Спосіб виготовлення одномодового волоконно-оптичного розгалужувача

Спосіб виготовлення одномодового волоконно-оптичного розгалужувача, що включає сплавку й розтягання з утворенням біконічного звуження на ділянці сплавки двох дотичними бічними поверхнями оптичних волокон, показники заломлення серцевин яких відрізняються один від одного, який відрізняє ться тим, що вводять у перше волокно випромінювання двох робочих довжин хвиль, ви 3 35988 волокно частки потужності світла з більшою довжиною хвилі, нагрівають сплавлену ділянку волокон до досягнення заданого розподілу потужності світла між вихідними портами, що забезпечує одержання розгалужувача із заданим розподілом вихідної потужності випромінювання. Спосіб здійснюють у такий спосіб. Два одномодових оптичні волокна перші й друге, показники переломлення серцевин яких відрізняються один від одного, очищають від захисних покриттів і укладають так, щоб їхні очищені ділянки стикалися бічними поверхнями. У перше оптичне волокно вводять світло із двома різними довжинами хвиль. Нагрівають області зіткнення очищених волокон до температури, при якій оптичні волокна розм'якшуються й сплавляються між собою, потім розтягують їх симетрично відносно джерела нагрівання з формуванням біконічного звуження в сплавленої області волокон. Протилежні кінці волокон, що сплавляють, підключають до вимірювальних апаратур, вимірюють потужність світла на виході цих волокон індивідуально на кожній із двох довжин хвиль. У момент часу, коли частки потужностей світла розподілених між вихідними портами розгалужувача перебувають в інтервалі між першим збігом частки потужності світла з більшою довжиною хвилі, відгалуженої в др уге волокно, із часток потужності світла з меншою довжиною хвилі в першому волокні, і першим, 40-50%-м ослабленням від першого досягнутого максимуму відгалуженої в друге волокно частки потужності світла з більшою довжиною хвилі, за рахунок її зворотного перетікання в перше волокно, розтягання волокон, що сплавляють, припиняють і продовжують процес нагрівання сплавленої ділянки волокон до досягнення заданого розподілу потужності світла між вихідними портами розгалужувача. Приклад Були підібрані одномодові оптичні волокна Coming SMF-28ТМ - як перше волокно і Coming SMF-28e - як друге волокно, які при однакових діаметрах серцевини й оболонки відрізнялися показниками переломлення серцевин. Ця відмінність була визначена порівнянням величин концентрацій оксиду германія в серцевинах волокон. Як відомо, у таких волокнах показник переломлення серцевини майже лінійно росте зі збільшенням концентрації оксиду германія в серцевині. Так, наприклад, показник переломлення кварцу збільшується на 0,001 при збільшенні молярної частки оксиду германія на 1% [Ларин Ю.Т. Стекла для изготовления оптических волокон и кабелей, ж. "ИНФОРМОСТ" - "Радиоэлектроника и Телекоммуникации-19" №1 (19), 2002], Рентгенофлуоресцентний аналіз, проведений за допомогою спектрометра СЕР-01 фірми Elvax показав, що підібрані екземпляри волокон відрізнялися друг від друга змістом оксиду германія в серцевині, приблизно, на 10%. З обліком того, що середнє значення молярної концентрація оксиду германія в одномодових волокнах типу Corning SMF28TM становить, приблизно, 3,3моль/% (Katja Johanna Lyytikainen «Control of complex STRUCTURAL geometry in optical fibre drawing» A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy by School of Ph ysics 4 and Optical Fibre Technology Centre, University of Sydney, 2004, 273p.), те відмінність молярних концентрацій оксиду германія в 10% дає різницю показників переломлення серцевин підібраних волокон, приблизно, 0,0003. Перше й друге волокна очищають від полімерних оболонок на ділянках, що підлягають сплавленню, розташовують бічні поверхні очищених ділянок волокон до зіткнення й фіксують за допомогою пружинних, або повітряних затисків на двох автоматизованих рухливи х столиках, розташованих по різні сторони від джерела нагрівання. Як джерело нагрівання використовувалася електрична дуга. У перше волокно вводять світло з довжинами хвиль 1,31 і 1,55мкм від напівпровідникових лазерних модулів типу ПОМ-14-1 і ПОМ18-1, відповідно. Вихідні кінці першого й другого волокон підключають до германієвих фотодіодів типу ФД7М. Електричні сигнали з виходу фотодіодів, пропорційні потужності світла на їхньому вході, підсилювалися за допомогою підсилювача й уводилися в комп'ютер, за допомогою якого вироблялася реєстрація значень вимірюваних сигналів. За значеннями сигналів, що реєстр уються, для кожної з довжин хвиль вироблялося обчислення часток потужності світла, що відгалужують у перші й