Устройство для коррекции дисперсии мод волоконных световодов

. ООИЧЮЮеюик. РЕСПУБЛИН САНИЕ ИЗОБРЕТЕН СТВУ юл. В и С, 8) Соколов ША 11 3969016,ик.1975.В 3777149, кл(54)(57) УСТР Д 1 С 1 ЖРСИИ МОД содержащее фо которых соеди лей фототока тем, чтос ц ни коррекции ДЛЯ КОРРЕКЦИИННЫХ. СВЕТОВОДОВ,торы, выходывходами усилите.".и ч а ю щ е е с яеличения степещения потерь ены о телью ум ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСНОМУ СВИД,ЯО 1138680 А 51) С 01 М 11/00; С 02 В 6/ световой мощности, в него введеныпоследовательно расположенные наоптической оси, проходящей черезцентр выходного торца корректируемого волоконного световода, коллимирующая линза, набор жгутов волоконныхсветоводов различной длины, входныеторцы которых укреплены в одной плоскости, расположенной перпендикулярнооптической оси, непосредственно залинзой и представляют собой концентрические кольца, центр которых расположен на оптической оси, причемвыходные. торцы. жгутов оптическисопряжены с фотодетекторами, авыходы усилителей фототока объединены в одну общую электрическую цепь,138680 1Изобретение относится к волоконнолоптическим средствам связи и можетбыть использовано в волоконно-оптических системах различного назначения,Известно устройство, с помощьюкоторого производится смешение высших и низших направляемых мод, представляющее собой короткие отрезкисветоводов, деформированные либо спомощью механических воздействий, Олибо с помощью неоднородного электрического поля, изменяющего показательпредомления сердцевины отрезка волоконного световода вдоль его оси 1.Геометрические неоднородности,вызываемые внешними воздействиямии приводящие к связи мод световода,обуславливают неизбежные дополнительные потери световой энергии, чтоявляется серьезным недостатком корректоров дисперсии мод.Наиболее близким к предлагаемомуявляется корректор дисперсии мод,содержащий последовательно расположенные после выходного торца, корректируемого волоконного световоданабор фотодетекторов, усилителифототока и линии задержки, электрические выходы которых объединены вобщую электрическую цепь2 .30Излучение каждой отдельной модовой группы корректируемого волоконно.го световода попадает на определенныйфотодетектор .набора и, после преобразования в электрический сигнал задерживается на определенный промежуток времени таким образом, чтобысигналы, переносимые всеми модовымигруппами, .приходили на выход устройства одновременно,Недостатками известного устройст 40ва является малая величина достижи-,мой коррекции сигнала и большие потери световой мощности.Цель изобретения - увеличениестепени коррекции сигнала и уменьше 45ние потерь световой мощности вустройстве.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для коррекциидисперсии мод волоконных световодов,содержащее фотодетекторы, выходыкоторых соединены с входами усилителей фототока, введены последовательно расположенные на оптической оси,проходящей через центр выходного тор.:.ца корректируемого волоконного световода коллимирующая линза, наборжгутов 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 кана. лов(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 волоконныхсветоводов осуществляется и задерж.ка различных модовых групп на определенные временные интервалы, что приводит к выравниванию времени распространения различных модовых групп,На фиг. 1 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 10. Выходом устройства являются клеммы 11, соединенные с сопротивлением 1 О.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 торцаразличными модовыми группами с различной скоростью выходной сигналимеет видгде ф - световая мощность, переносимая-й модовой группой (модой );т - разность времен приходавысшей и низшей мод;Т - время задержки, обусловленное конечностью скорости распространения световых волн в корректируемом волоконном световоде. Величины т и 7 определяются из5формул/ Г Еап.Чгр 2Е (ф = с ) (21Сгде Е - длина корректируемого волоконного световода;и, - показатель преломления1сердцевины этого световода;Ь - коэффициент "ступенчатости" "С - скорость света в вакууме;Ч - групповая скорость распростгрранения световых волн в корректируемом волоконном световоде;0 - полнбе число мод, могущихраспространяться в этомсветоводе.Световая мощность, переносимая -й модой, излучается из выходного торца 2 корректируемого волоконного13868 О световода в виде полого конуса свето вых лучей с углами при вершине 6; ,. : сц с у ис 5 Л Ыс й . щ Г 2(иу (ь 1(1 с 10 где Йс - диаметр сердцевины корректируемого волоконного свето- вода; 3- длина волны светового излучения, распространяющегося 5 в этом световоде,После прохождения воздушного промежутка протяженностью Е ( где Г - фокусное расстояние линзы 1 и пространственно-угловое распределение 20 этой линзы световой мощности для отдельных мод приобретает вид полых цилиндров, максимальные и минимальные диаметры которых находятся из соотношенийй 25 Р, .:ггв-д Э; щ(= 2 Р 0; ,+Ос, (Ф 1 где Я, , и Я, определяются формулами(31.Жгуты 4 волоконных световодов собирают оптическую мощность, переноси мую отдельной -й модовой группой, состоящей из й= 81 щ мод, Для этого их входная плоскость 5 расположена за линзой и выполнена в виде концентрических колец, диаметры которых 40 имеют следующие размеры:Л Р,т 2 Р 1 // " Г 2(г 1 Мдс 45 ( а 2 Е( с "2/ Й 1дсгде г принимает значения 1,2а. 50 Длина каждого жгута 4 выбирается таким образом, чтобы модовы группы распространяющиеся в каждом иэ ш жгутов, приходили в выходную плоскость каждого иэ жгутов одновременно. 55 Нетрудно показать, что условие одновременности прихода модовых групп к выходным плоскостям жгутов корректора будет выполнено, если длина,11386801 а 1- -г 2 ю Составитель Л.МухинаРедактор Е.Лушникова Техред М.Кузьма Корректор В.Бутяга Заказ 10678/32 Тираж 89 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж,Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 отдельного г -го жгута. удовлетворяет,соотношению где 1 - некоторая постоянная величина, выбираемая из соображений удобства конструктивного выполнения устройства.В выходной плоскости 7 корректора оптический сигнал имеет вид,Сравнение выражений (1)и (7)показырвет, что сигнал на выходе корректо-. ра имеет в в раз меньшие частотные искажения, т.е, степень коррекции предлагаемого устройства равна м Набор фотодетекторов 6 осуществляет 5 фотон-электронное преобразованиеоптических сигналов, снимаемых с отдельных волоконных жгутов корректора в электрические сигналы, которые затем усиливаются усилителями фотото ка 8 и суммируются в выходной электрической цепи 9.В предлагаемом устройстве несуществует никаких принципиальных ограничений для увеличения в до 15 любого, но не превосходящего й значения. Устройство технологично, имеет небольшие размеры, высокие эксплуатационные качества и может найти широкие применение в волоконно-оптических ро системах связи.