Радиационно стойкий волоконный световод с большим двулучепреломлением, поддерживающий линейную поляризацию (варианты)



Радиационно стойкий волоконный световод с большим двулучепреломлением, поддерживающий линейную поляризацию (варианты)
Радиационно стойкий волоконный световод с большим двулучепреломлением, поддерживающий линейную поляризацию (варианты)

 


Владельцы патента RU 2469363:

Общество с ограниченной ответственностью "Фиберус" (RU)

Изобретение относится к волоконной оптике. Согласно первому варианту устройства световод содержит сердцевину с увеличенным за счет легирования кварцевого стекла показателем преломления и симметрично расположенные относительно диаметра световода напрягающие области, создающие двулучепреломление. Согласно второму варианту устройства световод содержит сердцевину с увеличенным за счет легирования кварцевого стекла показателем преломления, имеющую в поперечном сечении эллиптическую форму. В качестве технологической примеси используется азот в диапазоне концентраций от 0.01 до 10 атомных %. Технический результат - увеличение радиационной стойкости волоконного световода, поддерживающего линейную поляризацию. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Область применения изобретения. Если таких областей несколько, то указываются преимущественные.

Изобретение относится к области волоконной оптики, в частности к области специализированных оптических волокон для датчиков.

Уровень техники

Сведения об известных авторам аналогах с выделением из них аналога, наиболее близкого к изобретению (прототип).

Оптическое волокно с большим линейным двулучепреломлением (ДЛП) и малыми оптическими потерями используется при создании различных датчиков, работающих, в частности, на эффекте Саньяка.

Известно несколько конструкций, при помощи которых в оптическом волокне реализуется большое линейное ДЛП и, тем самым, поддерживается преимущественное состояние линейной поляризации распространяющегося по нему излучения. Наибольшее распространение, благодаря высоким поляризационным характеристикам, малым оптическим потерям, удобству состыковки с волокнами линий связи получили конструкции волокна с термоупругим механизмом встроенного ДЛП. К конструкциям этого типа относятся волоконные световоды типа ПАНДА, типа галстук-бабочка или с эллиптичной напрягающей оболочкой. В них ДЛП реализуется благодаря формированию на стадии вытяжки в теле волокна в области световедущей сердцевины упругих напряжений, направленных ортогонально оси волокна. Такие напряжения могут быть созданы, например, за счет включения в заготовку двух стержней из боросиликатного стекла, расположенных параллельно оси заголовки (волокна типа ПАНДА).

Другим типом сохраняющих линейную поляризацию световодов являются световоды с несимметричной, например эллиптичной, сердцевиной. В них линейное ДЛП является результатом различных волноводных свойств для волн с различной поляризацией.

Известно несколько способов изготовления волоконных световодов с линейным ДЛП (патенты РФ №2272002, №2252197, №2301782). При этом световедущая сердцевина волокон состоит из кварцевого стекла, легированного германием и/или фосфором, что обеспечивает необходимое увеличение показателя преломления стекла и, тем самым, локализацию света в области сердцевины волокна.

Существенным недостатком конструкций, сохраняющих поляризацию волоконных световодов с германосиликатной и/или фосфоросиликатной сердцевиной, является значительная деградация оптического пропускания волокна под действием ионизирующего излучения, что значительно сужает область применения датчиков на основе таких волокон.

Значительно повысить радиационную стойкость волокна с большим ДЛП позволяет конструкция, в которой сердцевина состоит из нелегированного кварцевого стекла, а светоотражающая оболочка с пониженным относительно нелегированного кварцевого стекла показателем преломления - из стекла, легированного фтором, (патент США 7437044 В2 - прототип). Недостатком прототипа является присутствие в конструкции волокна светоотражающей оболочки с пониженным показателем преломления. В этом случае для обеспечения малых оптических потерь толщина такой оболочки должна быть достаточно большой, в то время как для обеспечения большого ДЛП напрягающие области должны быть максимально приближены к сердцевине. Выполнить такие противоречивые требования сложно по технологическим причинам, так как фторсиликатное и боросиликатное стекла существенно более легкоплавкие и поэтому легко перемешиваются при температурах размягчения, характерных для нелегированного кварцевого стекла. Другим, принципиально неустранимым недостатком прототипа является невозможность создания на основе волокон с пониженным показателем преломления стекла в светоотражающей оболочке сплавных направленных ответвителей - важных элементов, без которых значительно усложняется включение оптоволокна в схему датчика.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения как технического решения выражается в совокупности существенных признаков для достижения обеспечиваемого изобретением результата.

