Волоконно-оптический уплотнитель-разделитель мод

 

Изобретение предназначено для использования в волоконно-оптических линиях передачи информации на основе многомодовых волоконных световодов для увеличения их пропускной способности. В устр-ве входной 1 и выходные 2-4 волоконные световоды .(ВС), торцы которых лежат в одной плоско сти, размещены перед набором последовательно расположенных друг .за другом вогнутых сферических зер кал 5-7 так, что их центры кривиз- ;ны также лежат в плоскости торцов, причем каждый из них лежит посередине отрезка прямой, соединяющей центр торца входного ВС I с центром торца соответствующего выходного ВС. Пространственно разделенное по модовому составу после выхода из торца входного ВС 1 излучение отражается селективно в различных угловых интервалах кольцевыми участками соответствующих зеркал 5-7 и вводится с их помощью в приемные торцы соответствующих выходных ВС 2-4. Пространство между торцами ВС 1-4 и отражающими поверхностями зеркал 5-7 заполнено иммерсионной средой, оптическая плотность которой такая же, как у материала ВС. Применение в качестве разделительных и фокусирующих элементов вогнутых сферических зеркал 5-7 существенно упрощает юстировку устр-ва, а совместное использование зеркал и иммерсионной среды позволяет свести до минимума потери I (Л ю 00 о ел 01 О) у /

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УБЛИН

А1

„„ЯО„„1280556 (д) 4 С 02 В 6/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1- „ (21) 3962733/24-10 (22) 10,10.85 (46) 30.12.86.Бюл. N 48 (72) B,Д.Циделко, В,Д.Назаров, А. Г.Терещенко, П.А.Демьяненко и О.Д.Плахотный (53) 535.813 (088,8) (56) Патент CIUA Р 4053784, кл. 250-570, опублик. 1977.

Патент СНА Р 4050782, кл. 350-96, опублик. 1977.

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УПЛОТНИТЕЛЬ-РАЗДЕЛИТЕЛЬ МОД (57) Изобретение предназначено для использования в волоконно-оптических линиях передачи информации на основе многомодовых волоконных световодов для увеличения их пропускной способности. В устр-ве входной 1 и выходные 2-4 волоконные световоды (ВС)," торцы которых лежат в одной плоскости, размещены перед набором последовательно расположенных друг .за другом вогнутых сферических зер: кал 5-7 так, что их центры кривиз, ны также лежат в плоскости торцов, причем каждый из них лежит посере- дине отрезка прямой, соединяющей центр торца входного ВС 1 с центром торца соответствующего выходного ВС.

Пространственно разделенное по модоному составу после выхода из торца входного ВС 1 излучение отражается селективно в различных угловых интервалах кольцевыми участками соответствующих зеркал 5-7 и вводится с их помощью в приемные торцы соответствующих выходных ВС 2-4. Пространство между торцами ВС 1-4 и отражающими поверхностями зеркал 5-7 за- 6 полнено иммерсионной средой, оптическая плотность которой такая же, как у материала ВС. Применение в качестве разделительных и фокусируюЪ щих элементов вогнутых сферических зеркал 5-7 существенно упрощает юсти- >ы ровку устр-ва, а совместное исполь- (Я зование зеркал и иммерсионной среды позволяет свести до минимума потери юр

1280556 излучения, обусловленные отражением с различной оптической плотностью. света при прохождении им границ сред 1 э.п. ф-лы. 2 ил. ях связи на основе многомодовых волоконных световодов для увеличения их пропускной способности.

Цель изобретения - упрощение юстировки и уменьшение потерь излучения.

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в волоконно-оптических линиНа фиг. 1 схематически изображено 1О устройство, в котором выделение угловых интервалов излучения осуществляется внутренними кромками вогнутых сферических зеркал; на фиг. 2 — то

we наружными кромками зеркал.

Волоконно-оптический уплотнительразделитель мод содержит входной 1 к выходные 2-4 волоконные световоды, торцы которых расположены в одной плоскости, и набор несоосных фокусирующих элементов, которые выполнены в виде расположенных последовательно друг за другом вогнутых сферических зеркал, Количество зеркал определяется числом групп мод, подлежащих разде- . лению. На фиг. 1 и 2 представлены примеры выполнения устройства с тремя. зеркалами 5-7, разделяющими поток из- лучения входного световода на три потока, соответствующих излучением, переносимым модами низших, средних и высших порядков. При этом зеркало, фокусирующее низшие моды, выполнено 35 круглым, а остальные зеркала — коль- цевыми. Торцы входного 1 и каждого иэ выходных 2-4 световодов оптически сопряжены соответствующими зеркалаии 5-7, для чего плоскость расположения этих торцов совмещена с плоскостью расположения центров кривизны зеркал 5-7. Центр кривизны каждого из зеркала 5-7 находится посередине отрезка прямой, соединяющего центр торца входного световода g c центром торца соответствующего выходного волоконного световода. Для уменьшения потерь излучения, обусловленных апертурными и аберрационными искажениями зеркал 5-7, их радиусы кривизны должны быть существенно больше расстояний между центрами торцов входного

1 и выходных 2-4 световодов. Размеры световых зон зеркал 5-7 определяются исходя из требуемого соотношения оптических мощностей в каналах связи. Пространство между торцами световодов 1-4 и отражающими поверхностями зеркал может быть заполнено .иммерсионной средой.

