Акустооптический оптоволоконный коммутатор и способ изготовления оптоволоконной матрицы
Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в оптических приборах. Устройство содержит излучающие и приемные торцы оптических волокон, коллимирующий объектив, анизотропный акустооптический дефлектор и четвертьволновый замедлитель, включенный между плоским зеркалом, отражающим коллимированное излучение в обратном направлении, и анизотропным акустооптическим дефлектором. Излучающие торцы оптических волокон расположены в фокальной плоскости коллимирующего объектива. Плоское зеркало является диэлектрическим зеркалом. Для изготовления оптоволоконной матрицы многомодовое оптическое волокно нагревают, вытягивают для уменьшения диаметра сердцевины до размера сердцевины одномодового волокна и для уменьшения диаметра кварцевой оболочки оптического волокна, торцы отрезков этих волокон собирают в виде плоской матрицы, второй конец каждого из отрезков волокон стыкуют с одномодовым волокном. Обеспечено уменьшение стоимости изготовления устройства и расширены его функциональные возможности. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к оптоволоконной технике, а именно к акустооптическим оптоволоконным коммутаторам.
Известно изобретение “Акустооптический переключатель для волоконно-оптический линий”, содержащий излучающие и приемные торцы оптических волокон, управляемое устройство поворота плоскости поляризации излучаемых волокон, коллимирующий объектив, устройство оптического переключения первого и второго оптических волокон, которое содержит управляющее устройство для формирования первого и второго электрических сигналов, первый и второй оптически активные элементы, каждый из которых отражает свет под определенным углом, первый и второй пьезоэлектрические преобразователи, соединенные с управляющим устройством для получения первого и второго сигналов, при этом первый пьезоэлектрический преобразователь сопряжен с первым оптически активным элементом, управляется первым электрическим сигналом и формирует первую акустическую волну в первом оптически активном элементе, при этом второй пьезоэлектрический преобразователь сопряжен со вторым оптически активным элементом, управляется вторым электрическим сигналом и формирует вторую акустическую волну во втором оптически активном элементе. Угол дифракции первого оптически активного элемента соответствует первой акустической волне, и угол дифракции второго оптически активного элемента соответствует второй акустической волне, при этом оптический сигнал, излучаемый первым оптическим волокном, направляется в коллимирующий объектив. отклоняется первым и вторым оптически активными элементами и через фокусирующий объектив направляется во второе оптическое волокно. Для направления оптического сигнала от первого оптического волокна во второе оптическое волокно осуществляются следующие действия: определение указанного второго оптического волокна из множества оптических волокон, отклонение оптического сигнала первым и вторым оптически активными элементами и фокусирование оптического сигнала таким образом, чтобы он был совмещен со вторым волокном. Управляемое устройство поворота плоскости поляризации излучающих волокон осуществляет установку ориентации плоскости поляризации поляризованного излучения на входе дефлектора с анизотропным оптически активным элементом в плоскости фронта акустической волны.Заявка РСТ/САО 1/00226 “Акустооптический переключатель для волоконно-оптических линий”, 22.02.2000.Это изобретение выбрано в качестве прототипа. К недостаткам изобретения относится наличие двух объективов в конструкции акустооптического оптоволоконного коммутатора: коллимирующего объектива и фокусирующего объектива, как минимум наличие двух матриц с оптическими волокнами, что увеличивает себестоимость устройства, и, кроме того, ограничены функциональные возможности устройства, так как невозможно осуществить взаимную коммутацию волокон, находящихся в одной матрице, торцы волокон которой находятся в одной фокальной плоскости.Выполнение акустооптического переключателя в виде устройства, в котором анизотропный акустооптический дефлектор содержит плоское зеркало, отражающее в обратном направлении коллимированное излучение, поступившее в дефлектор, с рабочей апертурой, соответствующей рабочей апертуре коллимирующего объектива, который является и фокусирующим объективом, причем излучающие и приемные торцы оптических волокон расположены в одной фокальной плоскости коллимирующего и фокусирующего объектива - в общем случае невозможно из-за необратимости анизотропного акустооптического дефлектора вследствие несовпадения плоскости поляризации отраженного излучения и необходимой ориентации плоскости поляризации при обратном прохождении излучения через дефлектор. Недостаток устройства состоит в том, что невозможно реализовать акустооптический оптоволоконный коммутатор с анизотропным оптически активным элементом дефлектора, акустическое качество которого превосходит соответствующий показатель изотропного активного элемента дефлектора (анизотропный дефлектор на парателлурите по акустическому качеству в 500 раз превосходит дефлектор на кварце). Вследствие относительно низких дифракционных потерь практическую значимость имеет только коммутатор с анизотропным дефлектором.В заявленном изобретении - акустооптическом оптоволоконном коммутаторе технический результат достигается при применении четвертьволнового замедлителя, включенного между плоским зеркалом, отражающим коллимированное излучение в обратном направлении, и анизотропным акустооптическим дефлектором, причем плоское зеркало является диэлектрическим зеркалом, что приводит к выполнению физических условий, при которых анизотропный акустооптический дефлектор становится обратимым и может быть применен в коммутаторе с прямым и обратным прохождением излучения через дефлектор.