Волоконно-оптический уплотнитель-разделитель мод Советский патент 1986 года по МПК G02B6/14 

излучения, обусловленные отражением света при прохождении им границ сред

1

Изобретение относится к оптоволо конной технике и может быть использовано в волоконно-оптических линиях связи на основе многомодовых волоконных световодов для увеличения и:с пропускной способности.

Цель изобретения - упрощение юстировки и уменьшение потерь излучения.

На фиг. 1 схематически изображено устройство, в котором выделение угловых интервалов излучения йсуществля- ется внутренними кромками вогнутых сферических зеркал; на-фиг. 2 - то же, наружными кромками зеркал.

Волоконно-оптический уплотнитель- разделитель мод содержит входной 1 и выходные 2-4 волоконные световоды, торцы которых расположены в одной плоскости, и набор несоосных фокуси- рующих 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 трем зеркалами 5-7, разделяющими поток из лучения входного световода на три потока, соответствующих излучением, переносимы - модами низших, средних и высших порядков. При siTOM зеркало, фокусирующее низшие моды, выполнено круглым, а остальные зеркала - кольцевыми. Торцы входного 1 и каждого из выходных 2-4 световодов оптически сопряжены соответствующими зерка- лают 5-7, для чего плоскость распо- ложения этих торцов совмещена с плоскостью расположения центров кривизны зеркал 5-7. Центр кривизны каждого нз зеркала 5-7 находится посередине отрезка прямой, соединяющего центр торца входного световода , с центром торца соответствующего выходного волоконного световода. Для уменьшения

с различной оптической плотностью. 1 э.п. ф-лы. 2 ил.

потерь излучения, обусловленных апер турными и аберрационными искажениями зеркал 5-7, их радиуры 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 лм- мерсионной 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 зтого зеркала, отражается от негр 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. 2 - излучение, переносимое модами низших порядков. Часть излучения, прошедшего мимо первого зеркала 5, отражается 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. это излучение, переносимое модами низших порядков, а для случая,представленного 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 потс рями на отражение от поверхностей зеркал, составляющими примерно 4%. 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 линз для известного устройства производили из двух одинаковых двояко выпукпьпс сферических линз диаметром 10 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 вставили 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.

Макеты предлагаемого устройства выполнены на основе вогнутых сферических зеркал, изготовленных из стела с последующим серебрением отра- жакщих поверхностей. Использовали зеркала диаметром 10 мм и радиусами кривизны 15 и 20 мм. Доработка заключалась в обточке первого зеркала до диаметра 4 мм (при выполнении устройства по оптической схеме соглас5

но фиг.1) или в выполнении в нем отверстия диаметром 4 мм (по фиг.2). Исследование макетов без применения иммерсионного заполнения показало,

5 что потери излучения в них существенно меньше, чем в известном устройстве, и не превышают 1,5 дБ. Применение иммерсионного заполнения позволяет уменьшить эту величину до 1,2 дБ.

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

Формула изобретения

1.Волоконно-оптический уплотни- Q тель-разделитель мод, содержащий

входной и выходные волоконные световоды и набор несоосных фокусирующих элементов, пpичe элемент, фокусирующий низшие моды, выполнен круглым, 5 остальные элементы - кольцевыми, а торцы - входного и каждого из выходных волоконных световодов оптически сопряжены соответствующими фокусирующими элементами, отличаю- 0 щ и и с я тем, что, с целью упрощения юстировки и уменьшения потерь излучения, фокусирующие элементы вьшол- нены 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 центром торца соответствующего выходного волоконного световода.

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

5

0

5

0

Редактор И.Рыбченко

Заказ 7063/51Тираж 501Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

фиг. 2

Составитель В.Кравченко Техред Н.Глущенко

Корректор М, Пожо

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 модо- вому 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 /