. (ÚFE). It presents description of basic processes in glass materials during drawing of optical fibers from preforms as well as description of experimental devices used in the ÚFE. It shows examples of results of drawing of optical fibers doped with rare-earth elements both with circular and non-circular cross-sections intended for fiber lasers and amplifiers. It also deals with drawing of special optical fibers for fiber-optic sensors, such as sectorial s-fibers, inverted-graded index fibers, fibers form soft optical glasses, chalkogenide fibers and microstructure fibers. Continuous preparation of optical fibers coated with anatase nanoparticles is also discussed in the paper. and Článek se zabývá procesem tažení optických vláken na základě výsledků výzkumu Oddělení optických vláken Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i. (ÚFE). Je v něm uveden souhrn základních procesů ve skelných materiálech při tažení vláken z preforem i popis unikátních experimentálních zařízení v ÚFE. Dále jsou ukázány příklady výsledků tažení vláken dopovaných prvky vzácných zemin s kruhovým i nekruhovým průřezem pro vláknové lasery a zesilovače. Článek rovněž popisuje tažení speciálních vláken pro optické vláknové senzory jako jsou sektorová vlákna, vlákna s invertovaným gradientním profilem, vlákna z nízkotavitelných optických skel, vlákna chalkogenidová i vlákna mikrostrukturní. V závěru se článek zabývá kontinuálním tažením vláken pokrytých nanočásticemi anatasu pro fotokatalýzu.
This paper describes our experience with time transfer using optical fibers and fully optical networks. We developed a technique and instrumentation for the comparison of distant time scales. These were first verified using a 740km optical loop within the Czech NREN backbone network and later a long term two-way optical time transfer between Czech and Austrian national time and frequency laboratories where the maintaining of their national time and frequency standards was evaluated. The optical link utilizes either dedicated optical fibers or Dense Wavelength Division Multiplex (DWDM) channels in all-optical production telecommunication networks. Results from the optical transfer, i.e. clock comparison and link delay including diurnal and seasonal effects are shown and also compared with a traditional time transfer using signals from the satellite navigation systems. and Článek popisuje naše dlouhodobé zkušenosti s časovým transferem prostřednictvím optických vláken a plně optických sítí. Pro porovnávání časových stupnic na velkou vzdálenost jsme proto vytvořili techniku a vyvinuli potřebné přístrojové vybavení, které jsme nejprve ověřili pomocí optické smyčky v délce 744 km v rámci páteřní sítě CESNET a posléze také využili pro dvoucestný optický transfer mezi českou a rakouskou národní laboratoří, které jsou zodpovědné za vytváření národních časových stupnic v České republice a Rakousku. Optickou trasu tvoří temná vlákna nebo vyhrazené kanály ve vlnovém multiplexu DWDM. Článek uvádí dosažené výsledky časového transferu, včetně měření zpoždění signálu na trase, a tyto jsou rovněž srovnány s obecně používaným časovým transferem prostřednictvím satelitních navigačních systémů.
The paper summarizes results of more than thirty years of research of preparation and characterization of optical fibers at the Czechoslovak Academy of Sciences (CAS) and Academy of Sciences of the Czech Republic (AS CR), namely at the Institute of Chemistry of Glass and Ceramic Materials of CAS and Institute of Radio Engineering and Electronics of CAS (AS CR), nowadays the Institute of Photonics and Electronics AS CR, v.v.i. (ÚFE). This research can be characterized by two periods. In the first period till the end of 1989 the research was focused to fibers for telecommunications. Transmission properties published in the paper show that they were fully comparable with world ones. The second period from 1990 to present has been characterized by the investigation of fibers for fiber lasers and amplifiers and fiber-optic sensors. Some original structures of optical fibers designed and prepared in ÚFE are described in the paper. and Článek shrnuje výsledky třicetiletého výzkumu přípravy a charakterizace optických vláken v ČSAV a AV ČR, jmenovitě v Ústavu chemie skelných a keramických materiálů ČSAV a Ústavu radiotechniky a elektroniky ČSAV (AV ČR), dnes Ústavu fotoniky a elektroniky (ÚFE) AV ČR, v.v.i. Tento výzkum lze rozdělit do dvou období. V prvním období do konce roku 1989 byl výzkum zaměřen na telekomunikační typy vláken. V článku jsou uvedeny přenosové vlastnosti připravených vláken ukazující plnou srovnatelnost se světem. Pro druhé období od roku 1990 do současnosti je charakteristický výzkum vláken speciálních pro vláknové lasery a zesilovače a optické vláknové senzory. V článku jsou popsány některé původní struktury speciálních optických vláken navržených a připravených v ÚFE.