Пристрій для зламу оптичних волокон

Пристрій для зламу оптичних волокон, що складається з різця для насічки волокна і зламу в процесі його вигину, який відрізняється тим, що в пристрій введені два рухомих гвинти, скошені під 45°, торці яких з'єднані віссю так, щоб гвинтова нарізка під 45° до їхніх твірних зберігалася односпрямованою і забезпечувала укладеному для зламу в неї волокну максимальну напругу на крутіння, що руйнує його матеріал при насічці і додатковому вигині гвинтів відносно осі, яка з'єднує їхні скошені торці Винахід відноситься до техніки оптичного зв'язку, може бути використаний в медичній техніці, під час виробництва оптичних пристроїв із застосуванням оптичних волокон, де необхідні плоскі (гладкі, дзеркальні) злами торців для з'єднання оптичних волокон один з одним, із джерелами і фотоприймачами оптичного випромінювання ВІДОМІ пристрої для зламів оптичних волокон, які використовуються у компонентах волоконнооптичних систем передачі інформації, зокрема, в процесі виробництва передавальних оптичних модулів для виводу оптичного випромінювання за допомогою оптичних волокон з напівпроводнико оптичного волокна утвориться пєдестал , а торцева поверхня зламу не завжди виходить гладкою (дзеркальною) У серединній частині оптичного волокна, де в основному зосереджене поле фундаментальної моди, що поширюється, може спостерігатися яристий злам, особливо в багатомодових оптичних волокнах (див фотографії зламу, зроблені за допомогою електронного мікроскопа сканування і наведені на рис 13 18 Мидвинтер Дж Е , Волоконные световоды для передачи информации -М Радио и связь, 1983,-336с )[2] Це призводить до збільшення втрат і дисперсії оптичних імпульсних сигналів, погіршення ефективності вих СВІТОДІОДІВ і лазерних ДІОДІВ, у процесі з'єд уводу-виводу випромінювання, МІЦНОСТІ Й ДОВГОВІ (21)2002043662 нання оптичних волокон один з одним на довгих волоконно-оптичних ЛІНІЯХ зв'язку, а також для введення оптичних сигналів з оптичних волокон у фотодюди приймальних оптичних модулів Такі пристрої ламають оптичні волокна, якщо на боковій поверхні попередньо розтягнутого і вигнутого по дузі окружності оптичного волокна робиться зарубка (насічка) алмазним різцем або різцем із твердого сплаву Найближчим прототипом винаходу є відомий пристрій для зламу (різання) оптичних волокон, (див , Гроднев И И Волоконно-оптические линии связи -М Радио й связь, 1990, -224с )[1] Недоліком існуючого пристрою є те, що злам оптичного волокна здійснюється при його вигині в площині (по дузі окружності), коли матеріал оптичного волокна руйнується під дією складного розподілу сил розтягання у верхній (ЗОВНІШНІЙ) частині і сил стиснення в нижній (внутрішній) частині вигину оптичного волокна У результаті цього на торці ЧНОСТІ зварених з'єднань оптичного волокна Теорія, динаміка і структура зламів оптичного волокна викладені в роботі (Макаров Т В Динамика й структура изломов волоконних световодов М //ж "Электросвязь" -1996, №9)[3], у якій показано, що якісний (гладкий, дзеркальний) злам оптичного волокна можна здійснювати упорядкованими по поперечному перерізі механічними напругами (силами), що виникають при вигині оптичного волокна по спіральній лінії, коли матеріал оптичного волокна зазнає одночасно деформації крутіння і вигину Це усуває " п'єдестал" і яристу серединну структуру зламу в оптичному волокні Пояснюється це тим, що модуль пружності Юнга кварцового скла на крутіння, приблизно в 20 разів менше модуля пружності на розтягання (стискання), ВІДПОВІДНО 3,2ГПа і 60 74ГПа (Гроднев Й Й , Ларин Ю Т , Теумин И И Оптические кабели -М Энергоатомиздат, 1999, -264с )[4] Отже, для одержання такого гладкого (дзеркального) зламу необхідно по (О 61197 передньо зігнути оптичне волокно по спіральній лінії, уклавши його з кроком р у пази такої гвинтової нарізки на круговому циліндрі-гвинті радіуса К, щоб у матеріалі оптичного волокна виникли передкритичні напруги на крутіння, а наступний додатковий вигин (злам) циліндра-гвинта в площині доводив би напруги до критичних значень, за яких відбудеться злам оптичного волокна, головним чином за рахунок крутіння, симетричного відносно осі оптичного волокна В основу винаходу поставлена задача зменшення втрат і дисперсії сигналів, поліпшення ефективності уводу-виводу випромінювання, МІЦНОСТІ І ДОВГОВІЧНОСТІ зварених з'єднань Технічним вирішенням задачі є введення в пристрій замість гнучкої пластини