Устройство для юстировки оптических волокон Советский патент 1992 года по МПК G02B6/24 

Изобретение относится к технологии юстирования оптических волокон, в частности методом совмещения их оптических осей, а также плоскостей поляризации анизотропных одномодовых оптических волокон (АООВ) и может быть использован в радиотехнической, радиоэлектронной и приборостроительных отраслях для монтажа кабельных изделий волоконно-оптических систем передачи (ВОСП).

Известно устройство для юстирования оптических волокон перед операцией сварки, содержащее два источника света, зеркальную систему для трансляции изображения на экран, экран, микропозиционеры с V-образной канавкой, в которой фиксируются концы оптических волокон (см. Устройство для сращивания оптических волокон при помощи электродуги в полевых условиях. Electron Lett, 16, №5,1979, 152-153).

Недостатком устройства является то, что юстирование оптических волокон осуществляется по наружной оболочке, проецируемой на экран в плоскости, параллельной оптической оси; так как оболочка не коаксиальна световедущей части оптического волокна из-за эксцентричности и технологических допусков, то юстируя таким образом, мы не можем добиться точной установки сопрягаемых волокон. Особенно это критично для одномодовых оптических волокон, где погрешность юстирования таким образом превышает диаметр световедущей части. Для анизотропных одномодовых оптических волокон известное устройство юстирования вообще неприемлемо, так как невозможно выделить плоскость поляризации световедущей части оптического волокна.

Известно также устройство, содержащее зеркальную систему, состоящую из двух небольших призм, расположенных бок о бок. Зеркальная система установлена на каретке с возможностью перемещения между торцами оптических волокон с помощью микрометрического винта. Система может находиться в двух положениях, в которых к

Ё

VI

О

ел

Х|

ю ел

каждому торцу обращена своя призма. В обоих положениях луч отклоняется под углом 45° и направляется в микроскоп,состоящий из объективной и окулярной частей, между которыми помещен расщепитель пучка, направляющий свет от источника в объективную часть. Свет, отраженный одной из призм, направляется в торец одного из оптических волокон, отражается от торца и идет назад через объектив, расщепитель и далее в окуляр. В окуляре микроскопа есть крест, центр которого находится на оптической оси. Оптические волокна зафиксированы в V-образных канавках микропозиционеров, обладающих возмож- ностью перемещения по трем координатам (см. патент ЕПВ № 0091738, кл. G 02 В 7/26, 1983).

Недостатком устройства является то, что юстирование происходите помощью по- движной каретки, позволяющей только поочередно юстировать оптические волокна, совмещая центр сердцевины оптического волокна с крестом окулярной части микроскопа, при этом для юстирования второго волокна необходимо переместить каретку, а так как перемещение даже в прецизионном механизме осуществляется с допусками, а данная система имеет оптический рычаг, поэтому малое отклонение каретки приво- дит к значительному изменению положения видимого изображения торца оптического волокна. При этом истинное положение оптических осей не отвечает установленному по кресту окулярной части микроскопа, что существенно снижает точность юстирования. Юстирование анизотропных оптических волокон вообще невозможно из-за отсутствия вращательного движения микропозиционеров.

Целью изобретения является повыше- .ние точности юстирования и расширение области применения устройства.

Цель достигается тем, что в известном устройстве юстирования оптических воло- кон, содержащем зеркально-призменную систему, расположенную между торцовыми поверхностями оптических волокон, микроскоп, включающий окулярную и объективную части, неподвижный осветитель и микропозиционеры, установленные с возможностью перемещения по трем координатам, зеркально-призменная система выполнена из зеркальной ромбоэдрической призмы и двух неподвижных зеркал, кото- рые установлены с возможностью отражения торцовых поверхностей оптических волокон в фокальной плоскости микроскопа, а микропозиционеры установлены с возможностью вращательного движения.

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства; на фиг. 2 а-в - результаты процесса юстирования оптических волокон.

Устройство содержит зеркально-призменную систему, выполненную в виде ромбоэдрической призмы 1 с зеркальными гранями 2-5 и двух зеркал б, 7 микроскопа 8, включающего объективную часть 9 и окулярную часть 10, микропозиционеры 11, 12 с V-образными канавками 13, 14 для закрепления в них оптических волокон 15, 16 с торцовыми поверхностями 17, 18, перпендикулярными их продольной оси, осветитель 19, Ромбоэдрическая призма 1 установлена между микропозиционерами 11, 12, пересекая продольные оси V-образных канавок 13, 14с возможностью возврат- но-поступательного перемещения из рабочей зоны. Зеркала 6, 7 неподвижно закреплены между ромбоэдрической призмой 1 и микроскопом 8 в вертикальных, параллельных плоскостях перпендикулярно продольным осям V-образных канавок. Микропозиционеры 11, 12 установлены на одной оси симметрично ромбоэдрической призме 1 с возможностью перемещения по трем координатам х, у, г и осевого вращения. Осветитель 19, ромбоэдрическая призма 1, микроскоп 8 установлены на одной оптической оси.

