Способ изготовления линзы на торце оптического волокна Советский патент 1987 года по МПК G02B6/32 

Изобретение относится к волоконной оптике,в частности,к фокусирующим устройствам для волоконно-оптических схем

Цель изобретения - улучшение воспроизводимос.ти заданных параметров изготавливаемой линзы.

На фиг. 1 представлена последовательность изготовления навески из стекла; на фиг. 2 - схема расположения навески на торце оптического волокна; на фиг оплавления навески в ном элементе; на фиг.

, 3 - схема нагреватель- 4 - схема

изготовления двух линз радиусом R.

Способ осуществляют разом.

Сначала из стекла с

У оптического путем вытяжки

плавления меньшей, чем волокна, изготавливают на установке по производству оптических волокон стеклянный волоконный стержень с поперечными размерами, меньшими диаметра оптического волокна . Затем полученный стержень разрезают на куски. Зная поперечные размеры стеклянного стержня и измерив длину отрезанных навесок, выбирают навеску 1 такой длины, чтобы она имела объем V, определяемый из соотношения

- г)

V |(R ±W - r2)42R +

где R и г - заданный радиус сфериче j кой поверхности изготавливаемой линзы и радиус оптического волокна соответственно,

Далее выбранную навеску 1 помещают на торец 2 оптического волокна 3, как показано на фиг. 2. После этого торец 2 оптического волокна 3 с положенной на него навеской 1 помещают в нагревательньш элемент 4, где оптическое волокно.находится до тех пор, пока навеска не превратится в жидкость, которая, растекаясь по торцу волокна, за счет поверхностног натяжения принимает сферическую форму, т.е. образует плосковыпуклую линзу 5 (как показано на фиг. 3). Затем . волокно выводят из зоны нагрева до его остывания.

Для изготовления линзы с заданными параметрами, например фокусным расстоянием, на основании формул ддя плосковыпуклой линзы расчитывают необходимьй радиус кривизны сферической поверхности. В свою очередь для

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

получения линзы с этим радиусом кривизны R нужно выбрать навеску стекла, объем которой связан с радиусом определенным соотношением.

Как видно на фиг. 4, одному и тому же радиусу сферической поверхности R соответствуют две линзы различной толщины. Толщина одной из них АС. i Параметры этой линзы можно рассчитывать по формулам для тонкой линзы. Толщина другой АЕ. Ее параметры необходимо рассчитывать по формулам для толстой линзы.

Для.нахождения объема навески, обеспечивающего получение заданной величины R, нужно вычислить объем шаровых сегментов ДСВ и ДЕВ, опирающихся на торец оптического волокна ДБ радиусом г. Указанньй объем определяется согласно приведенному соот- .ношению. При этом верхние знаки Соответствуют толстой линзе, нижние - тонкой.

Пример . В экспериментах используют кварцевые многомодовые и одномодовые оптические волокна со ступенчатым и градиентным профилем показателя преломления световой жилы и с диаметром от 100 до 170 мкм. Линзы изготавливают из стекла ТФ-5. Для этого из далиндрического щтабиЛа толщиной 5 мм вытягивают волокно диаметром 30 мкм с круговым поперечным сечением. Отрезок этого волокна разрезают на навески различной длины от 200 до 1500 мкм. Выбирают навески определенной длины и за счет электризации конца волокна устанавливают навески из ТФ-5 на торце волокна. Затем торец помещают внутрь нагревателя, представляющего.собой полоску из нихрома шириной 4 мм, свернутую в кольцо диаметром 10 мм и нагреваемую токами высокой частоты. В течение 3-5 с навеска стекла расплавляется в жидкое состояние и за счет поверхностного натяжения и смачивания жидким стеклом торца волокна образуется линза. Из расчетов следует, что из навески длиной 250 мкм на торде опти- ческого волокна диаметром 100 мкм должна получиться лийза радиусом R 52 мкм. Измерения радиуса кривизны изготовленной линзы дают значения 53+3 мкм. При изготовлении линзы, образованной на торце оптического волокна диаметром 100 мкн путем расплавления навески длиной 1500 мкм, по

3133

расчету должно получиться R 65,2 мкм Результаты измерения дали значения R 65 J 3 мкм.

таким образом, измеренные значения радиуса кривизны полученных линз с высокой точностью соответствуют рассчитанным.

Формула изобретени

Способ изготовления линзы на торце оптического волокна путем размещения на нем расплавленного стекла с температурой плавления меньшей, чем у оптического .волокна, и последующего охлаждения, отличающийся

что, с целью улучшения воспроизводимости заданных параметров изготавливаемой линзы, предварительно изготавливают навеску стекла объемом V, устанавливают ее на торец оптического волокна и затем помещают в нагревательный элемент до момента расплавления навески, причем объем навески стекла V определяют из соотношения

V T(R t VR - rO

(2R + VR - rO, где R, r - заданный радиус сферичес- кой поверхности изготавливаемой линзы и радиус оптического волокна соответственно.

Изобретение относится к волоконной оптике и позволяет улучшить воспроизводимость заданных параметров изготавливаемой линзы. Из стекла с температурой плавления меньшей, чем у оптического волокна 3, изготавливают навеску определенного объема, устанавливаемую на торец волокна 3. При размещении волокна с навеской в нагревательном элементе 4 расплавленная навеска образует плосковыпуклую линзу 5. Радиус линзы обусловлен объемом навески. 4 ил. оо со to N9 СД 00 Фиг.З

Ю

-J

Фиг.2

:

игЛ

Редактор А. Ворович

Составитель В. Кравченко

Техред М.Ходанич Корректор В. Гирняк

Заказ 3828/41 Тираж 521 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по .делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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