ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ АТТЕНЮАТОР Российский патент 1994 года по МПК G02B26/02 G02B6/00 H04B10/12 

Изобретение относится к аппаратуре для осуществления неотраженных ослаблений в оптическом диапазоне в волоконной оптике, его можно использовать в лабораторных условиях для проведения плановой регулировки оптического затухания.

Оптические аттенюаторы - это устройства, которые частично препятствуют прохождению света по оптическому волокну (ОВ).

Известны фиксированные оптические аттенюаторы, использующие пленку из светонепроницаемого материала, например окись хрома, которым покрывается один конец ОВ на соединении соприкасающихся смежных волокон.

В других устройствах оптическое затухание вносится за счет изменения оптических свойств среды распространения света, например среда из минералов или органических веществ типа желатинового фильтра. Кроме того, применяются устройства, в которых изменение вносимых оптических потерь осуществляется различными видами диаграмм или разъюстировкой приемной и передающей апертур [1].

Однако указанные устройства имеют низкие эксплуатационно-технические характеристики: подверженность вибрациям, требование к точной установке конструктивных элементов, резкое увеличение вносимого оптического затухания. Они сложны в изготовлении.

Известен регулируемый оптический аттенюатор, в котором передача света жидкой кристаллической пленки изменяется путем изменения величины электрического поля вокруг жидкого кристалла [2]. Принцип действия аттенюатора основан на отражении света, сгенерированного на аттенюаторе и переданного в обратном направлении по входящему волокну. Если аттенюатор находится вблизи лазера, то отражения могут отрицательно повлиять на работу последнего. Более того, устройство не является достаточно надежным в использовании.

Известен также аттенюатор для световых волн [3], содержащий корпус с размещенным в нем ОВ в виде плоской спирали, работает по принципу создания оптического затухания на микроизгибах, получаемых при сдавливании ОВ между двумя пластинами, скрепленными в центре подвижным элементом. Указанное устройство обладает малым сроком службы, большой крутизной характеристики. При сдавливании ОВ в нем образуется большое количество микротрещин, что существенно снижает надежность функционирования устройства. Ограничение по использованию оболочек ОВ только сетчатой или тканевой структуры не позволяет реализовать возможности защитных покрытий из полимерных и других материалов, предохраняющих ОВ от влаги, химически активных паров.

Наиболее близко к предлагаемому изобретению устройство волоконно-оптический аттенюатор, содержащий светонепроницаемый корпус, винт с резьбой, на корпусную часть которого по резьбе в виде петли располагается ОВ, которое удерживается в резьбе винта пружиной; оптические соединители; регулировочную рукоятку.

Однако указанное устройство содержит технически сложный в изготовлении элемент - винт с терлоновым покрытием с резьбой, состоящий из цилиндрической и конической частей, причем шаг резьбы в обеих частях должен быть одинаков. В связи с этим значительно повышаются сложность изготовления устройства и его стоимость.

Целью изобретения является расширение диапазона вносимых оптических затуханий и упрощение конструкции волоконно-оптического аттенюатора.

Цель достигается тем, что волоконно-оптический аттенюатор, содержащий светонепроницаемый корпус с размещенным в нем ОВ в виде петли, снабжен цилиндрическим валом с кулачком определенной геометрической формы.

Сущность изобретения заключается в том, что ОВ размещается внутри сетонепроницаемого корпуса в виде петли на кулачке определенной геометрической формы, который посажен на цилиндрический вал.

Форма кулачка выбирается исходя из требуемого диапазона и начального значения вносимого оптического затухания. Для расширения диапазона оптических затуханий и удобства эксплуатации устройства целесообразно установить несколько кулачков различных размеров с тем, чтобы получить несколько поддиапазонов вносимых оптических затуханий, например 0-1, 0,5-10, 5-30 дБ и др. , что является необходимым для проведения различных калибровок, юстировок, точных измерений в ВОЛС. При выборе формы кулачка учитывается критическая величина радиуса изгиба данного ОВ. Для надежного крепления ОВ кулачок снабжен желобом с гладкой поверхностью, в котором устанавливается ОВ (как у шкива).

Геометрическая форма кулачка позволяет при вращении вала уменьшить радиус петли ОВ, что приводит к увеличению вносимого оптического затухания. Вносимые оптические потери зависят от радиуса изгиба ОВ по следующему закону:
α = -10lg1- , дБ, (1) где а - диаметр ОВ;
Δ - нормированная разность профиля показателя преломления (ППП);
q = 1 для ОВ со ступенчатым ППП;
q = 2 для градиентов ОВ.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - один из вариантов геометрической формы кулачка.

Устройство содержит светонепроницаемый корпус 1, оптическое волокно 2 в виде петли, цилиндрический вал 3 с кулачком 4, пружину 5, оптические соединители 6, подшипники 7 скольжения, регулировочную рукоятку 8.

В светонепроницаемом корпусе 1 на подшипниках 7 скольжения установлен цилиндрический вал 3, на который насажен кулачок 4 определенной геометрической формы. ОВ располагается на кулачке в желобе (как в шкиве), удерживается в нем пружиной 5 и соединено с оптическими соединителями 6, расположенными на боковой стенке корпуса 1. Вал 3 вращается рукояткой 8.

Устройство работает следующим образом.

При вращении регулировочной рукоятки 8 вращается вал 3 с кулачком 4, по которому скользит ОВ, что приводит к уменьшению радиуса изгиба ОВ и увеличению вносимого оптического затухания. Вращение рукоятки производится в пределах установки минимального и максимального вносимого оптического затухания.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в следующем.

Устройство более просто в изготовлении, так как не требует точных операций по выточке винта с усеченным корпусом и резьбой, на которое нанесено специальное покрытие; устройство в связи с этим будет иметь значительно меньшую стоимость; устройство позволяет расширить рабочий диапазон вносимых оптических затуханий, а также подразделить его на поддиапазоны, в которых можно получить различные характеристики изменения вносимого оптического затухания в зависимости от радиуса изгиба ОВ - линейные, экспотенциальные, логарифмические, причем различной крутизны, выбирая соответствующую форму кулачка.

Использование: в оптических линиях связи. Сущность изобретения: оптическое волокно в виде петли огибает закрепленный на валу кулачок, при вращении которого меняется радиус изгиба волокна и тем самым вносимое аттенюатором затухание. 2 ил.

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ АТТЕНЮАТОР, содержащий светонепроницаемый корпус, размещенные внутри него оптическое волокно в форме петли, цилиндрический вал и закрепленное на валу средство изменения радиуса изгиба оптического волокна, огибающего это средство, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона вносимых оптических затуханий и упрощения конструкции, средство изменения радиуса изгиба оптического волокна выполнено в виде кулачка.