SU719286A1

SU719286A1 - Method of manufacturing light-guide

Info

Publication number: SU719286A1
Application number: SU762605240A
Authority: SU
Inventors: М.Е. Жаботинский; В.В. Григорьянц; В.А. Детинич
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамениинститут Радиотехники И Электроникиан Cccp
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1976-12-21
Publication date: 1981-08-07

Description

ii

Изобретение относитс к технологии изготовлени диэлектрических световодов , примен емых в оптических сисмах передачи информации, в частности к технологии изготовлени .световодов с некруглрй формой поперечного сечени центральной жилы. Такие световоды могут иметь форму поперечного сечени центральной жилы, вдоль котО рой распростран етс оптическое излучение , в виде треугольника, пр моугольника , квадрата эллипса и т.п..The invention relates to the technology of manufacturing dielectric light guides used in optical information transmission systems, in particular, to the technology of manufacturing light guides with a non-circular cross-sectional shape of the central core. Such fibers may be in the form of a cross section of a central core, along which optical radiation propagates, in the form of a triangle, rectangle, square of an ellipse, etc.

В световодах с некруглой формой жилы устран етс вырождение мод распростран ющегос излучени по пол ризации , которое характерно дл свето-( водов с круглой формой жилы. Это позвол ет создать одномсдовые световоды с уменьшенной дисперсией. ; Световоды с определенной формой жилы, например квадратной, могут примен тьс дл фильтрации мод. Кроме того, световоды с пр моугольной или эллиптической формой жилы могут бытьIn noncircular conductor fibers, the mode degeneracy of the propagating radiation is eliminated by polarization, which is characteristic of optical fibers (with a round conductor shape. This allows one to create single-fiber optic fibers with a reduced dispersion; can be used for filtering mod. In addition, optical fibers with a rectangular or elliptical core can be

более эффективно согласозаны с плананьа и световодами, источниками и приемниками излучени .more effectively matched with the planana and optical fibers, radiation sources and receivers.

Известен способ изготовлени диэлектрического световода с некруглой формой поперечного сечени центральной жилы, в которой стержень с заданной формой поперечного,сечени , например,в виде треугольника или пр моугольника,заключают между поддерживаккдими стержн ми li помещают в диэлектрическую трубку. Полученную таким образом сборную за готовку -откачивают с помощью вагкуумной системы нагревают до разм гчени и выт гивают из нее световод заданных размеров D 1A known method of manufacturing a dielectric fiber with a non-circular cross-sectional shape of a central core in which a rod with a given cross-sectional shape, for example, in the form of a triangle or rectangle, is placed between the supporting rods li is placed in a dielectric tube. The cooking team thus obtained is pumped up using a vagcum system and heated until softened, and a fiber of a given size D 1 is pulled out of it.

