Волоконно-оптическое устройство управления световым потоком

 

Изобретение относится к световодам, в частности к устройствам для регулирования светового потока при передаче его по оптическим волокнам, и позволяет расширить функциональные возможности путем обеспечения регулирования распределения светового поля по сечению светового потока. Оптический сопрягающий узел между волокнами 5 и 6 содержит линзы 7 и 8, в полости 14 между которым размещено электрохромное вещество 15. Электроды 9 и 10 выполнены прозрачными на рабочих поверхностях линз 7 и 8. Показатель преломления линз 7 и 8 соответствует показателю преломления электрохромного вещества 15. 7 з.п.ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (юцю G 02 В 6/26

ГОСУДАРСТВЕ t0fbl A КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. J (Л

1Á Я rs 1g у7

0с V

О (Ь (Л о (21) 4630248/10 (22) 30.12.88 (46) 15.08.91. Бюл, М 30 (72) В,И,Аджалов, В.В.Белов, С.А.Дмитриев, О.В.Зимин, С,С.Филатов, Е.П,Шебанин и Ю.B.Øóëåâ (53) 535.89 (088.8) (56) Заявка Франции Ф 2336694, кл. 6 02 В 5/14, опублик. 1977.

Патент США Я 4245883. кл. 350/96.14, опублик. 1981. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОВЫМ ПОТОКОМ

„„SU „„1670656 А1 (57) Изобретение относи ся к световодам, в частности к устройствам для регулирования светового потока при передаче его по оптическим волокнам, и позволяет расширить функциональные возможности путем обеспечения регулирования распределения светового поля по сечению светового потока, Оптический сопрягающий узел между волокнами 5 и 6 содержит линзы 7 и 8, в полости 14 между которыми. размещено электрохромное вещество 15. Электроды 9 и 10 выполнены прозрачными нэ рабочих поверхностях линз 7 и 8. Показатель преломления линз 7 и 8 соответствует показателю преломления электрохромного вещества 15. 7 з.п.ф-лы, 6 ил.

1670656

55

Изобре"ение относится к области световодов, в частности к устройствам для регулирования светового потока при передаче

его по оптическим волокнам, в том числе к аттенюаторам, фильтрам мод и т,п.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулирования распределения светового поля по сечению светового потокаа.

На фиг. 1 дана схема устройства с оптическим сопрягающим узлом в виде двух линз; на фиг. 2 — схема для случая разделения полости с электрохромным материалом на две части; на фиг, 3 — схема для устройства с использованием вогнутого зеркала в

его оптическом сопрягающем узле; на фиг.

4 и 5 — схемы устройства при наличии дополнительных электродов; на фиг. 6 — схема при использовании протяженных цилиндрических линз в оптическом сопрягающем узле.

На фиг. 1-6 обозначены: втулки корпусные 1 и 2 и центрирующие 3 и 4 оптические волокна 5 и 6, линзы 7,8, прозрачные электроды 9,10, электрические выводы 11,12, соединительная втулка 13, полость 14, заполненная электрохромным веществом

15, воздушные слои 16, 17, две части 18 и 19 разделенной полости с электрохромным веществом, линзы 20, 21, воздушный слой

22, взаимно перпендикулярные прозрачные электроды 23 и 24, электроды 25 и 26, полость 27 с электрохромным веществом 28, оптические волокна 29, электрод 30, вогнутое зеркало с электродом 31, граданы 32, 33, полость с электрохромным веществом 34, оптические волокна 35, 36, прозрачные электроды 37, 38, дополнительные кольцевые электроды 39, дополнительные электроды в виде полос 40, выводы 41, 42, корпусные детали 43, оптические волокна

44, 45, цилиндрические линзы 46, 47, прозрачные электроды 48, выводы 49, прокладка 50, полость с электрохромным веществом 51, воздушный слой 52, прикатодная область 53, выводы 54, 55, локальные окрашенные зоны 56 и 57.

Показатели преломления материала линз 7, 8 и электрохромного вещества 15 выбраны одинаковыми, Полости 14, 18, 19, 27, 34, 51 могут быть соединены с резервуаром электрохромного вещества, что обеспечит увеличенный ресурс устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на прозрачные электроды 9, 10 бесцветные дикатионы злектрохромного вещества 15 обратимо восстанавливаются до окрашенных катион-радикалов, В результате прохождения

45 тока через окисли тел ьно-восстан овител ьную систему активные вещества при электродах при отдаче либо при присоединении электронов изменяют спектр поглощения.

Продукты окисления и восстановления диффундируют в глубьi. раствора, где происходит рекомбинация между окисленной и восстановленной формами. Наличие у ионрадикалов электрических зарядов препятствует сближению и является причиной их повышенной стабильности, Поскольку молекулы таких ион-радикалов состоят из нескольких сопряженных ароматических колец, неспаренный электрон равномерно делокализован по всей молекуле, что и является причиной появления окраски. Часть фотонов, испускаемых, например, оптически л волокном 5, проходя через полость 14 с электрохромным вещь твом 15, абсорбируется образовавшимися центрами окраски в виде окрашенных катион-радикалов, Количество образующихся таким образом центров окраски экспоненциально возрастает с увеличением прилагаемого к электродам 9 и

10 электрического напряжения, что эквивалентно увеличению оптической плотности электрохромного вещества 15 или величины вводимого оптического ослабления. Далее пучок оптического излучения фокусируется на торце оптического волокна 6 и вводится в него. Элемент, состоящий из линз 7, 8 с нанесенными на их плоские поверхности электродами 9, 10 и полости 14 с электрохромным веществом 15, представляет собой цельный функциональный компонент — двояковыпуклую линзу, которая в сочетании с воздушными слоями 16, 17 действует как соединительная фокусирующая система, т.е. система, свойства которой позволяют преобразовать падающий на нее от одного волоконно-оптического компонента входной поток оптического излучения по закону преломления в выходной поток и эффективно вводить его в другой волоконно-оптический компонент и на этой основе соединять волоконно-оптические компоненты (в данном случае оптические волокна 5, 6). Таким образом, волоконно-оптическое устройство управления световым потоком, выполненное в соответствии с фиг. 1, способно выполнять функцию регулируемого ослабления или модуляции проходящего оптического излучения. В случае, когда распределение оптической мощности в сечении проходящего пучка подчиняется, например, гауссовому закону, выполнение электродов 9, 10 в виде слоя металла с удельным сопротивлением, возрастающим в направлении от onтической оси к краям также по гауссовому закону, позволяет получить равномерное

1670656 распределение оптической мощности в сечении выходного пучка. Конструктивное исполнение электродов 9, 10 в виде отдельных колец, концентрически сходящихся к центру оптической оси и повторяющих картину 5 мод в сечении пучка проходящего оптического излучения, позволяет реализовать функци;о управления модами путем приложения к отдельным электродам 9, 10 регулируемых электрических напряжений. 10

Для случая фиг. 2 возможно регулирование в двух спектральных диапазонах при наличии различных электрохромных веществ 18 и 19, а также умножение коэффициента ослабления благодаря каскадному 15 построению узла, сопрягающего оптические волокна.

Для случая фиг, 3 также наблюдается умножение эффекта, поскольку окрашенная прикатодная:область 53 (образуется при 20 подаче отрицательного напряжения на электрод 31 по отношению к электроду 30) дважды проходится световыми лучами.

Для случая фиг, 4 и 5, где введены дополнительные электроды 39 и 40, обеспечи- 25 вается дополнительная регулировка светового потока за счет возникновения локальных окрашенных зон 56 и 57.

Для случая фиг. 6 возможно регулирование частей светового потока, разделенного 30 по отдельным парам из групп оптических волокон 44 и 45.

Формула изобретения

1. Волоконно-оптическое устройство управления световым потоком, содержащее 35 оптические волокна, их оптический сопрягающий узел с полостью, заполненной электрохромным веществом, и с управляющими электродами на ее границах, о т л и ч а ющ е е с я тем, что. с целью расширения 40 функциональных возможностей путем обеспечения регулирования распределения светового поля по сечению светового потока, в оптический сопрягающий узел соосно с оптической осью устройства введен по меньшей мере один коллимирующий элемент, а один из управляющих электродов выполнен на одной из его рабочих поверхностей.

2, Устройство по п.1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что оптический сопрягающий узел содержит два коллимирующих элемента, которые выполнены в виде полулинз, а электроды на их рабочих поверхностях выполнены прозрачными, при этом полость с электрохромным веществом заключена между ними.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оптический сопрягающий узел содержит два коллимирующих элемента, разделяющих полость с электрохромным веществом на две части, при этом коллимирующие элементы выполнены в виде полулинз. а электроды на их рабочих поверхностях выполнены прозрачными.

4. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что коллимирующий элемент выполнен в виде вогнутого зеркала, оптические волокна установлены торцами напротив неге, а второй управляющий электрод размещен в плоскости торцов волокон, 5, Устройство по п,2, отл ича ю щеес я тем, что линзы выполнены цилиндрическими с воэможностью установки по их длине дополнительных оптических волокон, 6. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что линзы выполнены в виде граданов, а полость с электрохромным веществом — в виде цилиндра, на боковой поверхности которого нанесены дополнительные электроды.

7. Устройство по п.6. отл и ч а ю ще ес я тем, что дополнительные электроды выполнены в виде чередующихся колец.

8, Устройство по п.6, отл и ч а ю щеес я тем, что дополнительные электроды выполнены в виде продольных полос.

1670656

1670656

Составитель И.Шилов

Редактор О.Спесивых Техред М.Моргентал Корректор МЛожо

Заказ 2750 Тираж 334 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101