друге оптичні волокна по формулі Δi,j=Ii,j/(І1,j+І 2,j), де і=1, 2 - номер волокна; j=1 для довжини хвилі 1,31мкм I j=2 для довжини хвилі 1,55мкм; Іi,j - сигнал, що реєструється, на виході волокна з номером і та довжиною хвилі з відповідним індексом j. За допомогою джерела нагрівання ділянку сполучення першого й другого волокна нагрівають до температури сплавлення. Після цього за допомогою рухливи х столиків нагріту область розтягували симетрично щодо джерела нагрівання з утворенням біконічного звуження в області сплавлення волокон. При цьому реєструють значення оптичної потужності на виходах волокон, що сплавляють, на кожній із двох довжин хвиль. На Фіг. представлені графіки зміни із часом Т, відносного значення потужності Р світла з різними довжинами хвиль на виходах, відповідно, першого й другого волокон, де 1 і 2 - криві, що відображають відносну зміну потужності світла на виході першого волокна на довжинах хвиль 1,31 і 1,55мкм, відповідно, 3 і 4 - криві, що відображають відносну зміну потужності світла на виході другого волокна на довжинах хвиль 1,31 і 1,55мкм, відповідно, 5 - перший збіг частки потужності світла з довжиною хвилі 1,55мкм, відгалуженої в друге волокно, із часток потужності світла з довжиною хвилі 1,31мкм у першому волокні, 6 - перший максимум потужності світла в другому волокні на довжині хвилі 1,55мкм, 7 - перше 50%-е ослаблення потужності світла в др угому волокні на довжині хвилі 1,55мкм від першого досягнутого максимуму 6, 8 - часовий інтервал, протягом якого виробляється зупинка розтягання волокон. Процес розтягання волокон, що сплавляють, припинявся в момент часу певним інтервалом 8. Після зупинки процесу розтягання волокон їхнє 5 35988 нагрівання тривало. При досягненні заданих значень розподілу оптичної потужності для кожної з довжин хвиль нагрівання області сплавки волокон припинявся. У таблиці наведені результати експериментів по виготовленню розгалужувачів конфігурації 1´2, для яких були задані всі можливі комбінації розподілу потужності світла між вихідними портами із кроком 10% для кожної з робочих довжин хвиль 1,31 і 1,55мкм. Як видно з таблиці, абсолютні зна 6 чення відхилень експериментальне отриманих коефіцієнтів відгалуження оптичної потужності між портами виготовлених розгалужувачів не перевищує ±0,5% від заданих значень. Перевагою пропонованого способу є те, що він забезпечує одержання розгалужувачів, у яких розподіл потужності світла між вихідними портами може бути задане індивідуально для кожної із двох робочих довжин хвиль світла. Таблиця Спосіб виготовлення одномодового волоконно-оптичного розгалужувала Заданий 10/90 10/90 10/90 10/90 10/90 10/90 10/90 10/90 10/90 10/90 10/90 Довжина хвилі 1,31мкм 1,55мкм Розподіл потужності світла між вихідними портами, %/ % Отрим. ЕкспериОтрим. Експери-ментально Заданий ментально 10,2/89,8 0/100 0,2/99,8 10,4/89,6 10/90 10,1/89,9 9,7/90,3 20/80 19,7/80,3 9,9/90,1 30/70 29,6/70,4 9,9/90,1 40/60 39,7/60,3 9,7/90,3 50/50 49,7/50,3 10,3/89,7 60/40 59,8/40,2 9,9/90,1 70/30 69,7/30,3 9,9/90,1 80/20 80,5/19,5 10,3/89,7 90/10 90,1/9,9 10,1/89,9 100/0 99,7/0,3 20/80 20/80 20/80 20/80 20/80 20/80 20/80 20/80 20/80 20/80 20/80 20,3/79,7 20,1/79,9 19,5/80,5 20,4/79,6 20,4/79,6 20,1/79,9 20,5/79,5 20,4/79,6 19,6/80,4 20,0/80,0 20,2/79,8 0/100 10/90 20/80 30/70 40/60 50/50 60/40 70/30 80/20 90/10 100/0 0,5/99,5 9,6/90,4 20,3/79,7 30,3/69,7 40,4/59,6 49,7/50,3 59,5/40,5 69,9/30,1 80,3/19,7 90,2/9,8 99,8/0,2 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30/70 30,1/69,9 29,9/70,1 30,2/69,8 30,2/69,8 30,5/69,5 29,9/70,1 29,6/70,4 29,6/70,4 29,5/70,5 29,7/70,3 29,5/70,5 29,9/70,1 0/100 10/90 20/80 30/70 40/60 50/50 60/40 60/40 70/30 80/20 90/10 100/0 0,3/99,7 9,7/90,3 20,1/79,9 29,7/70,3 40,2/59,8 50,0/50,0 59,5/40,5 59,5/40,5 70,1/29,9 79,6/20,4 89,6/10,4 99,5/0,5 40/60 40/60 40/60 40,1/59,9 39,6/60,4 39,9/60,1 0/100 10/90 20/80 0,1/99,9 10,1/89,9 19,6/80,4 7 35988 8 Продовження таблиці 40/60 40/60 40/60 40/60 40/60 40/60 40/60 40/60 40,3/59,7 40,4/59,6 40,3/59,7 39,7/60,3 40,4/59,6 40,1/59,9 39,5/60,5 40,2/59,8 30/70 40/60 50/50 60/40 70/30 80/20 90/10 100/0 29,9/70,1 39,5/60,5 50,2/49,8 59,9/40,1 70,0/30,0 80,3/19,7 90,0/10,0 99,6/0,4 50/50 50/50 50/50 50/50 50/50 50/50 50/50 50/50 50/50 50/50 50/50 50,2/49,8 49,9/50,1 49,8/50,2 49,7/50,3 50,3/49,7 49,8/50,2 50,1/49,9 50,2/49,8 49,7/50,3 49,9/50,1 50,3/49,7 0/100 10/90 20/80 30/70 40/60 50/50 60/40 70/30 80/20 90/10 100/0 0,2/99,8 10,3/89,7 20,0/80,0 29,8/70,2 39,9/60,1 50,1/49,9 60,2/39,8 70,1/29,9 79,6/20,4 89,6/10,4 99,9/0,1 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601