Световод, изготовленный этим способом , имеет повышенные оптические потр-ри, обусловленные неравномерностью площади контакта центральной жилы с поддерживающими стержн ми по длине световода. Кроме того, такой ; . .,: . . 3 . т сйособ изготбвлШйй достаточно сложё -,.. ,в ев зи с нес бкодимостью использовайи вакуумной техники. Нанбрлбе бйййткш;те5сйическкм решением к изобретешш вл етс спосо й ;rtftesneKKH даэлектркчёского свето вода с заданной некруглой формой по пере шого сеченн центральной жилы 115 ем нагревамн цельной заготовки, содержащей сердцевину и внешнюо обо из за1отовхн Нвётово й и й1 йкаты8атм его мйжду разогре 1 тши&йда цймй до полупени световода с заданными формой и размерами j пбйерёчао о сечени оболбчки,а, еле бвателыда, и. центральной жилы. В частности, таким образом получают световод с эллиптической формой - - - сечени центральной жн .. . Недостатком этого способа вл ™ % гсй &го-сложность , так как дл его ос5.пдествлени необходда о специгшь нее прёЬ;изио1Шоё оборудование. Кром того, таким способом нгевоэможно по JnWb световоды с 7 остаточно точными размера -й5 ( разброс размеров попе реШёгд сечёгш световода не должен превышать нескольких микрон). Трудность изготовлени н разброс размеров возраетаит в случае, если не обходимо тю учать световоды с формой поперечного сечени более сложной , чем эллиптическа , Цель изобретани - повышение точ ности размеров полу шекого светово да .к упрощеийГе его изготовлени . ЗтоЙо тйРйетсй teM, что в спосо бе изготовлени диэлехтр гческого . сйетовода с заданной некруглой форм оперечногс сечени серддейнньг путем получени цельной заготовки с внешней оболочкой и сердцевкноЙ, в сечешш круга., цагр вшш н выт жкк, получают заготовку ... . .., обоjjoim , еобтветствукй к заданному се -J, . серддеэшш, а нагревайие ( Te iemte времени / , , I где 1 раддус световода Г - новеркностное нат жение; И - в зкость материала оболочКЙ . Ка фиг,J схёйатическн показан про Десс 18ыт зккй световода с квадратной формой сердцевины; на ф г.2 -попе6 . 4 речныесечени световода с треугольной формой сердцевины н заготовки дл его выт жки; на фиг.З - заготовка дл получени световода, у которого сердцёвин1 на части длины имеет форму пр йоугольника с плавным переходом по длине в квадрат и круг. Дл ййгото1вЛени световода с заданной формой поперечного сечени сердцевины, например квадратной, используют цельную заготовку с круглой формой поперечного сечени сердцевины 1 (см.фиг.1, сечеине А-А) и I Bадратной формой поперечного сечени внешней оболочки 2, Такую получагот , например, путем пшифовки боковой поверхности круглой заготовки. При кагреван и такой заготовки до температуры плавлени материала, из Тсоторого 5на йзТготовлейа, и выт жке из нее световода силы поверхностного нат жени стрем тс минимизировать площадь поверхности заготовки, т,е. перевод т ее наружное сечение в круг. Яд завершени этого процесса иесС ходимо выдержать заготовку в зоне плавлени в течение времени 1- рдц V-. радиус световода , f- поверхностное нат жение, - в зкость материала оболочки. При этом материал .оболочки смещаетс , деформиру менее в зкую середину (см.фиг.1, сечениа Б-Б). По окончании процесса получают световод с круглой формой поперечного сечени оболочки и пр моугольной формой поперечно- го сечени сердцевины Хсм.фнг.1, сечение В-В). Пример 1. Световод с треугольной формой поперечного сечени сердцевины изготавливают следующим образом. : Натрийборсилнкатные стекла двух составов с различным соотношением компонентов, o6ecne4HBaiomiiM необходимую разность показателей преломлени матер1Е1лов сердцевины и внешней оболочки, расплавл ют в двойного тигле при температуре , и совместно выт гивают. HJibepk : внутреннего тигл имеет поперечноетечение круглой формы с диаметром 6 мм,фильера внешнего тигл имеет поперечное сечение в форме рав юстороннего трйуголышюа с длиной стороны 15 Мм. Полученна таким образом заготовка имеет форму поперечного сеЧени , показанную на фиг.2а.A light guide fabricated by this method has an increased optical intensity due to the uneven contact area of the central core with supporting rods along the length of the light guide. In addition, such; . .: . 3 The methods of manufacture are rather complicated -, .., in accordance with the carrying capacity of vacuum technology. Nanblbybjtyksk; yda cmy to the half-wave of the fiber with a given shape and size of jpbccc about the cross section of the sheath, and, barely byteled, and. central vein. In particular, an optical fiber with an elliptical shape is obtained in this way - - - - section of the central core ... The disadvantage of this method is that it is ™% hc & th complexity, since for its implementation, it is necessary to take care of it; In addition, in this way JweWb optical fibers with 7 residual exact dimensions of -5 are possible (the variation of the sizes of the transverse section of the fiber must not exceed a few microns). The difficulty of manufacturing the variation of sizes will be possible if it is necessary to study the optical fibers with a cross-sectional shape more complex than elliptical. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the dimensions of the semi-transparent light and its simplicity. This is the case that is in the way of manufacture of the dielecrtic. a cathode with a predetermined non-circular shape of a cross section of a carddeyning by obtaining a solid preform with an outer casing and a core, in a sectional circle., a coarse drawing, a preform .... .., objjim, corresponding to a given cross -J,. and heating (Te iemte time /,, I where 1 is the radius of the light guide G is the glamor tension; And is the viscosity of the sheath material. As shown in Fig. J, it is shown as a Dess 18yt fiber with a square core shape; 4 rectangular sections of a light guide with a triangular core and workpieces for drawing it out; FIG. 3 — a blank for obtaining a light guide in which the core of a hearth1 has a rectangular shape with a smooth transition in square and circle lengths. with a given cross-sectional shape cores, e.g. square, use a one-piece blank with a round cross-sectional shape of core 1 (see Fig. 1, section A) and I, and a cross-sectional shape of the outer shell 2, such a half-finished one, for example, by puffing the side surface of the round blank. Heated and such a billet to the melting temperature of the material, from Tsotorago 5nDc, and drawing the fiber out of it, the surface tension force tends to minimize the surface area of the billet, t, e. transforms its outer section into a circle. The venom of the completion of this process is to keep the billet in the melting zone for 1-rdc V-. the fiber radius, f is the surface tension, is the viscosity of the cladding material. At the same time, the shell material is displaced, deforming the less viscous middle (see Fig. 1, section BB). At the end of the process, a light guide with a circular cross-sectional shape of the cladding and a rectangular cross-sectional shape of the core (see cm. Fig. 1, section B-B) is obtained. Example 1. A fiber with a triangular cross-section of the core is made as follows. : Sodium borosilicate glasses of two compositions with a different ratio of components, o6ecne4HBaiomiiM, the required difference in the refractive indices of the cores and the outer shell, melted in a double crucible at a temperature, and co-drawn. HJibepk: the inner crucible has a cross-flow of round shape with a diameter of 6 mm, the filler of the outer crucible has a cross-section in the shape of an equal-sided triangle with a side length of 15 Mm. The preform thus obtained is in the form of a cross section shown in Fig. 2a.

