RU231315U1

RU231315U1 - OPTICAL SPLITTER

Info

Publication number: RU231315U1
Application number: RU2024108181U
Authority: RU
Inventors: Артём Николаевич Волченко; Анастасия Борисовна Кузина; Василий Анатольевич Малышев; Денис Николаевич Шевченко; Вадим Викторович Кокотков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Би Питрон"
Filing date: 2024-03-27
Publication date: 2025-01-23

Abstract

Полезная модель относится к волоконно-оптическим разветвительным устройствам и может быть использована в волоконно-оптических сетях информационного обмена для разделения оптических пучков. Заявляемый оптический разветвитель для разделения оптических пучков содержит размещенные в едином корпусе входной оптический порт, оптический делитель и выходные оптические порты. Оптический делитель реализован по технологии оптической интеграции плоской волноводной схемы методом фотолитографии и состоит из кварцевой подложки с нанесенным отражающим слоем-оболочкой, на который наносится материал волновода, на котором впоследствии формируется маска для травления. Далее происходит травление отражающего слоя. В результате получается система волноводов-дорожек. На следующем этапе наносится второй отражающий слой. Структура делителя становится схожа с простым оптическим волокном, где отражающий слой - оболочка волокна, а вытравленные «дорожки» - сердцевина волокна. На подготовленный таким образом делитель наносится подходящий герметик, которым, например, в частном случае исполнения может быть лак. Для создания оптических выводов, к концам вытравленных «дорожек» присоединяются, например, в частном случае исполнения путем склейки, оптические волокна. Оптический делитель так же может быть реализован на базе традиционного сварного биконического конуса. Для создания которого два волокна с удаленными внешними оболочками (лак, пластиковый буфер) сплавляют в четырехполюсник с двумя входами и двумя выходами (2:2). Далее один из входов «заглушают» безотражательным методом, чтобы получить делитель 1:2.

The utility model relates to fiber-optic splitters and can be used in fiber-optic information exchange networks for splitting optical beams. The claimed optical splitter for splitting optical beams contains an input optical port, an optical splitter and output optical ports located in a single housing. The optical splitter is implemented using the technology of optical integration of a flat waveguide circuit using the photolithography method and consists of a quartz substrate with a coated reflective layer-shell, onto which a waveguide material is applied, on which an etching mask is subsequently formed. Then the reflective layer is etched. The result is a system of waveguide tracks. At the next stage, a second reflective layer is applied. The structure of the splitter becomes similar to a simple optical fiber, where the reflective layer is the fiber shell, and the etched "tracks" are the fiber core. A suitable sealant is applied to the splitter prepared in this way, which, for example, in a particular case of execution can be varnish. To create optical leads, optical fibers are attached to the ends of the etched "tracks", for example, in the particular case of execution by gluing. An optical splitter can also be implemented on the basis of a traditional welded biconical cone. To create it, two fibers with removed outer shells (varnish, plastic buffer) are fused into a four-terminal network with two inputs and two outputs (2:2). Then one of the inputs is "muffled" by a non-reflective method to obtain a 1:2 splitter.

Description

Полезная модель относится к волоконно-оптическим разветвительным устройствам и может быть использована в волоконно-оптических сетях информационного обмена для разделения оптических пучков.The utility model relates to fiber-optic branching devices and can be used in fiber-optic information exchange networks for splitting optical beams.

Древовидный разветвитель осуществляет расщепление одного оптического сигнала на несколько выходных или выполняет обратную функцию объединения нескольких сигналов в один выходной. Обычно древовидные разветвители распределяют мощность в равной степени между всеми выходными полюсами. Для древовидных разветвите лей число входных полюсов равно 1, а число выходных полюсов составляет от 2-64. Большинство древовидных разветвителей двунаправленные, поэтому они могут выполнять функции объединения сигналов. Передаточные параметры для разных выходных полюсов разветвителя стремятся делать более близкими друг к другу.A tree splitter splits one optical signal into several output signals or performs the reverse function of combining several signals into one output signal. Tree splitters usually distribute power equally between all output poles. For tree splitters, the number of input poles is 1, and the number of output poles is from 2-64. Most tree splitters are bidirectional, so they can perform signal combining functions. The transfer parameters for different output poles of the splitter tend to be closer to each other.

В волоконно-оптической технике возникают задачи отвода части оптического излучения из основного канала передачи, а также разделения или объединения потоков оптического излучения. Такие задачи решаются с помощью оптических разветвителей.In fiber-optic technology, problems arise of diverting part of the optical radiation from the main transmission channel, as well as dividing or combining optical radiation flows. Such problems are solved using optical splitters.

Из патента RU 2776092 известен оптический разветвитель сферической формы, изготовленный из кварцевого стекла с показателем преломления n=1,46-1,49. Разветвитель состоит из двух частей сферы с плоскими полированными поверхностями с нанесенным на их внешнюю сферическую поверхность отражающим покрытием, при этом каждая часть сферы включает отражающие зеркальные экраны с площадями, не позволяющими излучению от входных волоконных световодов напрямую взаимодействовать с выходными волоконными световодами. Полированные плоские части сферы соединены с помощью клея, имеющего такой же показатель преломления, что и кварцевое стекло, и полностью покрыты после склеивания таким же отражающим покрытием, что и отражающие зеркальные экраны.A spherical optical splitter made of quartz glass with a refractive index of n=1.46-1.49 is known from patent RU 2776092. The splitter consists of two parts of a sphere with flat polished surfaces with a reflective coating applied to their outer spherical surface, wherein each part of the sphere includes reflective mirror screens with areas that do not allow radiation from the input fiber optics to directly interact with the output fiber optics. The polished flat parts of the sphere are connected using glue that has the same refractive index as the quartz glass, and are completely covered after gluing with the same reflective coating as the reflective mirror screens.

