Устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ДИСПЕРСИИ МОД ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ, содержащее фотодетекторы, выходы которых соединены с входами усилите.лей фототока, отличающееся тем, что, с целью увеличения степени коррекции и уменьшения потерь световой мощности, в него введены последовательно расположенные на оптической оси, проходящей через центр выходного торца корректируемого волоконного световода, коллимирующая линза, набор жгутов волоконных световодов различной длины, входные торцы которых укреплены в одной плоскости , расположенной перпендикулярно оптической оси, непосредственно за линзой и представляют собой концентрические кольца, центр которых расположен на Оптической оси, причем выходные торцы жгутов оптически сопряжены с фотодетекторами, а выходы усилителей фототока объединеi ны в одну общую электрическую цепь.

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

З«ЛЮМ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHCMVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° \

°

° ° (21) 3359491/24-10 (22) 03.12.81 (46) 07.02.85. Бюл. Ф 5 (72) M.M.Áóòóñoâ и С.И.Соколов (53) 535.813(088.8) (56) 1. Патент США 3969016, кл. 350-96. опублик.1975.

2. Патент США В 3777149, кл. 35096, опублик. 1973(прототип . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОРРЕКЦИИ

Д1С1ЖРСИИ МОД ВОЛОКОННЫХ. СВЕТОВОДОВ, содержащее фотодетекторы, выходы которых соединены с входами усилите.". лей фототока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения степени коррекции и. уменьшения потерь

„„Я0„„1138680 A

4(51) G 01 М 11/00; G 02 В 6/14 световой мощности, в него введены последовательно расположенные на оптической оси, проходящей через центр выходного торца корректируемого волоконного световода, коллимирующая линза, набор жгутов волоконных световодов различной длины, входные торцы которых укреплены в одной плоскости, расположенной перпендикулярно оптической оси, непосредственно за линзой и представляют собой концентрические кольца, центр которых расположен на оптической оси, причем выходные. торцы. жгутов оптически сопряжены с фотодетекторами, а выходы усилителей фототока объединены в одну общую электрическую цепь.

1138680

Изобретение относится к волоконно оптическим средствам связи и может быть использовано в волоконно-оптических системах различного назначения.

Известно устройство, с помощью которого производится смешение высших и низших направляемых мод, представляющее собой короткие отрезки световодов, деформированные либо с помощью механических воздействий, 10 либо с помощью неоднородного электрического поля, изменяющего показатель предомления сердцевины отрезка волоконного световода вдоль его оси (1).

Геометрические неоднородности, вызываемые внешними воздействиями и приводящие к связи мод световода, обуславливают неизбежные дополнительные потери световой энергии, что является серьезным недостатком корректоров дисперсии мод.

Наиболее близким к предлагаемому. является корректор дисперсии мод, содержащий последовательно расположенные после выходного торца, коррек тируемого волоконного световода набор фотодетекторов, усилители фототока и линии задержки, электрические выходы которых объединены в общую электрическую цепь 1 2 ). ! 30

Излучение каждой отдельной модовой группы корректируемого волоконного световода попадает на определенный фотодетектор..набора и, после преобразования в электрический сигнал задерживается на определенный промежуток времени таким образом, чтобы сигналы, переносимые всеми модовыми группами,.приходили на выход устройства одновременно.

Недостатками известного устройст40 ва является малая величина достижи-, мой коррекции сигнала и большие поте ри световой мощности.

Цель изобретения — увеличение степени коррекции сигнала и уменьше45 ние потерь световой мощности в устройстве.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов, содержащее фотодетекторы, выходы которых соединены с входами усилителей фототока, введены последовательно расположенные на оптической оси, проходящей через центр выходного торца корректируемого волоконного световода коллимирующая линза, набор жгутов волоконных световодов разлнчной длины, входные торцы которых укреплены в одной плоскости, расположенной перпендикулярно оптической оси, непосредственно за линзой и представляют собой концентрические кольца, центр которых расположен на оптической оси, причем выходные торцы жгутов бптически сопряжены с фотодетекторами, а выходы усилителей фототока объединены в одну общую электрическую цепь.