Сущностью изобретения является то, что акустооптический оптоволоконный коммутатор, содержащий излучающие и приемные торцы оптических волокон, управляемое устройство поворота плоскости поляризации излучаемых волокон, коллимирующий объектив, причем излучающие торцы оптических волокон расположены в фокальной плоскости коллимирующего объектива (коллиматора), акустооптический дефлектор, отличается тем, что дополнительно содержит четвертьволновый замедлитель, включенный между плоским зеркалом, отражающим коллимированное излучение в обратном направлении, и анизотропным акустооптическим дефлектором, причем плоское зеркало является диэлектрическим зеркалом.Акустооптический оптоволоконный коммутатор (чертеж) содержит коллимирующий и фокусирующий объектив 1, матрицу 2 приемных и передающих оптических волокон, однокоординатный акустооптический дефлектор 3 с анизотропной дифракцией оптически активного элемента, являющийся составной частью двухкоординатного дефлектора, генератор 4 для возбуждения акустической волны однокоординатного акустооптического дефлектора 3, однокоординатный акустооптический дефлектор 8 с анизотропной дифракцией оптически активного элемента, являющийся составной частью двухкоординатного дефлектора, генератор 9 для возбуждения акустической волны однокоординатного акустооптического дефлектора 8, плоское диэлектрическое зеркало 5, четвертьволновый замедлитель 6, управляемое устройство поворота плоскости поляризации 7.Центры рабочей апертуры коллимирующего и фокусирующего объектива 1 и однокоординатного акустооптического дефлектора 3 находятся на оси, проходящей через центр матрицы 2 в направлении, параллельном осям приемных и передающих оптических волокон. Рабочая апертура дефлектора 8 соответствует рабочей апертуре дефлектора 3 и рабочей апертуре плоского диэлектрического зеркала 5.Плоское диэлектрическое зеркало 5 ориентировано по отношению к исходящему лучу центрального оптического волокна матрицы 2 и исходящему лучу между дефлекторами 3 и 8 таким образом, что при средних частотах динамических диапазонов генераторов 4 и 9 отраженный луч фокусируется на торце центрального излучающего оптического волокна матрицы 2.Излучающие и приемные торцы оптических волокон расположены в одной матрице.Поляризованное оптическое излучение поступает по одному из передающих оптических волокон матрицы 2, торцы оптических волокон матрицы 2 находятся в фокальной плоскости коллимирующего и фокусирующего объектива 1.Поляризованное излучение, исходящее с торца передающего оптического волокна матрицы 2, коллимирующим и фокусирующим объективом 1 преобразуется в коллимированное излучение с апертурой, соответствующей рабочей апертуре коллимирующего и фокусирующего объектива 1, однокоординатного акустооптического дефлектора 3 и плоского диэлектрического зеркала 5. Коллимированное излучение с выхода коллимирующего и фокусирующего объектива 1 поступает на однокоординатный акустооптический дефлектор 3, включающий оптически активный элемент с анизотропной дифракцией. При этом управляемым устройством поворота плоскости поляризации 7 исходящее поляризованное излучение на входе однокоординатного дефлектора 3 с анизотропным оптически активным элементом ориентируется в плоскости фронта акустической волны, при этом на выходе оно будет повернуто на![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/960.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/75/757764.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
Формула изобретения
1. Акустооптический оптоволоконный коммутатор, содержащий излучающие и приемные торцы оптических волокон, коллимирующий объектив, причем излучающие торцы оптических волокон расположены в фокальной плоскости коллимирующего объектива, акустооптический дефлектор, отличающийся тем, что содержит четвертьволновый замедлитель, включенный между плоским зеркалом, отражающим коллимированное излучение в обратном направлении, и анизотропным акустооптическим дефлектором, причем плоское зеркало является диэлектрическим зеркалом.2. Акустооптический оптоволоконный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве четвертьволнового замедлителя используется четвертьволновая пластинка.3. Акустооптический оптоволоконный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве четвертьволнового замедлителя используется параллелепипед Френеля.4. Акустооптический оптоволоконный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что плоское диэлектрическое зеркало расположено на одной стороне четвертьволнового замедлителя.5. Акустооптический оптоволоконный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что плоское диэлектрическое зеркало является многослойным диэлектрическим зеркалом.6. Акустооптический оптоволоконный коммутатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве излучающих и приемных оптических волокон используется матрица отрезков оптических волокон, полученных вытягиванием многомодовых оптических волокон.7. Способ изготовления оптоволоконной матрицы, отличающийся тем, что многомодовое оптическое волокно нагревают, вытягивают для уменьшения диаметра сердцевины до размера сердцевины одномодового волокна и для уменьшения диаметра кварцевой оболочки оптического волокна, торцы отрезков этих волокон собирают в виде плоской матрицы, второй конец каждого из отрезков волокон стыкуют с одномодовым волокном.РИСУНКИ
Рисунок 1