Оптический разветвитель

 

Полезная модель относиться к области оптической связи и может быть использована в световодных системах связи. Устройство позволяет уменьшить потери и повысить надежность разветвителей на кварц-полимерных волокнах. С концевых участков волокон снимают полимерную оболочку и наносят отражающее металлическое покрытие. В результате увеличивается коэффициент заполнения пучка и растет прочность прикрепления пучка к смесительному стержню. Соотношение для толщины покрытия приведено в описании. 2 ил.

Полезная модель относиться к области оптической связи и может быть использована в световодных системах связи.

В настоящее время основой связи и ее элементной базы стала оптоэлектроника. Все новые телефонные, телевизионные и вычислительные системы соединяются волоконно-оптическими кабелями с использованием в качестве носителя информации лазерного излучения, управляемого интегральными оптическими схемами.

Реализация высоких возможностей оптической электроники применительно к задачам, ставящимся перед отечественной техникой, зависит от дальнейшего совершенствования технологии изготовления оптоэлектронных компонентов.

На сегодняшний день в отечественной промышленности имеется только один промышленный вид разветвителя - «Терек» 1x2, в модификациях под волоконно-оптический кабель на световодах «кварц-полимер» с сердцевиной Ф200 мкм, и под волоконно-оптический кабель на основе световодов «кварц-кварц» Ф50/125 мкм.

Известен волоконно-оптический разветвитель Патент США 4092059, кл. с G02В 6/28, 1980.

Волоконно-оптический разветвитель содержит по крайней мере один пучок кварц-полимерных световодов, состыкованный в торец с оптическим смесительным стержнем.

Недостатком прототипа является то, что разветвитель имеет низкую надежность за счет больших оптических потерь.

Цель полезной модели - уменьшения оптических потерь и повышения надежности разветвителя.

Поставленная цель достигается тем, что оптический разветвитель, содержащий по крайней мере один пучок кварц-полимерных световодов, состыкованных в торец с оптическим смесительным стержнем, на торцевые участки сердцевин кварц-полимерных световодов нанесено металлическое отражающее покрытие, причем толщину покрытия выбирают такой, чтобы удовлетворить условию:

где Sпп - площадь сечения пучка с полимерной оболочкой;

Sпм - площадь сечения пучка с металлическим покрытием;

I - длина металлического покрытия сердечника;

Р - удельные потери световодов металлическим покрытием.

На фиг.1. изображено продольное сечение разветвителя плоскостью, проходящей через ось смесительного стержня; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Оптический разветвитель содержит смеситель 1, стеклянный цилиндр, и соединенный с ним пучок световодов 2, каждый из которых состоит из сердцевины 3, полимерной 4 и защитной 5 оболочек, а также имеет металлическое светоотражающее покрытие 6, нанесенное на сердцевины торцовых участков световодов, прилегающих к входному торцу оптического смесителя 1. Боковая поверхность оптического смесителя 1 покрыта светоотражающей оболочкой 7, а задний торец может быть соединен с отражающим зеркалом 8, иметь зеркальное покрытие, или состыкован со вторым пучком.

Оптический разветвитель работает следующим образом.

Излучение, выходящее из какого-либо световода 2 входит в смеситель 1 и, отражаясь от светоотражающей оболочки 7 и зеркала 8, равномерно распределяется по торцу жгута, что дает возможность по каждому из световодов 2 передавать или принимать оптический сигнал от любого другого или от всех других сетоводов 2.

Примером конкретного выполнения является оптический разветвитель, пучок которого имеет гексагональную круговую укладку световодов и изготовлен из девятнадцати стандартных многомодовых кварц-полимерных световодов со ступенчатым профилем показателя преломления, числовой апертурой NA=0,3, с диаметром сердцевины и светоотражающей полимерной оболочки соответственно 200 и 300 мкм. С участков световодов, прилегающих к оптическому смесителю, на длине 0,5 см удалена полимерная светоотражающая оболочка и нанесена металлическая, например, серебряное покрытие, химически осажденное на сердцевину световода. Удельные вносимые оптические потери при этом Р=0,5 дБ/см. Скрепление металлизированных световодов в жгуте осуществлено, например, склейкой эпоксидной смолы. Торец жгута соединен с входным торцом оптического смесителя, представляющего собой отрезок круглого световода длинной 30-40 мм с полированными торцами, с сердцевиной диаметром 5Д, где Д - общий диаметр волоконного световода (сердцевина+оболочка), выполненной из оптического стекла, и оболочкой толщиной 0,5 мм.

Задний торец смесителя имеет алюминиевое зеркальное покрытие. Величина оптических потерь такого разветвителя, обусловленная неполным заполнением пучка сердцевинами световодов, определяется формулой

где Scep - сумма площадей сердцевин волоконных световодов пучка;

Sпyч - площадь сечения пучка.

Следовательно, величина уменьшения потерь разветвителя, содержащего металлизированные световоды, по сравнению с разветвителем, содержащим кварц - полимерные световоды, составит:

где Snn - площадь сечения пучка с полимерной оболочкой;

S - площадь сечения пучка с металлическим покрытием.

Однако, металлическое покрытие вносит дополнительные потери, равные:

Причем, увеличение светопропускания разветвителя металлизированными световодами, достигаемое за счет более полной упаковки пучка и определяемое (2), должно превышать оптические потери, вносимые металлическим покрытием, т.е. должно выполняться условие:

Подставляя в (4) выражение (2) и (3), получаем

Оптический разветвитель, содержащий по крайней мере один пучок кварц-полимерных световодов, состыкованных в торец с оптическим смесительным стержнем, отличающийся тем, что на торцевые участки сердцевин кварцполимерных световодов нанесено металлическое отражающее покрытие, причем толщину покрытия выбирают такой, чтобы удовлетворить условию

где Sпп - площадь сечения пучка с полимерной оболочкой;

Sпм - площадь сечения пучка с металлическим покрытием;

I - длина металлического покрытия сердечника;

Р - удельные потери световодов металлическим покрытием.



 

Наверх