Сущность изобретения состоит в устранении примесей, ответственных за образование центров окраски в стекле сердцевины оптоволокна под действием ионизирующего излучения, и их замене эквивалентом, повышающим показатель преломления кварцевого стекла, но не дающим существенного вклада в образование индуцированных центров окраски. Как известно, германий и фосфор являются основными источниками радиационных центров окраски в кварцевом стекле, а их замена азотом дает, при прочих равных условиях, на порядок большую радиационную стойкость оптоволокна. Найденное техническое решение состоит в нахождении интервала концентраций примеси азота в кварцевом стекле сердцевины волоконных световодов, сохраняющих линейное состояние поляризации (типа ПАНДА или других известных типов), необходимого для формирования профиля показателя преломления.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, с указанием обеспечиваемого ею технического результата.

Изобретение решает задачу увеличения радиационной стойкости сохраняющих линейное состояние поляризации волоконных световодов (типа ПАНДА или других известных типов) при одновременном сохранении малого уровня оптических потерь, высоких параметров ДЛП и возможности использования технологии сплавных направленных ответвителей для ввода и вывода оптических сигналов.

Признаки, используемые для характеристики изобретения

Основным признаком, характеризующим изобретение, является конструкция световодов, сохраняющих линейное состояние поляризации (типа ПАНДА или других известных типов), в которой световедущая сердцевина изготовлена из кварцевого стекла, легированного азотом, концентрация которого в стекле сердцевины лежит в диапазоне от 0,01 до 10 ат.%.

Краткое описание чертежей (если они содержатся в заявке)

На чертеже 1 представлен вид поперечного сечения радиационно стойкого оптоволокна типа ПАНДА. Сердцевина (1) диаметром 6 мкм состоит из кварцевого стекла, легированного азотом. Напрягающие области (2) из боросиликатного стекла расположены по обе стороны от сердцевины на расстоянии 20 микрон от оси. Волокно (3) из кварцевого стекла имеет внешний диаметр 125 микрон.

На чертеже 2 изображено поперечное сечение радиационно стойкого оптоволокна с эллиптической сердцевиной (4) из кварцевого стекла, легированного азотом, и оболочкой (5) из нелегированного кварцевого стекла.

Осуществление изобретения

Как может быть осуществлено изобретение с реализацией указанного заявителем назначения.

Пример реализации 1. Методом плазмохимического осаждения синтезируется заготовка с сердцевиной из кварцевого стекла, легированного 1 ат.% азота. В полученной заготовке в плоскости, содержащей ось заготовки, симметрично относительно оси высверливаются два продольных отверстия диаметром 3-4 мм на расстоянии 9-12 мм друг от друга. В просверленные отверстия закладываются стержни из боросиликатного стекла. Полученная сборка перетягивается в волоконный световод.

Пример реализации 2. Синтезируется цилиндрическая заготовка с сердцевиной из кварцевого стекла, легированного азотом, как в примере 1. Полученная заготовка отшлифовывается с двух противолежащих сторон вдоль оси на глубину 3-4 мм. Затем заготовка прогревается горелкой до размягчения и под действием сил поверхностного натяжения вновь принимает цилиндрическую форму. В результате сердцевина заготовки становится эллиптичной. Полученная заготовка перетягивается в волоконный световод.

1. Радиационно стойкий к воздействию ионизирующих излучений волоконный световод, поддерживающий линейную поляризацию, включающий сердцевину с увеличенным за счет легирования кварцевого стекла показателем преломления, симметрично расположенные относительно диаметра в поперечном сечении световода напрягающие области, создающие двулучепреломление, отличающийся тем, что в качестве технологической примеси, увеличивающей показатель преломления и радиационную стойкость стекла сердцевины, используется азот в диапазоне концентраций от 0,01 до 10 атомных %.

2. Радиационно стойкий к воздействию ионизирующих излучений волоконный световод, поддерживающий линейную поляризацию, включающий сердцевину с увеличенным за счет легирования кварцевого стекла показателем преломления, и имеющую некруглую, в частности, эллиптическую форму в поперечном сечении световода, отличающийся тем, что в качестве технологической примеси, увеличивающей показатель преломления стекла сердцевины, используется азот в диапазоне концентраций от 0,01 до 10 атомных %.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано в оптических усилителях, лазерах, спектральных фильтрах и телекоммуникационных сетях. .

Изобретение относится к устройствам задней подсветки жидкокристаллических дисплеев и может быть использовано в качестве генератора белого света в гражданском и/или авиационном оборудовании.

Изобретение относится к осветительным устройствам и может быть использовано для освещения поверхности. .

