Оптические соединители

0

Для соединения элементов световодных систем между собой требуются простые и надежные соединители: ВС друг с другом (ВС-ВС), ВС с излучателями (ИИ-ВС), ВС с фотодетекторами (ВС-ФД) и с полосковыми световодами (ВС-ПС).

Оптические соединители представляют собой один из самых ответственных классов пассивных компонентов для световодных систем, от уровня которых зависят предельные возможности и сроки эксплуатации систем.

Требования, предъявляемые к соединителям, следующие: малые оптические потери; стабильность оптических потерь в процессе эксплуатации; устойчивость к внешним воздействиям; надежность, герметичность; простота сборки, низкая стоимость.

Соединители типа ВС-ВС. Основаны либо на непосредственном соединении световодов встык, либо с использованием коллимирующих и фокусирующих элементов.

Оптические потери при непосредственном соединении ВС можно разделить на три группы: определяемые взаимным расположением ВС; связанные с неидентичностью параметров соединяемых ВС; связанные с отражением от торцов световодов (френелевские потери).


 


Рис. 12. Фокусирующие и коллимирующие элементы, используемые при соединении ВС: а - сферические линзы; б - градиентные стержневые линзы; в - трехмерные градиентные интегральные линзы.

 

При использовании в соединителях ВС-ВС микролинз излучение, выходящее из ВС, преобразуют в коллимированнный луч и затем с помощью фокусирующего элемента обеспечивают его ввод в выходной ВС (рис. 12). Основное достоинство соединителей этого типа состоит в слабой зависимости оптических потерь от взаимного расположения микролинз, жестко связанных с ВС, т.е. в более высоких эксплуатационных характеристиках ВОСП.

Оптические потери в системе ВС - коллиматор - фокусирующий элемент - ВС определяются оптическими свойствами микролинз, взаимным расположением всех элементов, неидентичностью параметров соединяемых световодов, френелевскими потерями.

Наиболее широкое распространение в соединителях ВС нашли сферические и градиентные стержневые линзы. Интенсивно разрабатывают для этой цели и трехмерные интегральные линзы.

Неразъемные оптические соединители обеспечивают минимальные оптические потери, так как в них нет френелевских потерь, а также потерь, вызванных неперпендикулярностью, кривизной поверхности или качеством обработки торцов волокна.

Оптические соединители

 


Рис. 13. Неразъемный оптический соединитель 1 - волоконный световод в защитном покрытии; 2 - термофидная трубка; 3 - упрочненный элемент; 2 - эпоксидный клей; 5 - неразъемное соединение.

 

 

Структура неразъемного оптического соединителя представлена на рис. 13.

Неразъемные соединители, в которых сращивание ВС осуществляется сплавлением, сваркой или склеиванием, отличаются конструктивно и технологически. При изготовлении соединителей методом сплавления юстировка сердцевины световодов друг относительно друга возможна либо визуально, либо по оптическому сигналу, этим достигаются малые оптические потери.

В клеенных соединителях, как правило, совмещение производят в элементах крепления, в качестве базовой поверхности при этом используют сами ВС.

В неразъемных сварных соединителях защиту места сварки от внешних воздействий обеспечивают с помощью лаков и клеев. После сварки в результате термического удара прочность ВС снижается приблизительно на 30 %, поэтому в соединителях применяют упрочняющие элементы (механические и керамические стержни). Иногда функцию упрочняющего элемента выполняет корпус.

Широкое распространение получила электродуговая сварка из-за простоты регулировки теплового режима и возможности проведения сварки в судовых условиях. Технология изготовления сварного соединителя включает следующие операции: удаление вторичного и первичного покрытий, скалывание волокна, совмещение сердцевины ВС - собственно сварку, изготовление защитного покрытия, установку упрочняющего элемента и корпуса, герметизацию. Удаление защитных покрытий и скалывание ВС осуществляют механически с помощью специальных технологических инструментов. От качества скола сильно зависят оптические потери в соединителе.

Разъемные оптические соединители. В соединителях этого типа есть все виды оптических потерь, свойственные соединению ВС.

Основные потери связаны с радиальным смещением (децентровкой) сердцевины ВС друг относительно друга или относительно фокуса коллимирующих и фокусирующих элементов.

Принципиально отличаются два типа разъемов: разъемы, в которых в качестве базовой поверхности используют поверхность оптического волокна; разъемы, в которых кабельные части оконцованы армирующими наконечниками.

Разъемы первого типа не обеспечивают надежного соединения и поэтому не нашли широкого применения. Чаще всего их используют в лабораторных условиях для проведения различных исследований.

Практический интерес для волоконных систем имеют оптические разъемы второго типа, в которых армирующий наконечник не только обеспечивает совмещение ВС, но и защищает световод, позволяет надежно и жестко закрепить его в соединителе (рис. 14).

В соединителях этого типа конструкция наконечника и метод центрирования сердцевины ВС относительно базовой поверхности наконечника определяют все основные параметры соединителей.

 

 

 

 

Рис. 14. Разъемный оптический соединитель

1 - наконечник, армирующий световодный кабель; 2 - гайка; 3 - прецизионная втулка; 4 - корпус

 

 

Применение того или иного типа (конструкции) соединителя определяется параметрами, необходимыми для каждой конкретной световодной системы.

Соединители ИИ-ВС. Их конструируют, исходя из условия обеспечения максимальной эффективности ввода оптической мощности n = Pвс/Pии, где Pвс - мощность излучения, введенная в световод; Pии - мощность источника излучения. Эффективность ввода излучения зависит от диаграммы направленности источника, площади излучающей площадки, спектрального состава излучения, диаметра сердцевины ВС, их числовой апертуры, параметров микролинз и др. Высокой эффективности ввода излучения достигают, применяя как дискретные микролинзы, так и изготовленные непосредственно на торцах ВС.

Технология соединения СД и ПЛ с многомодовыми световодами отработана и достигла стадии промышленного производства. Соединители лазеров с одномодовыми световодами и особенно с волокнами, сохраняющими поляризацию, требуют лабораторной технологии.

Соединители ВС-ПС. Они не сложны конструктивно, так как и числовая апертура, и диаметр рабочей, светочувствительной, площадки у фотоприемника больше, чем соответствующие размеры у волокна.

Для соединения ПС в основном применяют неразъемное соединение встык. Оптические потери при таком соединении сильно зависят от точности вертикального и горизонтального совмещений, углового рассогласования и качества обработки поверхности торцов.

 

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

Категория: Рефераты / Физика

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.