CS240291B1 - Zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovady - Google Patents

Abstract

Zařízení pro optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody řeší problém spolehlivého a rychlého vzájemného propojování optických systémů s vláknovými světlovody se součástkami a obvody, jejichž základem je planární světlovodná struktura. Podstata řešení spočívá v tom, že na základním nosném tělese (1) je, vytvořena jednak horizontální operační rovina (Ix) a k ní kolmo přilehlá vertikální operační rovina (ly) pro ukládání a následné propojování destiček (AJ s vláknovými světlovody s podložkou (B) s planární světlovodnou strukturou, přičemž pro jejich vzájemné optické propojení jsou použity úchytné a přítlačné prvky (2, 3), umístěné na základním nosném tělese (IJ. Předmětné zařízení je využitelné v optických přenosových systémech vyšších generací a v optických zařízeních pro přenos a zpracování informace, které používají planárních optických součástek nebo součástek a obvodů integrované optiky. Dále je toto zařízení využitelné v přístrojích pro měření vlastností planárních a integrovaných optických stťuktur, součástek a obvodů.

Description

Zařízení pro optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody řeší problém spolehlivého a rychlého vzájemného propojování optických systémů s vláknovými světlovody se součástkami a obvody, jejichž základem je planární světlovodná struktura.

Podstata řešení spočívá v tom, že na základním nosném tělese (1) je, vytvořena jednak horizontální operační rovina (Ix) a k ní kolmo přilehlá vertikální operační rovina (ly) pro ukládání a následné propojování destiček (AJ s vláknovými světlovody s podložkou (B) s planární světlovodnou strukturou, přičemž pro jejich vzájemné optické propojení jsou použity úchytné a přítlačné prvky (2, 3), umístěné na základním nosném tělese (IJ.

Předmětné zařízení je využitelné v optických přenosových systémech vyšších generací a v optických zařízeních pro přenos a zpracování informace, které používají planárních optických součástek nebo součástek a obvodů integrované optiky. Dále je toto zařízení využitelné v přístrojích pro měření vlastností planárních a integrovaných optických stťuktur, součástek a obvodů.

O

Vynález se týká zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody s podložkou s planární světlovodnou,strukturou.

Uplatnění součástek a obvodů integrované opticky v optických systémech pro přenos informace s vláknovými světlovody je podmíněno účinností a spolehlivostí vazby mezi vláknovými a planárními světlovody, které jsou vytvořeny například difúzí v podložce ze skla, křemene nebo nyobičnanu lithného. Je známo, že v současné době je velmi podrobně propracována technika optického propojování optických světlovodů v případě vláknových světlovodů. Pro opakovatelné spojování vláknových světlovodů se používají optické konektory různých typů.

Nejčastěji používaným principem takového konektoru je pevně uložení každého vláknového světlovodů do válcového pouzdra s kalibrovaným otvorem odpovídajícím vnějšímu průměru světlovodů, přičemž v tělese konektoru je vytvořena soustava pro přesné osové navedení pouzder se světlovody vůči sobě a dále mechanický doraz, zamezující přímému dotyku konců světlovodů.

Jiná, méně používaná konstrukce optického konektoru pro spojování vláknových světlovodů spočívá v tom, že každý ze světlovodů je uložen v drážce tvaru „V“ vytvořené v pomocné destičce hranolového tvarů a vlastní optické propojení se uskutečňuje tak, že tyto pomocné destičky s vláknovými světlovody jsou vhodnými pružinami přitlačovány jednak k horizontální rovině pouzdra konektoru, jednak jsou přitlačovány dalšími pružinami vůči sobě navzájem ve směru osy spojovaných vláknových světlovodů.

Dosud v praxi používané řešení optické vazby mezi vláknovými a planárními světlovody spočívá ve vytvoření těsného kontaktu dokonale opracovaných ploch: spojovaných světlovodů při současném zajištění návaznosti jejich optických os.

Obvykle se přitom postupuje tak, že každý z konců světlovodů se upevní v mikromanipulátoru a jejich vzájemná optimální poloha se pak nastavuje tak, že se na vstup jednoho ze světlovodů naváže světelný svazek z vhodného zdroje, a na výstupu druhého ze světlovodů se monitoruje maximální výstupní optický signál.

Poloha světlovodů, při které se dosáhne maximálního výstupního signálu se pak zajistí mechanicky, například vhodným lepidlem. Pro usnadnění této operace se někdy ukládá vláknový světlovod do přesné drážky tvaru „V“ vytvořené v pomocné destičce. Tyto drážky lze tvořit buď mechanicky rytím, frézováním, broušením, nebo chemicky — leptáním. Pro nastavování optimální vzájemné polohy světlovodů se někdy používá místo mikromanipulátorů pomocných vláknových elementů kónického tvaru.

Nevýhodou uvedených zařízení pro zajišťování optické vazby mezi vláknovými a planárními světlovody jsou vysoké nároky na velkou přesnost nastavovacích elementů, mikromanipulátorů, kónických vláken a příslušných mechanismů, celková zdlouhavost individuálního nastavení optimální polohy světlovodů a obvykle malá tuhost a pevnost vytvořené vazební soustavy.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na základním nosném tělese je vytvořena jednak horizontální operační rovina a k ní kolmo přiléhlá vertikální operační rovina pro ukládání a následné propojování destiček s vláknovými světlovody s podložkou s planární světlovodnou strukturou, přičemž pro jejich vzájemné optické propojení jsou použity úchytné a přítlačné prvky umístěné na základním nosném tělese. ,

Nad horizontální operační rovinou a nad vertikální operační rovinou je umístěn nejméně jeden střední úchytný pružící a přítlačný prvek ipro uchycení a přitlačení podložky s planární světlovodnou strukturou jak k horizontální operační rovině, tak k vertikální operační rovině. Alespoň na jedné straně nejméně jednoho středního úchytného pružícího a přítlačného prvku je na základním nosném tělese umístěn nejméně jeden boční, výkyvný úchytný a přítlačný prvek pro uchycení a přitlačení vláknových světlovodů uložených v destičkách opatřených středícími a současně úchytnými drážkami, jednak k oběma operačním rovinám a dále k nejméně jedné optické propojovací rovině podložky s planární světlovodnou strukturou, přičemž tento boční, výkyvný, úchytný a přítlačný prvek je pružně připojený k dolní části základního nosného tělesa.

Základní nosné těleso je nad vertikální operační rovinou opatřeno distančním členem.

Výhody zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody podle vynálezu spočívají v jeho jednoduchém uspořádání s použitím horizontální operační roviny a kolmo k ní přilehlé vertikální operační roviny, ke kterým jsou ik propojení určené optické systémy usazeny pomocí tlačných a tažných prvků tak, že při výsledném účinku tažných a tlačných sil dochází k přesnému středění optických systémů s optimální stabilní a trvalou vzájemnou optickou vazbou. Uspořádání umožňuje zachování účinné optické vazby mezi vláknovými světlovody a planárními světlovody i při působení vnějších teplotních, mechanických a klimatických vlivů.

Při použití tohoto spojovacího zařízení odpadá nutnost zdlouhavého individuálního nastavování polohy jednotlivých částí propojovaných optických systémů pomocí nákladných přesných mikromanipulátorů a zajišťování nastavené ipolohy lepením nebo tmelením.

Zařízení prd vzájemné optické propojování aptických systémů s vláknovými světlovody podle vynálezu je následovně blíže popsáno v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde:

na obr. 1 je znázorněno základní uspořádání předmětného zařízení s horizontální a vertikální operační rovinou s jedním přestavitelným držákem podložky s plenární světlovodnou strukturou a s jedním bočným přítlačným a výkyvným držákem vláknových světlovodů, obr. 2 znázorňuje stejné zařízení jako na obr. 1, avšak se dvěma přestavitelnými držáky podložky s planární světlovodnou strukturou a se dvěma bočnými přítlačnými a výkyvnými držáky vláknových světlovodů a obr. 3 znázorňuje při pohledu vesměr u šipky bokorys základního uspořádání.

Zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody, znázorněné ve dvou provedeních na obr. 1 a obr. 2, je vytvořeno na základním nosném tělese 1, na němž je frézováním, nebo broušením vytvořena jednak horizontální operační rovina lx a k ní kolmo přilehlá vertikální operační rovina ly pro ukládání a následné propojování destiček s vláknovými světlovody s podložkou B s planární světlovodnou strukturou. Ve spojení obou operačních rovin lx, ly je vytvořena drážka umožňující současné dolehnutí destiček A s vláknovými světlovody a podložek B s planární světlovodnou strukturou na obě operační roviny lx, ly. Pro jejich vzájemné optické spojení jsou použity úchytné a přítlačné prvky 2, 3, umístěné na základním nosném tělese 1.

V případě optického propojování destiček A s vláknovými světlovody s podložkou B s plapární světlovodnou strukturou jen z jedné strany, je zařízení uspořádáno tak, že nad horizontální operační rovinou lx a nad vertikální operační rovinou ly je umístěn jeden střední úchytný, pružící a přítlačný prvek 2 pro uchycení a přitlačení podložky B s planární světlovodnou strukturou jak k horizontální operační rovině lx, tak k vertikální operační rovině ly s pomocí pružiny 5 středního uchytného, pružícího a přítlačného prvku 2a, 2b jak je znázorněno na obr. 3 a na jedné straně středního úchytného, pružícího a přítlačného prvku 2 je na základním nosném tělese 1 uchycen boční výkyvný úchytný a přítlačný prvek 3 pro uchycení a přitlačení' vláknových světlovodů uložených v destičkách A opatřených středícími a současně úchytnými drážkami jednak ik oběma operačním rovinám lx, ly a dále k jedné optické propojovací rovině podložky B s planární světlovodnou strukturou. Tento boční výkyvný, úchytný a přítlačný prvek 3 je pružně připojen k dolní části základního nosného tělesa 1, tvořeného výhodně deskou, přičemž pružné uchycení je zajištěno tažnou pružinou 8 s okrajovou částí bočního výkyvného, úchytného a přítlačného prvku 3 na druhé straně zakotvenou v základní nosné desce 1 pod úrovní horizontální operační roviny lx.

Základní nosné těleso 1 tvořené deskou je nad' vertikální operační rovinou lx opatřeno ochranným distančním členem 4 za účelem zamezení poškození horní hrany a povrchu vertikální operační roviny ly.

Pro případ optického propojování destiček s vláknovými světlovody A s podložkou B s planární světlovodnou strukturou z obou stran podložky B, je zařízení pro vzájemné. optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody uspořádáno podle obr. 2 tak, že nad horizontální operační rovinou lx a nad vertikální operační rovinou iy může být opět umístěn jeden střední úchytný a pružící,^: přítlačný operační prvek 2, jako· je tomu v předchozím uspořádání podle obr. 1, který však může být doplněn dalším prvkem stejného provedení, jak je znázorněno na obr. 2. Oba střední úchytné, pružící a přítlačné pivky 2a a 2b zajišťují větší tlak při uchycení' a přitlačení podložky B s planární svěťlovddi nou strukturou k horizontální operační rovině lx i k vertikální operační rovině ly blíže k místu optické vazby. Po straně každého středního úchytného pružícího a přítlačného prvku 2a a 2b je na základním nosném tělese 1 umístěn boční výkyvný úchytný a přítlačný prvek 3a, 3b pro uchycení a přitlačení vláknových světlovodů uložených v destičkách A opatřených středícími a současně úchytnými drážkami, jednak k oběma operačním rovinám, lx a ly a dále k oběma optickým propojovacím rovinám podložky B s planární světlovodnou strukturou. Oba boční výkyvné, úchytné a přítlačné prvky 3a, 3b jsou pružně připojeny k dolní části základního tělesa 1, tvořeného výhodně deskou, tažnou pružinou 8 prakticky stejným způsobem, jako u zařízení podle obr. 1. První držák 2a a druhý. držák 2b podložky B s planární světlovodnou strukturou, jakož i první boční výkyvný držák 3a destiček s vláknovými světlovody AI — An a druhý boční výkyvný držák 3b destiček s vláknovými světlovody A2—An jsou v závislosti na velikosti podložky B s planární světlovodnou strukturou v základním nosném tělese 1 přestavitelné.

