Сплавний волоконно-оптичний розгалуджувач конфігурації 1х2

Реферат: Сплавний волоконно-оптичний розгалужувач конфігурації 12, виконаний з відрізків оптичного волокна має прозору серцевину з показником заломлення nс і світловідбиваючу оболонку з показником заломлення nо, меншим nс, вхідне оптичне волокно і два вихідних волокна. Вхідне оптичне волокно розташоване уздовж осі зіткнення відрізків вихідних оптичних волокон із зсувом х = а, де 0  a/R  1. UA 73173 U (54) СПЛАВНИЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧНИЙ РОЗГАЛУДЖУВАЧ КОНФІГУРАЦІЇ 1Х2 UA 73173 U UA 73173 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області волоконної оптики, конкретно до елементної бази волоконно-оптичних ліній зв'язку. Як прототип вибраний оптичний розгалужувач (П. № 4 083 625, МПК 2: G02B 5/14, US, 1978 г.), виконаний з 2-х відрізків оптичного волокна, що має прозору серцевину і світловідбиваючу оболонку, вхідне оптичне волокно і конусоподібну ділянку, причому вісь вхідного волокна розташовано уздовж осі зіткнення відрізків оптичного волокна. Пристрій не забезпечує задане співвідношення випромінювання по вихідних оптичних волокнах. У основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити сплавний багатомодовий волоконно-оптичний розгалужувач конфігурації 12 шляхом розташування вхідного волокна уздовж осі зіткнення відрізків оптичного волокна із зсувом Δх осі вхідного волокна пропорційно заданому розподілу. Такий зсув забезпечує задане співвідношення випромінювання по вихідних оптичних волокнах. Поставлена задача вирішується тим, що сплавний волоконно-оптичний розгалужувач конфігурації 12 виконаний з відрізків оптичного волокна, що має прозору серцевину з показником заломлення nс і світловідбиваючу оболонку з показником заломлення nо, меншим nс, вхідне оптичне волокно і два вихідних волокна, згідно з корисною моделлю, вхідне оптичне волокно розташоване уздовж осі зіткнення відрізків вихідних оптичних волокон із зсувом Δx = а, де 0  a/R  1, де R - радіус серцевини оптичного волокна, що забезпечує задане співвідношення випромінювання по вихідних оптичних волокнах. Пристрій містить (фіг. 1) вхідне волокно 1, вихідні волокна 2, 3 і область сплаву оптичних волокон 4 (фіг. 2). На (фіг. 1) приведено розташування вихідних волокон після травлення в розчині HF до товщини оболонки в декілька мікрон: 2-3 мкм по відношенню до вхідного волокна перед сплавом. На (фіг. 2) вказана область сплаву розгалужувача. На (фіг. 3) приведено розташування оптичних волокон перед сплавом, де: 1 і 2 - переріз вихідних волокон, а 3 - переріз вхідного волокна. Області перекриття дають розподіл вихідного випромінювання на виході розгалужувача. Розгалужувач виготовляють таким чином. Видаляють полімерну оболонку із закінчень обидва оптичних волокон, потім шляхом травлення видаляють кварцову оболонку, вихідні волокна розташовують паралельно один до одного, стикують з третім волокном, вісь якого розташована паралельно одному з вихідних волокон, а зсув Δx = а, де 0  a/R  1, де R - радіус серцевини оптичного волокна, сплавляють три волокна на їх стику. Приклад виконання пристрою. Для розрахунку вихідного співвідношення випромінювання по вихідних волокнах 1 і 2 необхідно отримати розгалужувач з розподілом, наприклад, 85 % і 15 % на вихідних волокнах розгалужувача. Для цього необхідно розрахувати зсув вхідного волокна по відношенню до пари вихідних волокон. За початок відліку виберемо точку О як центр кола вхідного волокна. Тоді зсув х = а рівний відстані до центру 1-го вихідного волокна. Приймемо для простоти, що всі волокна мають однаковий радіус, а також - за одиницю радіус R кола волокон. Тоді змінну величину а, можна нормувати по відношенню до R і отримаємо, a/R. Точка перетину кола 1 і 3 є величиною x1 = a/2. 1) Аналогічно x2 = 1-x1 (оскільки їх сума рівна радіусу R = 1) 2). Для розрахунку площі перекриття волокон можна використовувати формулу площ сегментів 2 S1 = (1- sin 1)R /2 3) 2 S2 = (2 – sin 2)R /2 4) де: S1 і S2 - площі перекриття волокон 1-3 і 2-3, 1 і 2 кути, утворені радіусом від початку координат до точки перетину кіл 1 і 3. Кути обчислюються як 1 = arccos (x1/R) 5) і відповідно: 2 = arccos (x2/R). 6) Підставляючи набутих значень х1 і x2, отримаємо величини площ S1 і S2. Співвідношення площ перекриття, а отже і співвідношення оптичного випромінювання по вихідних волокнах, обчислюється по формулах 7 і 8 1 UA 73173 U Для першого волокна: S1 100% S1  S 2 7) S2 100% S1  S 2 і для другого волокна 8) 5 10 15 Підставляючи у формули значення, a/R з умови, що 0  a/R  1, знайдемо потрібний і заданий розподіл оптичного випромінювання по вихідних волокнах. Знаючи величину, a/R, знайдемо дійсний зсув а = 15,6 мкм волокна 3 по відношенню до волокна 1. Приклад конкретного виконання приведений в таблиці. Пристрій працює таким чином. При попаданні оптичного випромінювання, що виходить з вхідного оптичного волокна з числовою апертурою NA на частині конічної, що розширюється, області сплаву вихідних оптичних волокон випромінювання розподіляється пропорційно зсуву осі вхідного волокна по відношенню до осей вихідних волокон. На (фіг.3) зображений переріз області сплаву і взаємне розташування осей вихідних волокон. Таке з'єднання трьох оптичних волокон дозволяє відгалузити будь-яку частину оптичного випромінювання з дуже низькими втратами, а міцність сплавного з'єднання вище за рахунок відсутності області звуження! Змінюючи взаємне розташування осей вхідного волокна і вихідних волокон, можна отримати будь-яке співвідношення вихідного випромінювання між вихідними волокнами. Таблиця Сплавний волоконно-оптичний розгалужувач конфігурації 12. Параметри, що задаються , рад R по умовчанню, (мкм) a/R x/R 2 Площа сегменту, мкм arcos (x/R) 31,25 0,5 0,50 2 S = (-sin )R /2 Параметри, що обчислюються x1/R = 0,25 x2/R = 0,75 1,32 1 = 0,72 2 = S1 сегмента = 170,83 S2 сегмента = 29,93 S1 сегмента + S2 сегмента 200,76 20 Результат [S1/(S1+S2)]*100% = [S2/(S1+S2)]*100% = а= х1 = а/2 = 85,1 % 14,9% 15,63 мкм 7,815 мкм ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Сплавний волоконно-оптичний розгалужувач конфігурації 12, виконаний з відрізків оптичного волокна, що має прозору серцевину з показником заломлення nс і світловідбиваючу оболонку з показником заломлення nо, меншим nс, вхідне оптичне волокно і два вихідних волокна, який відрізняється тим, що вхідне оптичне волокно розташоване уздовж осі зіткнення відрізків вихідних оптичних волокон із зсувом х = а, де 0  a/R  1, де R - радіус серцевини оптичного волокна. 2 UA 73173 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3