устройство для стыковки волоконного световода с излучателем

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЫКОВКИ ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА С ИЗЛУЧАТЕЛЕМ, содержащее корпус, излучатель, жестко закрепленный в корпусе, волоконный световод, торец которого установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси излучения, и фокусирующий элемент, отличающееся тем, что в него введено устройство для перемещения фокусирующего элемента в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучателя, включающее обойму с закругленной нижней частью и двумя взаимно перпендикулярными плоскостями в ее верхней части, в которых выполнены направляющие канавки, и установленные в корпусе с возможностью контактирования с обоймой три винта и пружина, при этом один винт установлен с возможностью контактирования с нижней частью обоймы, а пружина связана с обоймой с обеспечением постоянного поджатия направляющих канавок обоймы к двум другим винтам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к элементам волоконной оптики и может быть использовано для соединения оптической передающей линии с активным или пассивным оптоэлектрическим узлом.

Известно устройство для соединения волоконного световода с излучателем, содержащее цилиндрический корпус с отверстиями для концентричного размещения в нем излучателя, насадку, во внутренней полости которой концентрично закреплен наконечник волоконного световода, цилиндрическую упругую втулку для концентричного размещения корпуса внутри насадки, гайку для закрепления насадки относительно корпуса, согласующую линзу, втулку, содержащую центральную сплошную часть, плотно посаженую на наружную поверхность корпуса, и концевые разрезные части с постоянным по длине внутренним диаметром, причем лепестки одной части выполнены расширяющимися в осевом сечении так, что наибольшая толщина лепестков равна толщине центральной сплошной части втулки, а внутренняя полость насадки выполнена с коническим сужением.

Недостатками указанного устройства являются невысокие точность и скорость юстировки, недостаточная технологичность изготовления узлов, сложность конструкции, что обусловлено конструктивно необходимостью при юстировке перемещения световода относительно излучателя.

Известен соединитель волоконного световода с излучателем, содержащий цилиндрический корпус, связанный посредством первой втулки с излучателем и оптической системой и посредством второй втулки с волоконным световодом, и узел регулирования конца волоконного световода в фокальной плоскости оптической системы, причем узел регулирования положения конца волоконного световода выполнен в виде третьей цилиндрической втулки с эксцентричной диафрагмой, в отверстии которой установлен упругий наконечник, жестко связанный с второй втулкой, при этом оконечные части первой и второй втулок выполнены изогнутыми по отношению к оси устройства и связаны резьбовыми соединениями с третьей втулкой, внешняя сторона которой выполнена с накаткой.

Недостатками такого устройства являются малая точность и скорость юстировки, высокие требования к чистоте обработки поверхностей узлов, недостаточная технологичность, сложность конструкции. Это обусловлено конструктивно необходимостью при юстировке безлюфтового перемещения световода относительно излучателя. Из-за сложности изготовления массовый выпуск таких устройств затруднителен.

Наиболее близким к изобретению является устройство для стыковки волоконного световода с излучателем, содержащее основание, закрепленные на нем фокусирующую линзу с излучателем, корпус с размещенным в его плоскости волоконным световодом, торец которого установлен соосно с фокусирующей линзой, и фиксатор положения, при этом на поверхности волоконного световода закреплен шатун, устройство снабжено тремя ползунами, установленными в продольных направляющих, выполненных на внутренней поверхности корпуса, корпус выполнен в виде стакана с центральным отверстием в днище, которое размещено на основании, а торцы ползуна сопряжены с шатуном, причем сопрягаемые ползуном поверхности расположены под углом 60^о относительно друг другу, а фиксатор положения состоит из трех дифференцированных винтов, размещенных в продольных резьбовых отверстиях, выполненных соосно в ползунах и днище стакана и имеющих различный шаг резьбы.

Недостатками этого устройства являются малая точность и скорость юстировки, высокие требования к чистоте обработки поверхностей узлов, невозможность быстрой смены световодов, недостаточная технологичность, сложность конструкции. Это обусловлено конструктивно необходимостью при юстировке перемещения световода относительно излучателя, что, в конечном счете, затрудняет массовый выпуск таких устройств.

Целью изобретения является повышение точности и скорости юстировки, повышение технологичности, упрощение конструкции (за счет безлюфтных относительных перемещений).