Изобретение относится к технологии оптических материалов и может быть использовано в интегральной оптике для изготовления волноводов и волноводных структур, а также для изготовления волноводных датчиков и сенсоров.

Изобретение относится к системе проецирования света для использования вместе с отображающим устройством. .

Изобретение относится к волоконно-оптическим линиям передачи. .

Изобретение относится к области светотехники, а точнее - к осветительным приборам. .

Изобретение относится к области волоконно-оптических измерительных устройств и может быть использовано в интерференционных волоконно-оптических датчиках тока. .

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических гироскопах и других датчиках физических величин, а также в волоконных линиях связи и мощных волоконных технологических лазерах

Изобретение относится к области оптоволоконной связи

Изобретение относится к области оптической связи

Изобретение относится к области оптоволоконной связи, в частности к волокну, имеющему значительно сниженные потери на изгибе

Низкопрофильная линза с боковым излучением для светодиодного кристалла имеет две связки различных волноводов, продолжающихся радиально от центральной светоизлучающей линзы. Светодиод испускает свет в центральную светоизлучающую линзу, которая имеет искривленную поверхность, посредством полного внутреннего отражения отражающую свет светодиода наружу примерно параллельно верхней поверхности светодиодного кристалла. Центральная линза имеет высоту в 2 мм, необходимую для отражения света светодиода наружу. Радиально от периферии нижней половины центральной линзы продолжается нижняя связка волноводов, имеющих высоту 1 мм, а радиально от периферии верхней половины центральной линзы продолжается верхняя связка волноводов, имеющих высоту 1 мм. Выходные световые области верхней и нижней связок волноводов параллельны одна другой таким образом, что боковое излучение высотой 2 мм уменьшается до 1-миллиметрового бокового излучения без сокращения области светоиспускания. Технический результат - уменьшение толщины волновода. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для создания распределительных систем измерения температуры и деформации. Бриллюэновская система для отслеживания температуры и деформации содержит одно- или двухстороннее волокно с множеством волоконных брэгговских решеток (ВБР) на разных длинах волн и лазерную систему с задающей накачкой, настраиваемую в диапазоне существенно большем, чем бриллюэновский сдвиг. ВБР распределены по длине размещенного волокна и служат как выбираемые отражатели длины волны, позволяющие поддерживать работу устройства даже в случае разрыва волокна. Технический результат: повышение точности и достоверности данных измерений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является улучшение эффективности освещения портативных осветительных устройств. Заявленное осветительное устройство имеет функцию "прокрутки", обеспечивающей освещение наблюдаемой области, на которой пользователь в настоящее время сосредотачивается и при чтении прокручивает освещенную область вперед или назад. Осветительное устройство содержит два множества светоизлучающих элементов, освещающую подложку, контроллер и селектор. Контроллер управляет одним множеством светоизлучающих элементов, излучающих свет для освещения части освещающей подложки, которая может дополнительно отклонять свет к части наблюдаемой поверхности. Селектор предназначен для выбора рабочего режима осветительного устройства из режима ручного управления и заданного заранее режима прокрутки. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам задней подсветки жидкокристаллических дисплеев. Согласно первому варианту устройства узел задней подсветки включает в себя волновод с множеством светодиодов, расположенных в полостях в задней поверхности в центральной области волновода. Задняя поверхность волновода сужена от центральной области к кромкам, так что кромки тоньше, чем центральная область. В еще одном варианте устройства использованы многочисленные волноводы, расположенные под углом с образованием V-образной формы. Технический результат - минимизация обрамления и толщины кромки волновода. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконных линиях связи, а также при создании датчиков физических величин. Устройство содержит световедущую жилу из кварца или из кварца, легированного азотом, отражающую оболочку из кварца, легированного фтором, круглые нагружающие стержни из кварца, легированного бором, в оболочке из чистого кварца или из кварца, легированного фтором, и защитно-упрочняющее полимерное покрытие. Нагружающие стержни размещены на расстоянии от центра световедущей жилы до оболочки нагружающих стержней, равном или большем диаметра световедущей жилы. Технический результат - улучшение радиационной стойкости световода и исключение диффузии примесей, образующих радиационные центры окраски из нагружающих стержней в защитную оболочку. 1 ил.

Изобретение относится к области защищенных документов, таких как банкноты, паспорта и кредитные карты. Защищенный документ содержит непрозрачную подложку, оптический волновод, расположенный на подложке и/или в ней и по меньшей мере один ответвитель для введения света в волновод или выведения света из волновода. При этом ответвитель содержит по меньшей мере одно отверстие, проходящее сквозь волновод и сквозь всю непрозрачную подложку. Заявленный защитный документ обеспечивает повышение степени защиты от подделки. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх