Направленный ответвитель Советский патент 1988 года по МПК G02B6/32 

/

ю to к

о

ГС

Изобретение относится к технической физике и оптическому приборостроению и Предназначено для использования в волоконной оптике, в частности для исследования оптических Волокон методом обратного рассеяния.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерения оптического сигнала из волокна.

На фиг,1 приведена схема нагфав- ленного ответвителя; на фиг, 2 - входной торец градиентной линзы, сость - кованный с волокном.

Ответвитель содержит градиентную линзу 2, формирующую перетяжку пучка света, диаметр которой согласован с основной гауссовой модой градиентной линзы 3, собирающей излучение в волокно 4, призму 5 с зеркальным покрытием, градиентную линзу 6, фокуси- рующую излучение, фотодетектор 7,

Входной торец градиентной линзы, состьжованный с волокном, имеет -зеркальное покрытие а.

Направленный ответвитель работает следующим образом.

Градиентная линза 2 формирует перетяжку светового пучка от лазера на периферии входного торца градиентной линзы 3. Диаметр перетяжки согласован с основной гауссовой модой градиентной линзы 3. Радиус этой фундаментальной моды рассчитьгоается по формуле

W,

1.

If nog

- длина волны света;

-показатель преломления на оси градиентной линзы;

-константа в распределении показателя преломления вида

п.Чг) « ntd-g г +...,, где г - радигус .

I,-т

Гауссов пучок с диаметром Юо распространяется в среде с квадратиг 1нь М распределением показателя преломления как единый луч, сохраняя свой диаметр, так как дифракционная рас--- ходимость пучка света компенсируется его сужением за счет градиента показателя преломления. Дпина градиент- -ной линзы 3 равна четверти длины периодичности траек/гории распростране1422202

0

5

0

5

5

5

5

НИИ лучей в ней (четвертьволновый градан), числовая апертура согласована с числовой апертурой исследуемо - го волокна А, Свет попадает в волокно 4, расположенное по центру градиентной линзы 3. Часть света отраженная от выходного торца градиент-, ной линзы 3 и входного торца исследуемого волокна А, распространяется в градиентной линзе 3, так же как и падающий пучок, в В5аде единого луча, и попадает в точку у нижнего края входного торца градиентной линзы, диаметрально противоположную точке входа. Для того, чтобы отраженный свет не попадал на фотодетектор 7, а во.звращался в волокно, -на нижний сегмент градиентной линзы 3 напыляется зеркальное покрытие (фиг.2). Высота этого сегмента соответствует диаметру основной гауссовой моды. Луч,, отраженный от этого покрытия, проделывает обратный путь, обеспечивая дополнительную подсветку исследуемого волокна. Свет, обратно рассеян- ньй волокном, коллимируется граданом 3, и параллельный пучок, отраженный от зеркального покрытия призмы 5, фокусируется четвертьволцовьпм града- ном на фотодетек.тор 7. Высота грани призмы 5, обращенной к торц у градиентной линзы 3, такова, что верхний . сегмент торца градиентной линзь: остается открытым для прохождения пучка света от источника излучения. Наличие сегментов яа вкодном торце градана 3, один из копорых не имеет контакта с призмой 5, а другой имеет зеркальное покрытие, приводит к тому, что не весь свет из волокна 4 попадает на зеркел ь ное ггокрытие призмы 5. а следовательно, и на фо- тодетектор 7.

При к е р. Параметры ре&льных злементов направленного ответвите- лк определяются параме- -рами исследуемого волокна. Для того.; чтобы избз- жать потерь э нергии, градан 3 (фигИ) должен быть согласован по апертуре с волокном 4, а диаметр основной гауссовой моды з гого градана должен быть согласован с диаметром световедущей )кш1ы волокна. Если числская апертура волокна МА - 0,23, г ди&метр световедущей жилы d 50 м.;м,, приравнивая числовые аперттры волокна и градана, можно рассчитать значение константы g по формуле

g г

NA пЛ

где R - радиус градиентной линзы.

Если градан имеет радиус R 1,5 мм, то g 0,094 , а его длина вычисляется по формуле

h .2g

и составляет 16,7 мм. Диаметр основной гауссовой моды для градана с g 0,094 мм равен (А) 36 мкм. Несмотря на то, что диаметр жилы волокна равен 50 мкм, а диаметр фун- даментальной моды 72 мкм, потери вносимые этим рассогласованием, не пре- вьппают 0,5 дБ в силу того, что распределение интенсивности света в пучке гауссово. Длина градана 2 за- висит от того, насколько далеко отстоит выходной торец градана 2 от входного торца гра,цана 3, а также от значения параметра g для градана 2. Парамет{)ы градана 6 идентичны параметрам градана 3. Вносимые затухания при этом составляют величину 6,206.

Формула изобретения

Направленный ответвитель, содержащий призму с зеркальным покрытием и три градиентные линзы, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерения оп тического сигнала из волокна, оптическая ось первой градиентой линзы смещена параллельно оптической оси второй градиентной линзы на расстояние S R - (i),/2, где R - радиус второй градиентной линзы; - диаметр гауссовой моды второй градиентной линзы, а на нижнем сегменте торца второй градиентной линзы нанесено зеркальное покрытие высотой h Шо .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить динамический диапазон измерения оптического сигнала из волокна. Световой пучок от лазера падает на градиентную линзу 2, формирующую перетяжку этого пучка на периферии входного торца градиентной линзы 3. Нанесение на нижний сегмент торца линзы 3 зеркального покрытия высотой h, равной диаметрусоогауссовой моды этой линзы, обеспечивает возвращение отраженного от входного торца света в волокно для его дополнительной подсветки. Отраженный от зеркального покрытия призмы .5 параллельный пучок фокусируется градиентной линзой 6 на фотодетектор 7. Оптическая ось линзы 2 смещена параллельно оптической оси линзы 3 на (Г R-oag/2(R - радиус линзы 3). 2 ил. g (Л

.

фае.2