двох рухомих гвинтів, скошених під 45°, торці яких з'єднані віссю так, що гвинтова нарізка під 45° до їх утворюючих зберігається односпрямованою ізабезпечує укладеному для зламу в неї волокну максимальну напругу на крутіння, що руйнує його матеріал при насіченні і додатковому вигині гвинтів відносно осі, що з'єднує їхні скошені торці На фіг подано пропонований пристрій для зламів оптичних волокон у тому числі і товстих (багатомодових), які використовуються крім вищевказаного, у медичних ендоскопах, оптичних джгутах і тощо Пристрій складається з двох однакових сталевих циліндрів 1 довільної довжини, з'єднаних віссю 2 скошеними під кутом 45 торцями 3 На поверхню циліндрів 1 наноситься односпрямована спіральна (гвинтова) нарізка 4 під кутом 45 до утворюючих циліндрів, у дно якої укладається для зламу оптичне волокно, очищене від захисних покриттів на кілька міліметрів над віссю 2 Для утримання оптичного волокна у вигнутому по спіралі положенні на кожному із циліндрів передбачаються пружинні утримувачі 5, що насуваються на витки з оптичного волокна Число витків з оптичного волокна на кожному з циліндрів повинне бути не менше одного (як показано на фіг) Для утримання пристрою в розправленому (прямолінійному) положенні використовується розпірна пружина 6, яка прикріплена до скошених торців циліндрів гвинтами 7 Глибина V-образноі нарізки повинна приблизно дорівнювати чи бути менше діаметра оптичного волокна із ЗОВНІШНІМ захисним покриттям Поверх осі 2 уздовж гвинтової нарізки наклеюється гумова пластина 8 з спрямовуючою для оптичного волокна канавкою, призначеною для зм'якшення удару різця 9 по оптичному волокну і запобігання його попереднього руйнування Різець 9 прикріплюється до сталевої пластини 10, що повертається відносно гвинта 11 так, щоб лезо його було перпендикулярно осі оптичного волокна Спускова сталева пластина 12, що повертається, розміщується під пластиною 10 без їхнього зчеплення з перекриттям, яке забезпечує при вигині циліндрів 1 відносно осі 2 удар при спуску різця 9 по оптичному волокну, який приблизно дорівнює 0,35 0,4Н ( регулюється довжиною перекриття пластин 10 і 12 переміщенням пластини 12) Розрахуємо деякі характеристики МІЦНОСТІ ОПТИЧНОГО волокна і пристрою Показано в [3], що передкритичні напруги на крутіння виникають у скрученому оптичному волокні (R=Q) с кроком р3,413Ь При укладанні оптичного волокна в нарізку гвинта кінцевих значень R і р функція напруги на крутіння поперечного перерізу на поверхні оптичного волокна _Ь vbMv = _Р_ -2 2л R' зменшується зі збільшенням R і має відносний _Р максимум при R = J— або p=2?iR де Mv - модуль 2л пружності Юнга на крутіння кварцового скла, який дорівнює 3,2ГПа (327кгс/мм2) Отже, для реалізації відносно максимальної напруги на крутіння в оптичному волокні значення радіуса R циліндрів 1 у пристрої необхідно вибирати мінімальним, виходячи з конструктивних (міцностних) особливостей пристрою 3 огляду на те, що зусилля, які прикладаються до циліндрів, визначаються практично тільки розпірною пластиною 6, радіуси циліндрів по дну V-образноі канавки можна вибрати рівними R=1MM ТОДІ крок спіральної нарізки повинен дорівнювати P=2TIR И 6,3ММ Злам оптичного волокна здійснюється в такій ПОСЛІДОВНОСТІ Розводяться в протилежні сторони пластини 10 і 12 відносно своїх осей 11, кінець оптичного волокна укладається в V-образну спіральну канавку так, щоб ліворуч і праворуч від осі 2 було б не менше одного витка, і фіксується затискачами 5 Над віссю 2 на зовнішньому боці вигнутого оптичного волокна лезом знімається захисне покриття на довжині декількох міліметрів так, щоб різець у процесі зламу попадав на оголене оптичне волокно Пластини 10 і 12 встановлюються уздовж оптичного волокна Проводиться поворот циліндрів відносно осі 2, у процесі якого здійснюється спуск різця, насічка і злам оптичного волокна Далі розводяться пластини 10 і 12, виймається оптичне волокно, знімається захисне покриття з оптичного волокна на необхідну довжину для наступної роботи з ним При цьому може використовуватися відомий пристрій для зняття покриття з оптичного волокна (див , Гроднев И И Волоконнооптические линии связи - М Радио и связь, 1990, -224с )[1] Таким чином, запропонований пристрій забезпечує зменшення втрат і дисперсії сигналів, усунення "п'єдесталу " і яристу структуру в торці оптичного волокна при зламі 61197 Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119