УСТРОЙСТВО ВВОДА/ВЫВОДА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ВОЛОКОННЫЙ СВЕТОВОД Российский патент 2002 года по МПК G02B6/26 

Изобретение относится к пассивным компонентам волоконно-оптической техники, а конкретно - к устройствам ввода оптического излучения в волоконный световод.

Разработка разнообразных систем связи на базе волоконной оптики требует создания широкого набора функциональных элементов в волоконном исполнении. Для сохранения систем со сложной архитектурой требуется разработка устройств эффективного ввода/вывода информации.

Известно устройство ввода излучения [1] , [2] на принципе пространственного деления светового потока в виде уголкового отражателя, который излучение от источника направляет по волоконному тракту и к фотоприемнику.

В [3] сообщается об устройстве ввода, в качестве которого служит направленный ответвитель. Он состоит из двух скрученных и сплавленных отрезков оптического волокна.

Общим недостатком для рассмотренных устройств является малая эффективность направленности передаваемого светового потока и низкая развязка прямого и обратного световых потоков. Световой поток на выходе магистрального оптического тракта после разделения в равных частях направляется на фотоприемник и источник излучения. На входе магистрального оптического тракта световой поток от источника излучения в результате слабой развязки каналов засвечивает "свой" фотоприемник.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому изобретению является устройство ввода-вывода на основе проходного фотодетектора [4] . Излучение от источника вводится в отрезок одномодового волокна и далее поступает в магистральный оптический тракт. На другом конце тракт стыкуется с другим отрезком одномодового волокна. Оптический сигнал из магистрального тракта не полностью достигает торца одномодового волокна, а рассеивается на стыке этих волокон и собирается проходным фотодетектором.

Основными недостатками этого устройства ввода/вывода является малая эффективность направленности светового потока, который случайным образом делится на стыке магистрального тракта и одномодового волокна, и низкая развязка прямого и обратного излучения.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности направленности светового потока и развязки прямого и обратного каналов передачи информации.

Эта цель достигается наличием в линии связи согласующего устройства ввода/вывода излучения, представляющего собой волоконно-оптический жгутовой направленный ответвитель, общий торец которого установлен по отношению к торцу магистрального оптического тракта с определенным зазором.

Новым в данном изобретении является согласующее устройство, выполненное в виде волоконно-оптического жгутового оптического ответвителя, общий торец которого устанавливается строго определенным зазором относительно торца магистрального тракта. Согласующее устройство направляет основную часть светового потока к приемнику излучения и лишь незначительную часть возвращает источнику, тем самым позволяя получить новый более высокий уровень эффективности направленности излучения и развязки прямых и обратных информационных каналов.

Величина зазора между общим торцом ответвителя и магистральным оптическим волокном рассчитывается по формуле (см. чертеж):
,
где Д - диаметр магистрального волоконного световода;
Д₁ - диаметр ответвителя волоконного световода;
NА - числовая апертура световода ответвителя.

Степень развязки прямого и обратного информационных каналов определяется выражением:
,
где P_и - световой поток на торце излучающего центрального световода ответвителя;
P_п - световой поток, попадающий в приемные световоды ответвителя.

Связь между световыми потоками на торцах излучающего и приемных световодов устанавливается выражением:
,
где K - коэффициент отражения от торца магистрального световода;
а - радиус магистрального световода;
R - радиус эквивалентного световода.

Данное согласующее устройство было реализовано в действующей линии связи. Диаметр сердечника магистрального свет овода 62,5 мкм, диаметр световода в ответвителе 25 мкм, величина зазора 50 мкм, уровень развязки между прямым и обратным каналами 65дБ.

Источники информации
1. Iga H. , Oikawa М. , "Stacked Planar Optics. Proc. Integr. Opt. and Opt, Fib. Comm. Conf. ", Tokyo, 1981, p. 493-494.

2. Masuda S, Iwama T. "Single-mode Fiber optic Directional Coupler", Appi opt. 1982, v. 21, p. 3484-3488.

3. Беловолов М. И. , Дианов Е. М. , Лучников А. В. , "Волоконные оптические направленные ответвители с малыми потерями", Квант. электроника. 1985, т. 12.

4. Андреев А. А. , Бутусов М. М. , Гуденко В. В. "Детектирование излучения в оптическом волокне". Письма в ЖТФЛ 985, т. 7, с. 467-469.

Изобретение используется в волоконно-оптических линиях связи и обеспечивает увеличение эффективности направленности светового потока и развязки прямого и обратного каналов связи. Устройство ввода/вывода излучения в волоконный световод включает магистральный световод и направленный ответвитель. Ответвитель выполнен в виде волоконно-оптического жгутового ответвителя, общий торец которого устанавливается относительно торца магистрального световода с определенным зазором. 1 ил.

Устройство ввода/вывода излучения в волоконный световод, включающее магистральный световод и направленный ответвитель, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности направленности светового потока и развязки прямого и обратного каналов связи, ответвитель выполнен в виде волоконно-оптического жгутового ответвителя, общий торец которого устанавливается относительно торца магистрального световода с зазором, величина которого определяется по формуле

где D - диаметр сердечника магистрального световода;
D₁ - диаметр сердечника световода ответвителя;
NA - числовая апертура световода ответвителя.