устройство ввода/вывода оптического излучения в волоконный световод

Формула изобретения

Устройство ввода/вывода излучения в волоконный световод, включающее магистральный световод и направленный ответвитель, отличающееся тем, что, с целью увеличения эффективности направленности светового потока и развязки прямого и обратного каналов связи, ответвитель выполнен в виде волоконно-оптического жгутового ответвителя, общий торец которого устанавливается относительно торца магистрального световода с зазором, величина которого определяется по формуле



где D - диаметр сердечника магистрального световода;

D₁ - диаметр сердечника световода ответвителя;

NA - числовая апертура световода ответвителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пассивным компонентам волоконно-оптической техники, а конкретно - к устройствам ввода оптического излучения в волоконный световод.

Разработка разнообразных систем связи на базе волоконной оптики требует создания широкого набора функциональных элементов в волоконном исполнении. Для сохранения систем со сложной архитектурой требуется разработка устройств эффективного ввода/вывода информации.

Известно устройство ввода излучения [1] , [2] на принципе пространственного деления светового потока в виде уголкового отражателя, который излучение от источника направляет по волоконному тракту и к фотоприемнику.

В [3] сообщается об устройстве ввода, в качестве которого служит направленный ответвитель. Он состоит из двух скрученных и сплавленных отрезков оптического волокна.

Общим недостатком для рассмотренных устройств является малая эффективность направленности передаваемого светового потока и низкая развязка прямого и обратного световых потоков. Световой поток на выходе магистрального оптического тракта после разделения в равных частях направляется на фотоприемник и источник излучения. На входе магистрального оптического тракта световой поток от источника излучения в результате слабой развязки каналов засвечивает "свой" фотоприемник.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому изобретению является устройство ввода-вывода на основе проходного фотодетектора [4] . Излучение от источника вводится в отрезок одномодового волокна и далее поступает в магистральный оптический тракт. На другом конце тракт стыкуется с другим отрезком одномодового волокна. Оптический сигнал из магистрального тракта не полностью достигает торца одномодового волокна, а рассеивается на стыке этих волокон и собирается проходным фотодетектором.

Основными недостатками этого устройства ввода/вывода является малая эффективность направленности светового потока, который случайным образом делится на стыке магистрального тракта и одномодового волокна, и низкая развязка прямого и обратного излучения.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности направленности светового потока и развязки прямого и обратного каналов передачи информации.

Эта цель достигается наличием в линии связи согласующего устройства ввода/вывода излучения, представляющего собой волоконно-оптический жгутовой направленный ответвитель, общий торец которого установлен по отношению к торцу магистрального оптического тракта с определенным зазором.

Новым в данном изобретении является согласующее устройство, выполненное в виде волоконно-оптического жгутового оптического ответвителя, общий торец которого устанавливается строго определенным зазором относительно торца магистрального тракта. Согласующее устройство направляет основную часть светового потока к приемнику излучения и лишь незначительную часть возвращает источнику, тем самым позволяя получить новый более высокий уровень эффективности направленности излучения и развязки прямых и обратных информационных каналов.

Величина зазора между общим торцом ответвителя и магистральным оптическим волокном рассчитывается по формуле (см. чертеж):

,

где Д - диаметр магистрального волоконного световода;

Д₁ - диаметр ответвителя волоконного световода;

NА - числовая апертура световода ответвителя.

Степень развязки прямого и обратного информационных каналов определяется выражением:

,

где P_и - световой поток на торце излучающего центрального световода ответвителя;

P_п - световой поток, попадающий в приемные световоды ответвителя.

Связь между световыми потоками на торцах излучающего и приемных световодов устанавливается выражением:

,

где K - коэффициент отражения от торца магистрального световода;

а - радиус магистрального световода;

R - радиус эквивалентного световода.

Данное согласующее устройство было реализовано в действующей линии связи. Диаметр сердечника магистрального свет овода 62,5 мкм, диаметр световода в ответвителе 25 мкм, величина зазора 50 мкм, уровень развязки между прямым и обратным каналами 65дБ.

Источники информации

1. Iga H. , Oikawa М. , "Stacked Planar Optics. Proc. Integr. Opt. and Opt, Fib. Comm. Conf. ", Tokyo, 1981, p. 493-494.

2. Masuda S, Iwama T. "Single-mode Fiber optic Directional Coupler", Appi opt. 1982, v. 21, p. 3484-3488.

3. Беловолов М. И. , Дианов Е. М. , Лучников А. В. , "Волоконные оптические направленные ответвители с малыми потерями", Квант. электроника. 1985, т. 12.

4. Андреев А. А. , Бутусов М. М. , Гуденко В. В. "Детектирование излучения в оптическом волокне". Письма в ЖТФЛ 985, т. 7, с. 467-469.