Принцип дії волоконно-оптичного атенюатора

Пристрій працює наступним чином. В початковому положенні оптичне волокно 10 зафіксоване затискачами 4 та знаходиться (під дією пружини 3) в спрямленому стані. Штифти 6 при цьому не торкаються своєю нижньою частиною поверхні волокна 10, а поршень 7 займає положення, що не допускає контакту з верхньою частиною штифтів. В такому стані внесене загасання мінімальне (практично дорівнює нулю).

Для збільшення загасання необхідно за допомогою мікрометричного гвинта 8 підвести поршень 7 до приведення його в контакт з верхньою частиною штифта 6, так, щоб під впливом його торцевої поверхні штифт почав переміщуватись в нижнє положення. При цьому нижня частина штифта, вступаючи в контакт з оптичним волокном 10, формує в ньому вигин, дуга якого збільшується з переміщенням поршня 7 та, відповідно, штифта. Внесені втрати також збільшуються, досягаючи максимуму при виході верхньої частини штифта 6 з горизонтального каналу під дією поршня 7. Розміри складових частин пристрою підібрані так, щоб на волокно10 в цей момент не діяли зусилля стискування. Розміри поршня визначаються з умови, щоб його довжина (без торцевої частини) перевищувала довжину ділянки горизонтального каналу з розміщеними в ньому штифтами 6. Внаслідок цього при подальшому переміщенні поршня не тільки зберігається максимальне загасання, що забезпечується першим із штифтів 6 в нижньому положенні, але до нього також додається додаткове за рахунок переміщення другого а потім і третього штифта. Враховуючи, що всі штифти 6 однакові, отримуємо квазілінійну залежність внесеного загасання α від переміщення поршня 7, зображену на рис. 4.11, де х – положення поршня; Δх – переміщення поршня, при якому штифт переходить в крайнє нижнє положення.

Рисунок 4.11- Розрахункова залежність внесеного загасання від переміщення поршня

Для лінеаризації ходу кривої загасання між екстремальними положеннями штифтів 6 відповідним чином підбирається профіль поверхні торця поршня 7. За рахунок вибору кількості штифтів 6 (а тим самим і періодів профільованої поверхні основи 1) можна досягти практично будь яких потрібних рівнів загасання при нульових початкових втратах.

Згідно до цього принципу може бути виготовлений атенюатор на фіксоване значення загасання, для чого використовують стопорний гвинт 9, за допомогою якого фіксується положення мікрометричного гвинта 8 (та відповідно і поршня 7). Таким чином забезпечується фіксоване, наперед задане, значення загасання в лінії після закінчення регулювальних робіт з використанням волоконно-оптичного атенюатора.

Таким чином, запропоноване технічне рішення дозволяє керувати інтенсивністю світлового потоку в лінії при практично нульових початкових та зворотних втратах.

Застосування атенюатора описаної конструкції забезпечує значне спрощення технологічних процесів при побудові систем зв’язку з використанням оптичного кабелю: виключається необхідність в розривах волокна кабелю при підключенні пристрою, завдяки чому відпадає також необхідність з’єднання ВС після проведення робіт (а значить, в лінію не вноситься додаткове загасання за рахунок зварного з’єднання після видалення атенюатора).Досягнутий ефект можна пояснити наступним чином. За допомогою використаної в атенюаторі системи штифтів та профільованої основи формуються періодичні вигини в оптичному волокні лінії зв’язку. На вигині ВС для світлового пучка порушується закон повного внутрішнього відбиття, і частина світлових квантів виходить за межі волокна. Таким чином, на даній ділянці з’являється додаткове (внесене) загасання, рівень якого (залежить від дуги вигину) регулюється зміною положення штифтів, яка призводить до зміни кутового значення φ дуги вигину оптичного волокна (ОВ) при постійному радіусі вигину (рис.4.12).

Рисунок 4.12 - Принцип дії волоконно-оптичного атенюатора

В початковому положенні, коли ВС знаходиться в спрямленому стані, внесене загасання (початкові втрати) дорівнює нулю. В режимі ненульового внесеного загасання зворотні втрати практично дорівнюють нулю, оскільки в оптичному волокні відсутні неоднорідності, що обумовлюють їх появу. При цьому немає необхідності виконувати розрив ВС в лінії для підключення атенюатора, як це вимагалось в конструкціях.

Як видно з характеристик внесених втрат (4.13) експериментального зразка атенюатора, виміряних при двох значеннях довжини хвилі, рівень внесених втрат при нульовому початковому загасанні досягає 70 дБ (подальший його ріст не вимірювавсь внаслідок обмежених можливостей апаратури, що використовувалась). З ростом довжини хвилі λ збільшується крутизна залежності α(Δх), що сприяє прискоренню процесу регулювання загасання для більших значень довжини хвилі при незмінних конструкторсько-технологічних параметрах атенюатора.

Рисунок 4.13 - Експериментальна залежність внесених втрат від переміщення поршня при λ = 1,55 мкм (1) та λ = 1,3 мкм (2).

Поиск по сайту: