RU2801081C1 - Древовидный оптический разветвитель без потерь на обратном отражении и с нулевыми коэффициентами передачи и направленности для волоконно-оптических систем связи - Google Patents
Древовидный оптический разветвитель без потерь на обратном отражении и с нулевыми коэффициентами передачи и направленности для волоконно-оптических систем связи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2801081C1 RU2801081C1 RU2023101196A RU2023101196A RU2801081C1 RU 2801081 C1 RU2801081 C1 RU 2801081C1 RU 2023101196 A RU2023101196 A RU 2023101196A RU 2023101196 A RU2023101196 A RU 2023101196A RU 2801081 C1 RU2801081 C1 RU 2801081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tree
- quartz glass
- optical
- fibre
- splitter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к волоконно-оптическим разветвительным устройствам и может быть использовано в волоконно-оптических сетях информационного обмена. Древовидный оптический разветвитель без потерь на обратном отражении и с нулевыми коэффициентами передачи и направленности для волоконно-оптических систем связи содержит волоконные световоды на основе кварцевого стекла и отражающее сферическое покрытие. Древовидный оптический разветвитель имеет сферическую форму и изготовлен из кварцевого стекла с показателем преломления n = 1,46–1,49. Он состоит из двух частей сферы с нанесенным на их внешнюю сферическую поверхность отражающим покрытием, при этом каждая часть сферы включает отражающие зеркальные экраны, площадями, не позволяющими излучению от входного волоконного световода напрямую взаимодействовать с выходными волоконными световодами. Части сферы соединены с помощью клея, имеющего такой же показатель преломления, что и кварцевое стекло, и полностью покрыты после склеивания таким же отражающим покрытием, что и отражающие зеркальные экраны, и разветвитель дополнительно покрыт защитным полимерным слоем. Древовидный оптический разветвитель содержит один входной волоконный световод, оптическая ось которого составляет с нормалью к зеркальному экрану угол α и выходные волоконные световоды от 2 до 32 на основе кварцевого стекла. Технический результат – обеспечение возможности равномерности входящих и выходящих световых потоков, а также уменьшение энергетических потерь за счет многократного отражения входных излучений в древовидном оптическом разветвителе, изготовленном из кварцевого стекла. 1 ил.
Description
Изобретение относится к волоконно-оптическим разветвительным устройствам и может быть использовано в волоконно-оптических сетях информационного обмена.
Древовидный разветвитель осуществляет расщепление одного оптического сигнала на несколько выходных или выполняет обратную функцию объединения нескольких сигналов в один выходной. Обычно древовидные разветвители распределяют мощность в равной степени между всеми выходными полюсами. Конфигурация полюсов в древовидных разветвителях обозначается n х m, где n – число входных полюсов, m -число выходных полюсов. Для древовидных разветвителей n = 1. В применяемых в настоящее время древовидных разветвителях число m = 2 – 32. Большинство древовидных разветвителей двунаправленные, поэтому они могут выполнять функции объединения сигналов. Передаточные параметры для разных выходных полюсов разветвителя стремятся делать более близкими друг к другу.
Ответвитель – обобщение древовидного разветвителя. Когда выходная мощность распределяется необязательно в равной пропорции между выходными полюсами. Конфигурации ответвителей бывают 1 x 2;1 x 3;1 x 4; 1 x 5; 1 x 6; 1 x 8; 1 x 16; 1 x 32. Выходные полюсы нумеруются в порядке убывания оптической мощности.
Разветвители характеризуются параметрами: коэффициент передачи или коэффициент вносимых потерь; коэффициент направленности или коэффициент однородности; потери на обратном рассеянии.
Коэффициент передачи или коэффициент вносимых потерь определяет потери мощности сигнала, который приходит на один из полюсов и выходит с одного из выходных полюсов. Коэффициент передачи определяют соотношением:
ainc(I, j )= -10 lg (pi,j/ pi ); дБ.
Индексы I, j пробегают значения номеров входных и выходных полюсов соответственно, например i = a; j = 1.
Коэффициент направленности или однородности характеризует способность разветвителя равномерно передать мощность в выходные полюсы. Он показывает интенсивность нежелательного обратного сигнала, возникающего на другом полюсе из входной группы полюсов, и подсчитывается по формуле:
bdir = 10 lg (pi,j/ pi ); дБ.
Индексы i, g относятся к одной группе полюсов.
Потери на обратном рассеянии, есть выходная мощность, регистрируемая на полюсе i при условии подачи сигнала на этот же полюс. Этот коэффициент схож с коэффициентом обратных потерь в оптических соединителях. Потери на обратном рассеянии подсчитываются по формуле:
bbs (i)= 10 lg (pi,j/ pi ); дБ.
Для представления параметров разветвителей всех типов строится матрица потерь. На диагонали матрицы стоят коэффициенты потерь на обратном рассеянии, где в качестве входного сигнала последовательно выбираются полюсы от a до 4. Для разветвителя n x n экспериментально все коэффициенты строится матрица размером 2n x 2n.
Принципы работы разветвителей описаны в работах: Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. ЭКО-ТРЕНДЗ, - М.: Радио и связь, 2001, 266 С.; Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, наротехнологии. –М.:Физматлит, 2007, 416 с.
Принцип работы предлагаемого разветвителя основывается на действии интегрирующей сферы, описанной в работах: М. М. Гуторов. Основы светотехники и источники света. М., Энергоатомиздат, 1983, 384 с. М. М. Епанешников. Электрическое освещение, М., Энергия,1973, 352С.
Общим недостатком известных разветвителей, в том числе и древовидных, является то, что они характеризуются энергетическими потерями, определяемыми такими параметрами, как коэффициенты передачи или коэффициенты вносимых потерь, как коэффициенты направленности или коэффициенты однородности, а также потери на обратном рассеянии. Недостатком прототипов является то, что разветвители имеет низкую надежность за счет больших оптических потерь.
Известен оптический разветвитель, содержащий по крайней мере один пучок кварц-полимерных световодов, состыкованных в торец с оптическим смесительным стержнем (RU 128354, МПК G02B 6/28, опубл. 20.05.2013).
Недостатком прототипа является то, что оптический разветвитель имеет низкую надежность за счет больших энергетических потерь.
Известен оптический разветвитель, который имеет сферическую форму и изготовлен из кварцевого стекла с показателем преломления n = 1,46 – 1,49. Он состоит из двух частей сферы с плоскими полированными поверхностями и с нанесенной на их внешнюю сферическую поверхность отражающим покрытием, при этом каждая часть сферы включает отражающие зеркальные экраны, площадями, не позволяющими излучению от входных волоконных световодов напрямую взаимодействовать с выходными волоконными световодами. Полированные плоские части сферы соединены с помощью клея, имеющего такой же показатель преломления, что и кварцевое стекло и полностью покрытым после склеивания таким же отражающим покрытием, что и отражающие зеркальные экраны, и дополнительно покрытый защитным полимерным слоем (RU 2776092, МПК G02B 6/28, опубл. 13.07.2022).
Недостатком прототипа является то, что оптический разветвитель не выполняет функции древовидного оптического разветвителя для волоконно-оптических систем связи.
Технический результат заключается в том, что древовидный оптический разветвитель позволяет четко рассчитывать величину энергетических потерь на любом входе или выходах разветвителей, а угол между входным волоконным световодом и нормалью к зеркальному экрану позволяет полностью избежать обратного отражения поступающего или общего выходящего оптического потока из древовидного оптического разветвителя.
Сущность изобретения заключается в том, что древовидный оптический разветвитель без потерь на обратном отражении и с нулевыми коэффициентами передачи и направленности для волоконно-оптических систем связи содержит волоконные световоды на основе кварцевого стекла и отражающее сферическое покрытие. Древовидный оптический разветвитель имеет сферическую форму и изготовлен из кварцевого стекла с показателем преломления n = 1,46 – 1,49. Он состоит из двух частей сферы с нанесенным на их внешнюю сферическую поверхность отражающим покрытием, при этом каждая часть сферы включает отражающие зеркальные экраны, площадями, не позволяющими излучению от входного волоконного световода напрямую взаимодействовать с выходными волоконными световодами. Части сферы соединены с помощью клея, имеющего такой же показатель преломления, что и кварцевое стекло и полностью покрытым после склеивания таким же отражающим покрытием, что и отражающие зеркальные экраны, и дополнительно покрытый защитным полимерным слоем. Древовидный оптический разветвитель содержит один входной волоконный световод, оптическая ось которого составляет с нормалью к зеркальному экрану угол α и выходные волоконные световоды от 2 до 32 на основе кварцевого стекла.
На чертеже представлена схема древовидного оптического разветвителя.
Древовидный оптический разветвитель 1 имеет сферическую форму, изготовлен из кварцевого стекла с показателем преломления n = 1,46 – 1,49 и содержит один входной волоконный световод 2, оптическая ось которого составляет с нормалью к зеркальному экрану 3 угол α, и выходные волоконные световоды 4 в количестве от 2 до 32 на основе кварцевого стекла. Древовидный оптический разветвитель 1 состоит из двух частей сферы 5 и 6, с плоскими полированными поверхностями и с нанесенным на их внешнюю сферическую поверхность отражающим покрытием 7. На каждой плоской части сферы 5 и 6 имеются отражающие зеркальные экраны 3, площадями, не позволяющими излучению от входного волоконного световода 2 напрямую взаимодействовать с выходными волоконными световодами 4. Полированные плоские части сферы 5 и 6 соединены клеем, имеющим такой же показатель преломления, что и кварцевое стекло и полностью покрыты после склеивания таким же отражающим покрытием 6, что и отражающие зеркальные экраны 3. Дополнительно древовидный оптический разветвитель 1 покрыт защитным полимерным слоем 8.
Устройство работает следующим образом. Световые потоки из входного волоконного световода 2 попадают на отражающие зеркальные экраны 3 в первой части сферы 5, что вызывает многократные отражения в обеих частях 5, 6 сферы и выходят через выходные волоконные световоды 4 к потребителю. Угол α между оптической осью входного волоконного световода 2 и нормалью к зеркальному экрану 3 позволяет полностью избежать обратные отражения входного волоконного световода 2 или выходных волоконных световодов 4 из древовидного оптического разветвителя. Угол α определяется углом отражения от зеркального экрана 3. Он определяется опытным путем.
Предлагаемая конструкция древовидного оптического разветвителя, для которого коэффициенты передачи (коэффициенты вносимых потерь), коэффициенты направленности (коэффициенты однородности), потери на обратном рассеянии теряют смысл. Входной 2 и выходные 4 волоконные световоды встраиваются в оптический разветвитель любым способом терминирования оптических волокон перед полировкой поверхностей на каждом сферическом элементе.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет четко рассчитывать величину энергетических потерь на любом входе или выходах разветвителей и, таким образом, обеспечивать требуемые равномерности входящих и выходящих световых потоков, уменьшает энергетические потери за счет многократного отражения входных излучений в древовидном оптическом разветвителе, изготовленном из кварцевого стекла. А угол между входным волоконным световодом и нормалью к зеркальному экрану позволяет полностью избежать обратного отражения поступающего или общего выходящего оптического потока из древовидного оптического разветвителя.
Claims (1)
- Древовидный оптический разветвитель без потерь на обратном отражении и с нулевыми коэффициентами передачи и направленности для волоконно-оптических систем связи, содержащий волоконные световоды, выполненные на основе кварцевого стекла, и отражающее сферическое покрытие, при этом разветвитель имеет сферическую форму и изготовлен из кварцевого стекла с показателем преломления n = 1,46–1,49, состоит из двух частей сферы с нанесенным на их внешнюю сферическую поверхность отражающим покрытием, при этом каждая часть сферы включает отражающие зеркальные экраны, площадями, не позволяющими излучению от входного волоконного световода напрямую взаимодействовать с выходными волоконными световодами, части сферы соединены с помощью клея, имеющего такой же показатель преломления, что и кварцевое стекло, и полностью покрыты после склеивания таким же отражающим покрытием, что и отражающие зеркальные экраны, кроме того, разветвитель дополнительно покрыт защитным полимерным слоем, отличающийся тем, что древовидный оптический разветвитель содержит один входной волоконный световод, оптическая ось которого составляет с нормалью к зеркальному экрану угол α, и выходные волоконные световоды в количестве от 2 до 32 выполнены на основе кварцевого стекла.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2801081C1 true RU2801081C1 (ru) | 2023-08-01 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003050330A (ja) * | 1990-12-20 | 2003-02-21 | Uk Government | 光学デバイス |
| RU2310278C1 (ru) * | 2006-01-27 | 2007-11-10 | Александр Геннадьевич Попов | Пассивная волоконно-оптическая сеть |
| RU150888U1 (ru) * | 2014-05-15 | 2015-03-10 | Закрытое акционерное общество "СТР" | Устройство кроссировки оптических волокон и ответвительная коробка |
| RU2634490C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-10-31 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Квазираспределенная волоконно-оптическая информационно-измерительная система |
| CN107771292A (zh) * | 2015-02-28 | 2018-03-06 | 音拂科技股份公司 | 光纤耦合器 |
| WO2021170200A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen | Optical coupler comprising a molded optical interposer together with a pic and 2 polarization selective elements enabling isolation and/or polarization management |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003050330A (ja) * | 1990-12-20 | 2003-02-21 | Uk Government | 光学デバイス |
| RU2310278C1 (ru) * | 2006-01-27 | 2007-11-10 | Александр Геннадьевич Попов | Пассивная волоконно-оптическая сеть |
| RU150888U1 (ru) * | 2014-05-15 | 2015-03-10 | Закрытое акционерное общество "СТР" | Устройство кроссировки оптических волокон и ответвительная коробка |
| CN107771292A (zh) * | 2015-02-28 | 2018-03-06 | 音拂科技股份公司 | 光纤耦合器 |
| RU2634490C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-10-31 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Квазираспределенная волоконно-оптическая информационно-измерительная система |
| WO2021170200A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-02 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen | Optical coupler comprising a molded optical interposer together with a pic and 2 polarization selective elements enabling isolation and/or polarization management |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1146389A (en) | Light coupling and branching device using light focusing transmission body | |
| US4021099A (en) | Optical couplers for fiber optic communication links | |
| JPH03138606A (ja) | 光分岐器 | |
| JP4102448B2 (ja) | 光信号伝送用多芯プラスチック光ファイバ | |
| DK156496B (da) | Optisk forgreningsled | |
| CN105319648A (zh) | 组合的分光器、光隔离器和模斑转换器 | |
| Solutions | FTTx Solutions | |
| US20050226563A1 (en) | Optical fiber component | |
| RU2801081C1 (ru) | Древовидный оптический разветвитель без потерь на обратном отражении и с нулевыми коэффициентами передачи и направленности для волоконно-оптических систем связи | |
| Tottori et al. | Integrated optical connection module for 7-core multi-core fiber and 7 single mode fibers | |
| RU2776092C1 (ru) | Оптический разветвитель без потерь на обратном отражении и с нулевыми коэффициентами передачи и направленности для волоконно-оптических систем связи | |
| CN202956503U (zh) | 一种带有波长相关损耗补偿的可调节光衰减器 | |
| CN206292416U (zh) | 光纤回路器及光纤连接器 | |
| CN110832373A (zh) | 用于监视光学系统的输出的装置 | |
| AU620904B2 (en) | Optical bandpass filter | |
| US4747651A (en) | Three-way start splitter for optical wave guides | |
| KR102466037B1 (ko) | 플라스틱 광 파이버, 플라스틱 광 파이버 케이블, 커넥터가 부착된 플라스틱 광 파이버 케이블, 광 통신 시스템, 및 플라스틱 광 파이버 센서 | |
| Keiser et al. | Optical Fiber Structures and Light Guiding Principles | |
| Kiriyama et al. | Free-Space Coupling Type Fan-in/Fan-out Device for 4-Core Fiber with Low Insertion Loss | |
| US6697561B2 (en) | Variable optical attenuation collimator | |
| JP4987666B2 (ja) | 光ファイバセンサー | |
| WO2020149969A1 (en) | Photosnduced optical interconnect | |
| CN218782434U (zh) | 一种高一致性的光纤光开关 | |
| CN112904489B (zh) | 光纤偏振分光器 | |
| OGUCHI et al. | Design and fabrication of highly-dense optical components for in-service fiber testing and monitoring in subscriber loops |