Устройство для сплавления волоконно-оптических разветвителей

 

Использование: волоконная оптика. Сущность изобретения: устройство содержит два соосно установленных барабана для укладки и фиксации волокон, два механизма для скрутки и растяжения волокон, нагревательный блок, установленный с возможностью перемещения вдоль оси барабанов и включающий переключатель электродов и держателя, на котором размещены четыре группы электродов, расположенные попарно симметрично плоскости, перпендикулярной оси барабанов, группы электродов каждой пары расположены симметрично относительно оси барабанов, каждая группа состоит из n электродов, каждый из которых соединен с переключателем с возможностью параллельного подключения электродов противоположных относительно оси симметрии пар или электродов одной из пар групп электродов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к устройствам для изготовления компонентов волоконно-оптических систем передачи.

Известно устройство для сплавления волоконно-оптических разветвителей, на котором размещены два блока для укладки, фиксации, скрутки и растяжения оптических волокон, а также локальный нагревательный элемент в виде пары электродов с возможностью продольного перемещения вдоль волокон [1].

Недостатком известного устройства является то, что при сплавлении скрученных волокон локальным источником нагрева существует вероятность расхождения волокон под действием сил упругости, возникающих при скрутке, что приводит к ухудшению качества разветвителей.

Кроме того, ширина области дугового разряда локального нагревательного элемента в виде пары электродов сравнима с диаметром волокна и недостаточно широка для одновременного сплавления большого пучка оптических волокон в процессе изготовления многополюсных разветвителей.

Известно также устройство для изготовления многополюсного звездообразного разветвителя, содержащее основание, на котором размещены два блока для укладки, фиксации, скрутки и растяжения оптических волокон, а также пpотяженный стационарный нагревательный элемент [3].

Основным недостатком такого устройства является низкое качество сплавляемых разветвителей, так как применение протяженного нагревательного источника не обеспечивает широкое варьирование геометрических параметров биконической области сплавления волокон для оптимизации оптических характеристик разветвителей.

Кроме того, применение известных протяженных нагревательных элементов для сплавления волоконно-оптических разветвителей имеет следующие недостатки. Резистивные печи и нагревательные элементы с косвенным нагревом, например, посредством кварцевой трубки, нагреваемой лазером или микрогорелкой, инерционны, что затрудняет оперативное управление их температурой, и не позволяет варьировать протяженность зоны нагрева для оптимизации условий сплавления. Большинство конструкций протяженных нагревательных элементов - закрытого или полузакрытого типа, что затрудняет контроль за процессом сплавления разветвителей, например, с помощью микроскопа, что приводит к ухудшению воспроизводимости их характеристик.

Газовые горелки не обеспечивают варьирование протяженности зоны нагрева при неизменной температуре и наоборот варьирование температуры зоны нагрева при ее неизменной протяженности. К тому же, во всех газовых горелках осуществляется поддув газа под давлением, что может привести к искривлению волокон на участке сплавления волоконно-оптических разветвителей.

Устройство для сплавления волоконно-оптических разветвителей содержит основание, на котором размещены два блока для укладки, фиксации, скрутки и растяжения оптических волокон, и нагревательный блок, расположенный между ними на основании с возможностью продольного перемещения вдоль волокон.

В предлагаемом устройстве нагревательный блок состоит из переключателя электродов и держателя, на котором установлены четыре группы электродов, расположенные попарно симметрично относительно плоскости, перпендикулярной оси барабанов, при этом каждая группа состоит из n (n = 1, 2 , 3,...,) электродов. Каждый из электродов соединен с переключателем с возможностью параллельного подключения электродов противоположных относительно оси симметрии пар или электродов одной из пар групп электродов. Группы электродов каждой пары расположены симметрично относительно оси барабанов.

Такая конструкция нагревательного блока позволяет повысить качество сплавляемых разветвителей, так как сплавление скрученных волокон осуществляют посредством протяженной зоны нагрева: при параллельном подключении электродов противоположных относительно оси симметрии пар, что обеспечивает качественное соединение волокон друг с другом, а формирование биконической области сплавления разветвителя - посредством перемещающейся локальной зоны: при подключении электродов одной из пар прилежащих групп, что позволяет варьировать ее геометрические параметры для оптимизации оптических характеристик разветвителей [2].

Использование дугового разряда для создания протяженной зоны нагрева обеспечивает безынерционное регулирование температуры нагрева и варьирование протяженности зоны нагрева, позволяет упростить контроль за процессом сплавления разветвителей и повысить воспроизводимость их характеристик.

Экспериментально установлено, что расположение групп электродов под углом друг к другу образует широкую зону нагрева с равномерным распределением энергии за счет возможности максимально приблизить острия электродов друг к другу без дополнительной изоляции и тем самым добиться максимального перекрытия областей дуговых разрядов.

Кроме того, расположение электродов под углом друг к другу исключает вероятность формирования дугового разряда на боковых поверхностях электродов, прилегающих к остриям, и тем самым обеспечивает стабильность дугового разряда.

Поэтому для увеличения равномерности распределения энергии в зоне нагрева и повышения стабильности дугового разряда группы электродов расположены под углом друг к другу и при количестве электродов в группе n ≥ 2 их также располагают под углом друг к другу в плоскостях, перпендикулярных основанию.

