устройство для изготовления волоконно-оптических поляризаторов

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ПОЛЯРИЗАТОРОВ, включающее блок формирования утонченного участка волокна и блок нанесения поляризующего покрытия, отличающееся тем, что блок формирования утонченного участка волокна выполнен в виде двух держателей волокна с фиксаторами, механизмов их перемещения и установленного между держателями нагревательного элемента с механизмом перемещения, а блок нанесения поляризующего покрытия - в виде двух нагревателей, расположенных друг над другом между держателями волокна с механизмом перемещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к волоконной технике и может использоваться при разработке и изготовлении волоконно-оптических линий связи, волоконно-оптических гироскопов, других волоконно-оптических датчиков и их элементов.

Известно устройство для изготовления волоконно-оптических поляризаторов, содержащее блок шлифовки участка волокна и блок нанесения на сошлифованную поверхность металлической пленки. Однако поляризаторы, изготовленные на этом устройстве, характеризуются большими оптическими потерями сохраняемой поляризации (коэффициента экстинкции) 36 дБ. Увеличение коэффициента подавления связано с одновременным ростом потерь сохраняемой поляризации. Кроме того, процессы шлифовки и нанесения металлической пленки являются длительными, прецизионными и трудоемкими.

Целью изобретения является ускорение процесса изготовления волоконно-оптических поляризаторов при снижении трудоемкости и прецизионности операции, улучшение оптических характеристик волоконно-оптических поляризаторов.

Цель достигается тем, что в известном устройстве для изготовления волоконно-оптических поляризаторов, включающем блок формирования утонченного участка волокна и блок нанесения поляризующего покрытия, блок формирования утонченного участка волокна выполняется содержащим два держателя волокна с фиксаторами, механизм перемещения держателей, нагревательный элемент, установленный между держателями, и механизм перемещения нагревательного элемента, а блок нанесения поляризующего покрытия содержит два нагревателя, расположенных друг над другом между держателями волокна, и механизм перемещения нагревателей.

Ускорение процесса изготовления волоконно-оптических поляризаторов при снижении трудоемкости и прецизионности операций достигается за счет того, что утонченный участок волокна изготавливается путем вытяжки волокна при локальном тепловом размягчении с получением перетяжки, а поляризующее покрытие формируют путем кристаллизации расплава двулучепреломляющего материала вокруг перетяжки волокна. При этом малый размер кристалла и отсутствие необходимости создания вакуума позволяют сократить время нанесения поляризующего покрытия. Улучшение оптических характеристик волоконно-оптических поляризаторов достигается за счет устранения жесткой связи потерь сохраняемой поляризации с величиной коэффициента экстинкции эффективности взаимодействия излучения с поляризующим покрытием на единицу длины поляризатора, так как взаимодействие происходит через всю поверхность перетяжки волокна.

Кроме того, характеристики получаемых на предлагаемом устройстве поляризаторов улучшаются за счет устранения необходимости межоперационной транспортировки оптического волокна.

Новизна предлагаемого устройства для изготовления волоконно-оптических поляризаторов состоит в том, что впервые задача ускорения процесса изготовления волоконно-оптических поляризаторов при снижении трудоемкости и прецизионности операций, улучшения оптических характеристик волоконно-оптических поляризаторов решается за счет введения в состав блока формирования утонченного участка волокна двух держателей волокон с фиксаторами, механизма перемещений держателей, нагревательного элемента, а в состав блока нанесения поляризующего покрытия двух нагревателей, расположенных друг над другом между держателями волокна, и механизма перемещения нагревателей.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для изготовления волоконно-оптических поляризаторов.

Устройство содержит два держателя 1 волокон с фиксаторами 2, механизм 3 перемещения держателей, нагревательный элемент 4, механизм 5 перемещения нагревательного элемента, два нагревателя 6 и механизма 7 перемещения нагревателя.

Устройство работает следующим образом.

На держатели 1 укладывается натянутое волокно 8, освобожденное от защитного покрытия, и зажимается фиксаторами 2. Механизмом 5 перемещения нагревательный элемент 4 подводится к волокну 8, и производится локальный нагрев волокна. Одновременно с этим механизмы 3 перемещения обеспечивают растяжение волокна 8, в результате чего в месте локального нагрева волокна образуется утонченный участок (перетяжка). После получения перетяжки перемещение держателей 1 прекращается, а нагревательный элемент 4 отводится механизмом 5 от волокна. К перетяжке волокна подводятся механизмом 7 нагреватели 6, причем сначала подводится нижний нагреватель. На нижнем нагревателе располагается порция материала двулучепреломляющего кристалла, и подведение нижнего нагревателя продолжается до касания этой порции поверхности перетяжки.

Затем подводится верхний нагреватель. После этого температура нагревателей увеличивается до расплавления порции материала двулучепреломляющего кристалла. Затем создается вертикальный градиент температуры между нагревателями, и их температура начинает уменьшаться при сохранении градиента до полной кристаллизации порции материала двулучепреломляющего кристалла. После окончания процесса кристаллизации нагреватели 6 отводятся от волокна механизмом 7, а волокно освобождается из фиксаторов 2.

Для апробации предлагаемого изобретения был собран макет предлагаемого устройства, на котором изготавливались волоконно-оптические поляризаторы. В качестве материала для поляризующего покрытия использовался нитрат натрия (NaNO₃), образующий при кристаллизации двулучепреломляющий монокристалл.

Использовалось одномодовое волокно с кварцевой жилой и ступенчатым поперечным профилем показателя преломления. Нагревательный элемент, используемый для размягчения волокна, представлял собой два вольфрамовых электрода, расположенных вблизи поверхности кварцевого блока. Разряд поддерживался напряжением 10 кВ с частотой 400 Гц. Верхний и нижний нагреватели были выполнены в виде металлических блоков с углубленными в них нагревательными спиралями.

Полученные поляризаторы имели потери сохраняемой поляризации не более 3 дБ, коэффициент экстинкции 40-60 дБ, что в несколько раз лучше, чем у поляризаторов, изготовленных на устройстве-прототипе.