Цель достигается тем, что в устройстве для стыковки волоконного световода с излучателем, содержащем корпус с закрепленными в нем излучателем и волоконным световодом, торец которого установлен соосно с фокусирующим узлом (линзы или системы линз), введено устройство для изменения положения фокусирующего узла относительно излучателя и торца световода в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучателя, а торец световода закреплен в корпусе с возможностью перемещения вдоль оптической оси излучателя с последующей фиксацией, причем устройство для перемещения фокусирующего узла в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучателя, выполнено в виде обоймы, имеющей в верхней части две взаимно перпендикулярные плоскости с направляющими канавками, а корпус связан с обоймой двумя винтами и одной пружиной, при этом два винта выполнены с возможностью их взаимодействия с канавками взаимно перпендикулярных плоскостей обоймы, а пружина постоянно поджимает обойму к винтам.

Выполнение устройства для перемещения фокусирующего узла в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучателя, позволяет за счет вращения винтов, контактирующих с поверхностями обоймы, сфокусированное фокусирующим узлом излучение лазера перемещать независимо в двух взаимно перпендикулярных направлениях по плоской поверхности торца волоконного световода.

Выполнение устройства для перемещения фокусирующего узла в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучателя, с помощью винтов и пружины позволяет упростить конструкцию юстировочного устройства, повысить технологичность изготовления за счет значительного снижения требований к чистоте обработки поверхностей узлов и деталей, избавиться от люфтов, повысить скорость юстировки, избавиться от зависимости качества юстировки от продольных и поперечных механических нагрузок, которые могут быть приложены к излучателю и световоду в процессе работы устройства, за счет фиксирования положения излучателя и наконечника световода в корпусе устройства. Кроме того, предложенное устройство позволяет использовать световоды с наконечниками, в которых световод расположен эксцентрично.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 изображена в аксонометрии обойма фокусирующего узла.

Устройство для стыковки волоконного световода с излучателем состоит из корпуса 1 с жестко закрепленным в нем излучателем 2, световода 3, торец 4 которого установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси излучателя 2, фокусирующего узла 5, установленного в корпусе 1 с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучателя 2. Фокусирующий узел 5 состоит из обоймы 6 с установленной в ней линзой (или системой линз) 7. В верхней части обоймы 6 выполнены две плоские взаимно перпендикулярные поверхности 8, 9 с направляющими канавками 10, с которыми взаимодействуют винты 11, 12, к которым обойма 6 поджимается пружиной 13. Пружина 13, работающая на растяжение, в верхней части закреплена в верхней части ввинчивающейся в корпус 1 обоймы 14, а в нижней части присоединяется к граничному участку взаимно перпендикулярных поверхностей 8, 9 обоймы 6. Торец 4 световода 3, закрепленного в наконечнике 15 любого известного типа, располагается в отверстии ползуна 16 соосно оптической оси излучателя 2. Ползун 16 установлен в корпусе 1 с возможностью перемещения вдоль оптической оси излучателя 2. Ввинчивающимся в ползун 16 винтом 17, проходящим через продольную прорезь 18 корпуса 1, можно фиксировать ползун 16 в любом месте в пределах его перемещения. В одном из вариантов излучатель 2 фиксируется в корпусе 1 гайкой 19 посредством цанги 20 корпуса 1.

Конкретная реализация устройства показала его работоспособность в варианте, в котором винты 11, 12 расположены параллельно друг другу, контактируя с канавками 10 обоймы в их средней части. Такой вариант имеет преимущество при размещении устройства на панели.

Устройство работает следующим образом.

Закрепляют лазер относительно корпуса 1 с помощью гайки 19, навинчивая ее на резьбу цанги 20. Определяют положение плоскости, в которой находится фокус линзы 7. Ползун 16 закрепляют с помощью винта 17, проходящего через прорезь 18, в правой части корпуса 1 так, чтобы торец наконечника световода оказался вблизи найденной фокальной плоскости линзы (в пределах 1,5 мм при фокусном расстоянии 25-30 мм).

Вся юстировка заключается в манипулировании винтами 11, 12 для перемещения обоймы в двух взаимно перпендикулярных направлениях так, чтобы сфокусированный линзой 7 луч лазера попал в центральную часть торца световода в наконечник. Юстировка облегчается возможностью визуального контроля за перемещением пятна (луча) по входному торцу наконечника световода.