Na operační roviny lx .a ly základní nosné desky podle obr. 1 se nejprve ustaví podložka B s planární světlovodnou strukturou, která má· již provedeno· kolmé zabroušení jedné čelní plochy pro optickou vazbu s jedním párem destiček s vláknovými světlovody.

Podložka B s planární světlovodnou strukturou je již přímo, nebo přes opticky izolační podložku také opatřena v průsečíku úhlopříček horní roviný prvkem s válcovým výstupkem, případně kulovým čepem pro středové uchycení ve středním úchytném pružícím a přítlačném prvku 2. Střední úchytný pružící a přítlačný prvek 2 pracuje tak, že podložku B s plenárními světlovody uchytí a ustaví nejen v její stálé poloze, ale zároveň ji pružně tlačí její spodní základnou na operační rovinu lx a současně ji tlačí k vertikální operační rovině ly přivrácenou její podélnou rovinou, která je přesně kolmá na spodní základnu k této vertikální operační rovině ly. Po ustavení a zakotvení podložky B s plenární světlovodnou strukturou se ustaví na stejné operační roviny lx a ly se strany zabroušené čelní plochy podložky B s planární světlovodnou strukturou s již pro optickou vazbu upraveným párem destiček A s vláknovými světlovody, které jsou také v průsečíku horní destičky opatřeny kovovým prvkem s válcovým výstupkem, případně s kulovým čepem pro uchycení bočním výkyvným úchytným á přítlačným prvkem 3, zakotveným na jedné straně k základnímu nosnému tělesu 1 a na druhé straně přes pružinu 6 zakotvenou pod úrovní horizontální operační roviny lx, která ji tlačí její zabroušenou optickou rovinou k vazbě, na optickou rovinu podložky B s planární světlovodnou strukturou.

Claims (3)

PŘEDMĚT

1. Zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody, vyznačené tím, že na základním nosném tělese (lj je vytvořena jednak horizontální operační rovina (lx) a k ní kolmo přilehlá vertikální operační rovina (ly) pro ukládání a následné propojování destiček (A) s vláknovými světlovody s podložkou (B) s planární světlovodnou strukturou, přičemž pro jejich vzájemné optické propojení jsou na základním nosném tělese (1) umístěny úchytné a přítlačné prvky (2, 3).

2. Zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody podle bodu 1, vyznačené tím, že nad horizontální operační rovinou (lx) a nad vertikální operační rovinou (ly) je umístěn nejméně jeden střední úchytný pružící a přítlačný prvek (2) pro uchycení a přitlačení podložky (B) s planární světlovodnou strukturou jak k horizontální opevynalezu rační rovině (lx), tak k vertikální operační rovině (ly), a alespoň na jedné straně nejméně jednoho středního úchytného· pružícího a přítlačného prvku (2) je na základním nosném tělese (lj umístěn nejméně jeden boční, výkyvný, úchytný a přítlačný prvek (3) pro uchycení a přitlačení vláknových světlovodů (A) uložených v destičkách opatřených středícími a současně úchytnými drážkami, jednak k oběma operačním rovinám (lx, ly) a dále k nejméně jedné optické propojovací rovině podložky (B) s planární světlovodnou strukturou, přičemž tento boční, výkyvný, úchytný a přítlačný prvek (3) je pružně připojený k dolní části základního nosného tělesa (1).

'3. Zařízení pro vzájemné optické propojování optických systémů s vláknovými světlovody podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že základní nosné těleso (lj je nad vertikální operační rovinou (ly) opatřeno ochranným distančním členem (4).