Заготовку нагревают- в графитовой пе-чи до V 1200 С и выт гивйк из нее световод, вьщержива в зоне плавлени до получени поперечного сечени оболочки круглой формы с диаг The billet is heated in graphite furnaces to V 1200 C and a light guide drawn from it, held in the melting zone until a cross-section of the shell is formed with a circular shape with a diagonal

метром 150 мкм. При этом поперечное 150 μm meter. In this case, the transverse

сечение сердцевины световода представл ет собой равносторонний треугольник (см.фиг.2б).the fiber core section is an equilateral triangle (see Fig. 2b).

И р и м е р 2. Световод с переменной по длине формой поперечного сечени сердцевины (изготавливают следующим образом. And p. 2. Meter 2. A light guide having a cross-sectional shape of a core which is variable in length (made as follows.

Несущую кварцевую трубку0 4 мм и толщиной стенки 1 мм помещают в пла м кольцевой кислородной горелки и нагревают до температуры 1400°С. При этом сквозь трубку в потоке кислорода продувают пары четыреххлорйстого кремни и оксихлорида фосфора.Попада в нагретую зону, перемещающуюс вдоль трубки, эти пары окисл ютс , образу слой фосфорсиликатного стекла. Далее при температуре около ISOCPc трубка на той же установке. сжимаетс силами поверхностного нар жени до образовани сплошной за-, ГОТОВКИ.09 мм, состо щей из сердцевины .и внешней оболочки. Затем, как показано на фиг.З, с боковой поверхности заготовки сошпифовывают материал до получени на разных участках по ее длине квадратного ( сечение В--В) и ромбического (сечение Г-Г) сечений с плавными переходами между ними, а также с плавным переходом С сечение Р-Б) от квадратного к круглому (сечение А-А) сечению. При нагреве заготовки в графитовой печи сопротивлени до 2000С и выт жке получают световод, форма поперечного сечени , сердцевины которого плавно мей етс от круга к квадрату и далее - к пр моугольнику .A carrier quartz tube of 4 mm and a wall thickness of 1 mm is placed in a ring of an annular oxygen burner and heated to a temperature of 1400 ° C. In this case, vapors of tetrachloride silicon and phosphorus oxychloride are blown through the tube in a stream of oxygen. When these tubes move along the tube, these vapors are oxidized to form a layer of phosphorosilicate glass. Further at a temperature around the ISOCPc tube on the same installation. is compressed by surface loading forces to form a solid backing, a PREPARED 09 mm consisting of a core and an outer shell. Then, as shown in FIG. 3, the material is spun off from the side surface of the workpiece until square sections (section B - C) and rhombic (section G - D) with smooth transitions between them, as well as smooth transition From section RB) from square to round (section A-A) section. When the blank is heated in a graphite resistance furnace to 2000 ° C and drawn, a light guide is obtained, the cross-sectional shape, the cores of which smoothly vary from circle to square and then to a rectangle.

Этот способ осуществл етс просты ми средствами и обеспечивает высокую точность размеров получаемых световодов , так как при его использова1ти весь процесс Д1зготовлени световода с некруглой формой поперечного сечени жилы сводитс по существу к хорошо разработанным технологии и оборудованию дл получени световодов обычной конструкции. При этом не возникает Сложностей при изготовлении световодов с любой заданной формой сердцевины, Высока точность размеров световода достигаетс за счет высокой точности размеров и поперечного сечени за- , готовки, из которой он выт гиваетс , а также засчет того, IITO контроль размеров и форюл получаемого световода производитс по одному параметру внешнему диаметру его оболочки (как и при изготовлении обычных световодов ) . - This method is carried out with simple means and provides high dimensional accuracy of the obtained optical fibers, since using it the whole process of preparing a fiber with a non-circular cross-sectional shape of the core reduces essentially to well-developed technology and equipment for producing optical fibers of conventional design. It does not arise. Difficulties in the fabrication of optical fibers with any given core shape. High dimensional accuracy of the optical fiber is achieved due to high dimensional accuracy and cross-section of the preparation, from which it is pulled, and also IITO control of the size and shape of the resulting optical fiber. It is produced by one parameter to the outer diameter of its envelope (as in the manufacture of conventional optical fibers). -

Claims

1. Patent. USA 1,335017, cl. 350-96, 1968.

2. The patent of ODE S 3897135, cl. 65-13, 1975,