Такое выполнение устройства позволяет осуществить пространственную селекцию и выравнивание времени распространения различных модовых групп корректируемого волоконного световода, причем число корректирующих каналов(отдельных жгутов волоконных световодов может быть сделано значи-.тельно большим, чем в известном, что и позволяет существенно увели-. чить степень коррекции передаваемых по волоконному световоду сигналов.

Особенностью и существенным отличием предлагаемого устройства является особое выполнение жгутов волоконных световодов, выполненных так, что вхо дом отдельного жгута является концен. трическое кольцо, а выходом площадка определенной, например, круглой формы. Подобное выполнение жгутов волоконных световодов и позволяет эффективно осуществлять пространственную селекцию определенных модовых групп корректируемого волоконного световода. С помощью жгутов волоконных световодов осуществляется и задерж. ка различных модовых групп на определенные временные интервалы, что приводит к выравниванию времени рас-. пространения различных модовых групп.

На фиг. l изображено устройство; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство включает в себя линзу

1, расположенную так, что расстояние между ней и выходным торцом 2 корректируемого волоконного световода 3 равно фокусному расстоянию этой линзы, набор жгутов волоконных световодов различной длины 4 выполнен так, что их входные торцы 5 укреплены в одной плоскости перпендикулярно оптической оси устройства непосредственно за линзой 1 и представляют собой концентрические кльца, центр которых есть точка пересечения оптической оси и плоскости, в которой расположены входные торцы корректрующих волоконных жгутов. Набор фото3 1 детекторов 6, светочувствительные площадки которых оптически сопряжены с выходными торцами 7 жгутов набора

4, набор усилителей 8 фототока, электрические входы которых соединены с выходными клеммами фотодетекторов, а выходы усилителей объединены в общую выходную цепь 9, нагрузкой которой является сопротивление IO.

Выходом устройства являются клеммы (ll соединенные с сопротивлением IO.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на входной торец корректируемого волоконного световода 3 поступает входной сигнал. На выходе этого световода, в следствие того, что сигнал будет переноситься (от входного до выходного торца)различными модовыми группами с различной скоростью выходной сигнал имеет вид

:где Ф,. — световая мощность, переносимая i --й модовой группой (модой); — разность времен прихода высшей и низшей мод;

Т вЂ” время задержки, обусловленное конечностью скорости распространения световых волн в корректируемом волоконном световоде.

Величины и т определяются из

Э формул

Z Еаза. ч с

fp 2

«

Zn

Т с 1 (2}

Ь где. Z — длина корректируемого волоконного световода;

Il, — показатель преломления

1 сердцевины этого световода;

Ь вЂ” коэффициент "ступенчатости" "

С вЂ” скорость света в вакууме;

Ч вЂ” групповая скорость распростгр ранения световых волн в корректируемом волоконном световоде;

N — - полное число мод, могущих распространяться в этом световоде.

Световая мощность, переносимая -й модой, излучается из выходного торца 2 корректируемого волоконного

I38e8O световода в виде полого конуса свето вых лучей с углами при вершине

6 ° . = Cllc 5ill )) 1 с

Л

dc и

8. =«»»«1 - (2(Й1() («(dc

f0 где dc — диаметр сердцевины корректируемого волоконного световода; — длина волны светового излучения, распространяющегося

I5 в этом световоде.

После прохождения воздушного промежутка протяженностью F (где F— фокусное расстояние линзы I) и пространственно-угловое распределение

2р этой линзы световой мощности для отдельных мод приобретает вид полых цилиндров, максимальные и минимальные диаметры которых находятся из соотношенийй

Р..„=2F e,,„-d,, Э; „= 2Н В,. +,, (4) где Q . ., и Q. определяются формулами(31.

Жгуты 4 волоконных световодов собирают оптическую мощность, переноси35 мую отдельной -й модовой группой, состоящей из N„= Nfrn мод. Для этого их входная плоскость 5 расположена за линзой и выполнена в виде концентрических колец, диаметры которых

40 имеют следующие размеры:

Л

=2Ftg «r«si» " 12(»-1(«1 dc

D =2Ftg «res(» " 1(2»й, («1

dc где r принимает значения 1,2,...,m.

Длина каждого жгута 4 выбирается таким образом, чтобы модовы группы распространяющиеся в каждом иэ ш жгутов, приходили в выходную плоскость каждого иэ жгутов одновременно.

Нетрудно показать, что условие одновременности прихода модовых групп к выходным плоскостям жгутов корректора будет выполнено, если длина.1138680

Составитель Л.Мухина

Редактор Е,Лушникова Техред М.Кузьма Корректор В.Бутяга

Заказ 10678/32 Тираж 89$ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г . Ужгород, ул. Проектная, 4 отдельного г -ro жгута. удовлетворяет, соотношению где 8 — некоторая постоянная величина, выбираемая из соображений удобства конструктивного выполнения устройства.

В выходной плоскости 7 корректора оптический сигнал имеет вид,Сравнение выражений (1)и (71показы"рвет, что сигнал на выходе корректо- ра имеет в rn раз меньшие частотные искажения, т.е, степень коррекции предлагаемого устройства равна rn

Набор фотодетекторов 6 осуществляет

5 фотон-электронное преобразование оптических сигналов, снимаемых с отдельных волоконных жгутов корректора в электрические сигналы, которые затем усиливаются усилителями фотото10 ка 8 и суммируются в выходной электри ческой цепи 9.

В предлагаемом устройстве не существует никаких принципиальных ограничений для увеличения в до

15 любого, но не превосходящего hl значения. Устройство технологично, имеет небольшие размеры, высокие эксплуатационные качества и может найти широкие применение в волоконно-оптических рд системах связи.

Устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов Устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов Устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов Устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к метрологическим средствам определения на геополигоне разрешающей способности бортовой самолетной ИК-аппаратуры наблюдения линейного сканирования и может быть использовано в оптико-механической промышленности

Изобретение относится к способу контроля лежащей между световодным блоком подключения, в частности абонентским вводом на стороне станции коммутации, и определенным пассивным оптическим стыком части оптической широкополосной соединительной линии, в частности абонентской линии, согласно которому от световодного блока подключения передают оптический Downstream-сигнал, образованный из подлежащего передаче по оптической широкополосной соединительной линии в Downstream-направлении информационного сигнала и двоичного сигнала псевдослучайного шума; от пассивного оптического стыка передают небольшую часть оптического Downstream-сигнала обратно в Upstream-направлении к световодному блоку подключения, где его в предусмотренном там оптическом приемнике, в частности, вместе с отраженными на прочих местах отражения оптической широкополосной соединительной линии составляющими оптического Downstream-сигнала и принятым по оптической широкополосной соединительной линии оптическим Upstream-сигналом преобразуют в электрический сигнал; и содержащийся там отраженный сигнал контроля оценивают относительно его отражения на пассивном оптическом стыке, в то время как названный электрический сигнал, а также задержанный на промежуток времени задержки, который соответствует времени прохождения сигнала на широкополосной соединительной линии от световодного блока подключения к пассивному оптическому стыку и обратно, двоичный сигнал псевдослучайного шума подводят к содержащему умножитель с последующим интегрирующим устройством коррелятору сигнала, амплитуду выходного сигнала которого с учетом времени прохождения сигнала контролируют на появление составляющей двоичного сигнала псевдослучайного шума, отраженной от пассивного стыка; этот способ отличается согласно изобретению тем, что необходимый на стороне передачи двоичный сигнал псевдослучайного шума и подводимый к коррелятору задержанный по времени двоичный сигнал псевдослучайного шума создают двумя отдельными генераторами псевдослучайного шума с соответственно различными стартовыми параметрами

Изобретение относится к аппаратам для определения повреждения на судне, например, корпусе судна, содержащим распределенную систему оптических волокон, расположенных вблизи корпуса судна, причем указанные оптические волокна присоединены к центральному блоку, приспособленному для определения характеристик оптических волокон на режиме пропускания света для определения повреждения корпуса судна

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места повреждения оптического кабеля и, в частности, для определения расстояния до места повреждения оболочки оптического волокна, для оценки зоны повреждения кабельной линии, длины кабельной вставки

Изобретение относится к волоконной оптике и промышленно применимо в волоконных коллиматорах излучения, устройствах стыковки волоконных световодов, спектральных фильтрах, оптических изоляторах и датчиках физических величин

Устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов

Наверх