Волоконно-оптическое устройство формирования диаграммы направленности оптического излучения

 

Использование: в оптической связи, локации, лазерной технологии. Сущность изобретения: устройство содержит N одномодовых волоконных каналов, каждый из которых включает входной волоконный световод 1, элемент 2, регулирующий мощность , волоконный световод V, элемент 3 управления длиной оптического пути, выходной волоконный световод 1, выходные концы световодов 1 выполнены плавно сужающимися , соединены в жгут и помещены в фиксирующий материал, образуя элемент 4 суммирования. 1 ил

СОКЗЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I » (s»s G 02 В 6/04

) 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836201/10 (22) 19.04.90 (46) 07.11,92. Бюл. N. 41 (71) Физический институт им. П.Н.Лебедева (72) В.В,Безотосный, А.П.Богатов, П.Г.Елисеев и Х.Х.Кумыков (56) Патент США

N. 4701005, кл, 350 — 96.24, 1987, Патент США

М 4650279, кл. 350 — 94.24, 1987. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: в оптической связи, локации, лазерной технологии, Сущность изобретения: устройство содержит N одномодовых волоконных каналов, каждый из которых включает входной волоконный световод 1, элемент 2, регулирующий мощность, волоконный световод 1, элемент 3 управления длиной оптического пути, выходной волоконный световод 1", выходные концы световодов 1" выполнены плавно сужающимися, соединены в жгут и помещены в Фиксирующий материал, образуя элемент

4 суммирования. 1 ил.

1774305

50

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к конструкции устройств на основе жгутов волоконных световодов, и Может быть использовано для формирования и сканирования диаграммы направленности оптического излучения с расходимостью, близкой к дифракционной. Кроме того, устройство может использоваться в качестве многоканального оптического одномодового разветвителя — коммутатора с контролируемой мощностью и фазовой задержкой в каналах, Известно устройство для обьединения световых пучков (1), в котором для суммирования мощности нескольких световых пучков используются голографическая дифракционная решетка и линза.

Наиболее близким техническим решениам к изобретению является известное устройство (2), в котором входная и выходная апертуры связаны набором одномодовых волоконно-оптических каналов с одинаковой длиной оптического пути, причем каналы фиксированы на входной и выходной апертурах определенным образом, обеспечивающим прием волнового фронта на входной апертуре и формирование сферического волнового фронта на выходной апертуре путем расположения выходных концов одномодовых каналов на сферической поверхности. Для получения сферического волнового фронта на выходной апертуре устройство содержит элементы для управления для коррекции фазы световой волны в каждом из каналов, Данное ус.гройство играет роль фокусатора, работающего на принципе подстройки длины оптического пути в каждом канале. Недостатком устройства является то, что вследствие интерференции между пучками, распространяющимися по отдельным каналам (вкл|очая синфазный режим),фокальное пятно будет неоднородным по интенсивности и уширенным по сравнению с предельным значением, Цель изобретения — формирование диаграммы направленности с расходимостью, близкой к дифракционной, обеспечение сканирования диаграммы направленности и повь|шение выходной MGLUíàñòè.

Устройство содержит К независимых одномодовых оптических KBHBfloB и элементы управления длиной оптического пути в каждом канале, при этом в каждом канале дополнительно установлены элементы, регулирующие мощность, каждый одномодовый оптический канал выполнен в виде волоконного световода, плавно сужающегося на конце, концы волоконных светг>водов соединены в жгут и залиты фиксирующим

40 прозрачным материалом с показателем преломления, равным показателю преломления оболочки волоконного световода, выходной торец жгута выполнен плоским и перпендикулярным оси жгута, причем толщина оболочки фиксирующего прозрачного материала много больше радиуса сердцевины волоконного световода.

Независимое управление мощностью и фазовым сдвигом в каналах дает возможность не только фокусировать излучение, но и формировать и сканировать разнообразные формы диаграммы направленности, включая однолепестковую с расходимостью, близкой к дифракционной, Кроме того, имеется возможность исправления аберрацией, вносимых оптическими системами, осуществляющими преобразование пучка, формируемого устройством.

На чертеже изображена блок-схема устройства, содер>кащего И одномодовых волоконных каналов, каждый из которых включает элемент, регулирующий мощность, — усилитель 2, состыкованный с одномодовыми волоконными световодами 1 и 1, элемент 3 управления длиной оптического пути, Выходные концы. волокон 1" выполнены сужающимися, соединены в жгут и помещены в прозрачный фиксирующий материал, образуя элемент 4 суммирования.

Устройство работает следующим образом, На вход элементов 2 регулировки мощности подается по волокнам 1 оптический сигнал от задающего генератора (одномодового лазера). На выходе усилительных элементов 2 сигналы в волокнах 1 корректируются о фазе элементами 3 и направляются волокнами 1" в элемент 4 суммирования. На выходе сумматора 4 формируется диаграмма направленности с расходимостью, близкой к дифракционной.

Регулируя фазовый сдвиг в каналах элементами 3, можно наклонять волновой фронт излучения на выходе устройства и. таким образом, сканировать диаграмму направленности, Работа усилителей компенсирует потери на согласование элементов устройства с волокнами и усиливает выходную мощность в канале, поступающую по волокну l" на вход сумматора 4, Таким образом, вы".oäíàë мощность на выходе сумматора 4 возрастает, Конкретный пример выполнения устройства. Спектральный диапазон il, = 0,8 мкм, диаметр сердцевины волокна 4, 5 мкм, диаметр оболочки 125 мкм, количество волокон N = 7, сужающиеся части находятся в плотной гексагональной упаковке, Фазовращающими элементами являются пьезоке1774305

Составитель А, Шмалько

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С. Пекарь

Редактор С. Кулакова

Заказ 392 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101 рамические стержни. закрепленные на волокнах, мощность в каналах регулирования полупроводниковыми инжекционными усилителями. В данном случае наиболее благоприятная длина участка сужения - 3 см. B режиме фазовой синхронизации каналов при диаметре сердцевины волоконных световодов на выходном торце устройства, равном 1,35 мкм, более 95% выходной мощности сосредоточено в центральном лепестке диаграммы направленности, причем расходимость лепестка превышает дифракционную не более чем на 60, Формула изобретения

Волоконно-оптическое устройство формирования диаграммы направленности оптического излучения, содержащее N независимых одномодовых оптических каналов и элементы управления длиной оптического пути в каждом канале, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью формирования диаграммы направленности с расходимостью, близкой к дифракционной, возможностью обеспечения сканирования диаграммы

5 направленности и повышения выходной мощности, в каждом канале дополнительно установлены элементы, регулирующие мощность, каждый одноименный оптический канал выполнен в виде волоконного

10 световода, плавно сужающегося на конце, концы волоконных световодов соединены в жгут и залиты фиксирующим прозрачным материалом с показателем преломления, равным показателю преломления оболочки

15 волоконного световода, выходной торец жгута выполнен плоским и перпендикулярным оси жгута, причем толщина оболочки фиксирующего прозрачного материала много больше радиуса сердцевины волоконного

20 световода.