Конструкция нагревательного блока предлагаемого устройства позволяет варьировать число электродов, увеличивая ширину зоны нагрева в зависимости от количества и диаметров сплавляемых волокон, обеспечивая тем самым сплавление многополюсных разветвителей.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - схема исполнения переключателя.

Устройство для сплавления многополюсных разветвителей с числом полюсов, не превышающим десяти, содержит основание 1, на котором размещены два блока 2, содержащих барабаны для укладки и фиксации и механизмы для скрутки и растяжения оптических волокон. Каждый блок 2 имеет подвижную каретку 3 с возможностью перемещения посредством микрометрического винта 4 и двигателя 5. На подвижной каретке 3 размещен барабан 6 с пазами 7 для укладки волокон, вращающийся с помощью двигателя 8.

Между блоками 2 на основании расположен нагревательный блок, включающий в себя держатель 9 с электродами с возможностью продольного перемещения вдоль волокон посредством подвижной каретки 10, микрометрического винта 11 и двигателя 12. На держателе 9 (фиг.2) закреплены электроды в виде четырех групп 13 - 16, расположенных под углом друг к другу попарно симметрично относительно оси, перпендикулярной оси волокон, при этом каждая группа состоит для данного конкретного случая из двух электродов, расположенных под углом друг к другу в плоскости, перпендикулярной основанию. Каждый из электродов с помощью высоковольтных проводов соединен с переключателем электродов, который вынесен на пульт управления устройством. Для данного конкретного примера переключатель электродов может быть выполнен, например, в виде спаренных тумблеров типа МТ-3 с дополнительной изоляцией контактов эпоксидным клеем по схеме, приведенной на фиг.3.

В одном из положений (фиг.3 - нормально замкнутое) переключатель посредством одних контактных групп соединяет напрямую каждый электрод с электродуговым блоком питания, при этом электрическая дуга подключается между противоположными относительно оси симметрии группами 13 и 14; 15 и 16 электродов, создавая тем самым протяженную объемную зону нагрева. В другом положении (на фиг. 3 - нормально разомкнутое) переключатель посредством других контактных групп отключает от блока питания группы 13, 14 и 16 электродов, оставляя подключенными электроды группы 15. Одновременно с этим электроды группы 13 соединяются с выходами блока питания, предназначенными для электродов группы 16, и таким образом электрическая дуга подключается между парой прилежащих групп 13 и 15 электродов, создавая тем самым локальную зону нагрева.

Переключатель электродов может быть реализован также на основе дистанционного магнитного переключателя, например, РПС 26, имеющего контактную систему, практически ничем не отличающуюся от описанной выше с той лишь разницей, что в первом варианте переключение осуществляется вручную, а во втором - посредством электрического сигнала.

В общем случае количество электродов n в каждой группе варьируется n = 1, 2, 3 ... , в зависимости от количества и диаметров сплавляемых оптических волокон. В частном случае, при сплавлении Х-образного разветвителя из двух оптических волокон достаточно всего четырех электродов, распложенных в одной плоскости, параллельной основанию, под углом друг к другу попарно симметрично относительно оси, перпендикулярной оси симметрии волокон.

Устройство работает слудующим образомю Предварительно подготовленные волокна укладывают и фиксируют в пазах 7 вращающихся барабанов 6 блоков 2, а затем волокна скручивают посредством двигателей 8. С помощью каретки 10, распложенной на основании 1 и связанной с двигателем 12 посредством микрометрического винта 11, держатель 9 с электродами подводят под скручивание волокна, при этом ось симметрии электродов проходит через середину участка скрутки волокон.

Затем с помощью переключателя электродов подключают электрическую дугу между противоположными относительно оси симметрии группами 13 и 14, 15 и 16 электродов, создавая тем самым протяженную, объемную зону нагрева, и осуществляют сплавление скрученных волокон друг с другом. Для формирования оптимального биконического перехода в области сплавления разветвителя подключают электрическую дугу между электродами одной из пар прилежащих групп: либо 13 и 15, либо 14 и 16, создавая тем самым локальную зону нагрева, которую затем перемещают вдоль волокон посредством подвижной каретки 10, одновременно осуществляя растяжения области сплавления волокон с помощью подвижных кареток 3, связанных с двигателями 5 микрометрическими винтами 4.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЛАВЛЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ РАЗВЕТВИТЕЛЕЙ, содержащее основание, на котором размещены соосно расположенные барабаны для укладки и фиксации оптических волокон, механизмы для скрутки и растяжения волокон и нагревательный блок, расположенный между барабанами с возможностью перемещения вдоль оси барабанов, отличающееся тем, что нагревательный блок включает переключатель электродов и держатель, на котором установлены четыре группы электродов, расположенные попарно симметрично относительно плоскости, перпендикулярной к оси барабанов, а группы электродов каждой пары расположены симметрично относительно оси барабанов, при этом каждая группа состоит из n (где n = 1, 2, 3 ... ) электродов, каждый из которых соединен с переключателем с возможностью параллельного подключения электродов противоположных относительно оси симметрии пар или электродов одной из пар групп электродов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при n ≥ 2 каждая группа состоит из электродов, расположенных под углом друг к другу в плоскостях, перпендикулярных к основанию.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3