В качестве иммерсионной среды используется, например, оптический клей марки "Бальзамин М" с оптической плотностью 1,48.

Устройство работает следующим образом., После выхода из торца входного световода 1 расходящийся поток излучения распространяется в направлении зеркал 5-7. Достигнув первого зеркала 5, часть излучения, заключенная в телесном угле, определяемом отражающей поверхностью этого зеркала, отражается от него и фокусируется на приемном торце выходного световода 2. Для случая, представленного на фиг.1, это излучение, переносимое модами высших порядков, а для случая, представленного на фиг. 2излучение, переносимое модами низших порядков. Часть излучения, прошедшего мимо первого зеркала 5, от" ражается от второго зеркала 6 и фокусируется им на приемный торец выходного световода 3. В обоих случаях это излучение, переносимое модами средних порядков.

Излучение, миновавшее первые два зеркала 5 и 6, отражается последним зеркалом 7 и фокусируется им на приемный торец выходного световода 4.

Для случая, представленного на фиг.1 зто излучение, переносимое модами низших порядков, а для случая, пред. 1280556 ставленного на фиг.2, — излучение, переносимое модами высших порядков.

При заполнении пространства между торцами световодов 1-4 и зеркалами

5-7 иммерсионной средой потери излучения (при условии точной оптической юстировки зеркал относительно торцов световодов и совершенных поверхностях зеркал и этих торцов) определяются только потерями на отра- 10 жение от поверхностей зеркал, составляющими примерно 4Х. Потерями за счет апертурных и аберрационных искажений зеркал можно пренебречь.

Были проведены экспериментальные исследования макетов известного и предлагаемого устройств с разделением излучения на два потока, соответствующих высшим и низшим группам мод. Изготовление монолитного блока 20 линз для известного устройства производили из двух одинаковых двояковыпуклых сферических линз диаметром

l0 мм и фокусным расстоянием также

10 мм. Для этого одну из линз обточили до диаметра 5 мм, а в другой линзе при помощи ультразвуковой установки для резки полупроводниковых пластин выполнили отверстие диаметром 5 мм. После этого линзы встави- З0 ли одна в другую и склеили при помощи оптического клея марки "Бальзамин М" в единый блок. Измеренные потери в макете известного устройства составили порядка 3,5 дБ. При этом потери на отражение от границ сред с различной оптической плотностью составляют примерно 0,5 дБ; остальные потери обусловлены, в основном, погрешностями юстировки. 40

Макеты предлагаемого устройства выполнены на основе вогнутых сферических зеркал, изготовленных из стекла с последующим серебрением отражающих поверхностей. Испольэовали зеркала диаметром 10 мм и радиусаьы кривизны 15 и 20 мм. Доработка заключалась s обточке первого зеркала до диаметра 4 мм (при выполнении устройства по оптической схеме согласно фиг. l ) или в выполнении в нем отверстия диаметром 4 мм (по фиг,2).

Исследование макетов без применения иммерсионного заполнения показало, что потери излучения в них существенно меньше, чем в известном устройстве, и не превышают 1,5 дБ. Применение иммерсионного заполнения позволяет уменьшить зту величину до !,2 дБ.

Выполнение фокусирующих элементов невзаимосвязанными позволяет производить раздельную юстировку каждого канала, не изменяя юстировки соседнего, что упрощает процесс юстировки и увеличивает ее точность.

Формула и з о б р е т е н и я

1.Волоконно-оптический уплотнитель-разделитель мод, содержащий входной и выходные волоконные световоды и набор несоосных фокусирующих элементов, причем элемент, фокусирующий низшие моды, выполнен круглым, остальные элементы — кольцевыми, а торцы — входного и каждого из выходных волоконных световодов оптически сопряжены соответствующими фокусирующими элементами, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения юстировки и уменьшения потерь излучения, фокусирующие элементы выполнены в виде расположенных последовательно друг за другом вогнутых сферических зеркал, центры кривизны которых лежат в одной плоскости, совпадающей с плоскостью торцов входного и выходных волоконных световодов, причем центр кривизны каждого зеркала находится посередине отрезка прямой, соединяющего центр торца входного волоконного световода с центрам торца соответствующего выходного волоконного световода.

2, Уплотнитель-разделитель мод по и.1, отличающийся тем, что, с целью дополнительного уменьшения потерь излучения, пространство между торцами волоконных световодов и отражающими поверхностями зеркал заполнено иммерсионной средой.

1280556

Со ст авит ель В. Кр авченко

ТехРед Н„Глущенко

Корректор М, Пожо

Редактор И.Рыбченко

Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Закаэ 7063/51

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4