Работа устройства заключается в следующем.

Оптические волокна 15, 16с предварительно подготовленной торцовой поверхностью, перпендикулярной их оптической оси, устанавливают в V-образных канавках 13,14 микропозиционеров 11, 12 и фиксируют. От осветителя 19 направляют пучок света на зеркальные поверхности 3, 5 ромбоэдрической призмы 1, которые отражают часть света на поверхность торцов 17, 18 оптических волокон 15,16, в свою очередь отражающих свет на зеркальные грани 2,4 ромбоэдрической призмы 1, Отраженный от граней 2, 4 свет переотражается симметрично установленными зеркалами 6,7 в оптическую систему микроскопа 8, в окуляре которого наблюдается изображение 20 торцов 17, 18 оптических волокон. Если оптические волокна 15, 16 установлены так, что их оптические оси 21, 22 и плоскости поляризации, определяемые расположением анизотропных элементов 23, 24, совпадают, то в окулярной части 10 микроскопа 8 наблюдается одно изображение торцов оптических волокон удвоенной интенсивности, что свидетельствует о том, что оптические волокна съюстированы (фиг. 2 в).

После вывода ромбоэдрической призмы из рабочей зоны возможно выполнение oneрации сращивания оптических волокон. В случае несовпадения оптических осей и плоскости поляризации, определяемой анизотропными элементами 23, 24 оптических волокон, в фокальной плоскости микроско- па будет два изображения торцов оптических волокон (фиг. 2 а). Для совмещения изображений торцов оптических волокон по оптической оси перемещают микропозиционеры 11, 12 в плоскости х, z до полного совпадения оптических осей волокон. В этом случае в окулярной части 10 микроскопа 8 наблюдается изображение (фиг. 2 б). При этом плоскости поляризации, образованные анизотропными элементами 23, 24 оптических волокон, могут не совпадать. Вращением микропозиционеров вокруг продольной оси V-образных канавок добиваются полного совмещения изображений. При этом в окулярной части микроскопа на- блюдают изображение (фиг. 2 в).

Изображения фиг. 2а-в приведены для одномодовых оптических волокон с сохранением поляризации типа бабочка, однако для любых других оптических волокон юстирование осуществляют аналогично.

Предложенная совокупность признаков в заявленном устройстве для юстирования оптических волокон обеспечивает ему по сравнению с известными устройствами еле- дующие преимущества:

повышение точности юстирования оптических волокон за счет выполнения зеркальной системы в виде ромбоэдрической призмы, обеспечивающей возможность одновременно юстировать два конца оптических волокон, что исключает перемещение оптической системы в процессе юстирования, снижающей точность позиционирования;

расширение области применения (возможность юстирования анизотропных одномодовых оптических волокон).

Формула изобретения Устройство для юстировки оптических волокон, содержащее микропозиционеры с V-образными канавками, микроскоп, осветитель и зеркально-призменную систему, установленную с возможностью перемещения в рабочую зону между V-образными канавками, отличающееся тем, что, с целью повышения точности юстировки и расширения области применения, зеркаль- но-призменная система выполнена в виде ромбоэдрической призмы и двух зеркал, установленных между призмой и объективом микроскопа перпендикулярно осям V-образных канавок и симметрично относительно оси микроскопа, при этом осветитель установлен по оси микроскопа под ромбоэдрической призмой, а микропозиционеры выполнены с возможностью вращения V-образных канавок вокруг их продольных осей.

Использование: при соединении оптических световодов. Сущность изобретения: для повышения точности юстировки и расширения области применения в зазоре между юстируемыми световодами, закрепленными в микропозиционерах с V-об- разными канавками, расположена ромбоэдрическая призма с отражающими гранями. Между призмой и объективом микроскопа установлены два зеркала, осветитель расположен по оси микроскопа под призмой, а микропозиционеры выполнены с возможностью вращения V-образных канавок вокруг их продольных осей. 2 ил.

X

20

Лиг 1

Фиг. 2