Также из RU 222877 известен оптический разветвитель [прототип] для разделения оптических пучков включающий в себя входной порт для приема входного пучка, делитель мощности, представляющий собой объемную трехмерную структуру, включающую сегменты возмущений с различными показателями преломления, выходные порты для вывода выходных пучков, при этом выходные порты разнесены в поперечном сечении выходной поверхности объемной трехмерной структуры с образованием многоугольника.Also known from RU 222877 is an optical splitter [prototype] for dividing optical beams, including an input port for receiving the input beam, a power divider, which is a three-dimensional volumetric structure, including segments of disturbances with different refractive indices, output ports for outputting output beams, wherein the output ports are spaced apart in the cross-section of the output surface of the three-dimensional volumetric structure to form a polygon.

Известные RU 2776092 и RU 222877 не имеют корпуса для защиты от внешних воздействий вследствие этого могут быть применены только в лабораторных условиях.The well-known RU 2776092 and RU 222877 do not have a housing for protection from external influences, and therefore can only be used in laboratory conditions.

RU 222877 из-за своих габаритов достаточно дорог в изготовлении, и в целом устройство слабо защищено от внешнего воздействия. Так же имеет более высокие показатели потерь мощности выходного сигнала по сравнению с входным.RU 222877 is quite expensive to manufacture due to its dimensions, and the device is generally poorly protected from external influences. It also has higher output signal power loss rates compared to the input signal.

Задача, решаемая заявляемым устройством, заключается в разработке оптического разветвителя для разделения оптических пучков с увеличенным числом выходных портов с минимальными потерями, при этом устройство оптического разветвителя должно отвечать повышенным требованиям механических и климатических воздействий.The problem solved by the claimed device is to develop an optical splitter for dividing optical beams with an increased number of output ports with minimal losses, while the optical splitter device must meet increased requirements for mechanical and climatic influences.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в более стабильных и точных оптическими характеристиками по сравнению с известными RU 2776092 и RU 222 877. Также устройство демонстрирует стабильность разделенного оптического излучения на выходных полюсах. Кроме того, устройство слабо подвержено воздействию внешних негативных факторов, таких как температура, агрессивная среда и т.д.The technical result of the claimed utility model consists in more stable and precise optical characteristics compared to the known RU 2776092 and RU 222 877. The device also demonstrates the stability of the divided optical radiation at the output poles. In addition, the device is weakly susceptible to the influence of external negative factors, such as temperature, aggressive environment, etc.

Для решения поставленной задачи разработан оптический разветвитель для разделения оптических пучков, содержащий размещенные в едином корпусе входной оптический порт, оптический делитель и выходные оптические порты. Оптический делитель реализован по технологии оптической интеграции плоской волноводной схемы методом фотолитографии и состоит из кварцевой подложки с нанесенным отражающим слоем-оболочкой, на который наносится материал волновода, на котором впоследствии формируется маска для травления. Далее происходит травление отражающего слоя. В результате получается система волноводов-дорожек. На следующем этапе наносится второй отражающий слой. Структура делителя становится схожа с простым оптическим волокном, где отражающий слой - оболочка волокна, а вытравленные «дорожки» - сердцевина волокна. На подготовленный таким образом делитель наносится подходящий герметизирующий материал или покрытие, которым, например, в частном случае исполнения может быть лак. Герметизирующее покрытие служит для повышения параметров стойкости оптического разветвителя к внешним воздействующим факторам. Для создания оптических выводов, к концам вытравленных «дорожек» присоединяются, например, в частном случае исполнения путем склейки, оптические волокна.To solve the problem, an optical splitter for dividing optical beams was developed, which contains an input optical port, an optical splitter and output optical ports located in a single housing. The optical splitter is implemented using the technology of optical integration of a flat waveguide circuit using the photolithography method and consists of a quartz substrate with a coated reflective layer-shell, onto which the waveguide material is applied, on which an etching mask is subsequently formed. Then the reflective layer is etched. As a result, a system of waveguide tracks is obtained. At the next stage, the second reflective layer is applied. The structure of the splitter becomes similar to a simple optical fiber, where the reflective layer is the fiber shell, and the etched "tracks" are the fiber core. A suitable sealing material or coating is applied to the splitter prepared in this way, which, for example, in a particular case of execution can be varnish. The sealing coating serves to increase the parameters of resistance of the optical splitter to external influencing factors. To create optical leads, optical fibers are attached to the ends of the etched “paths”, for example, in the particular case of execution by gluing.

Оптический делитель в частном варианте исполнения так же может быть реализован на базе традиционного сварного биконического конуса. Для создания которого, два волокна с удаленными внешними оболочками (лак, пластиковый буфер) сплавляют в четырехполюсник с двумя входами и двумя выходами (2:2). Далее один из входов «заглушают» безотражательным методом, чтобы получить делитель 1:2.An optical splitter in a particular version can also be implemented on the basis of a traditional welded biconical cone. To create it, two fibers with removed outer shells (varnish, plastic buffer) are fused into a four-terminal with two inputs and two outputs (2:2). Then one of the inputs is "muffled" by a non-reflective method to obtain a 1:2 splitter.

Входные и выходные оптические порты могут представлять собой простое оптическое волокно, как указано выше, или быть дополнительно оборудованы любым типом оконечного оптического соединения, например, блочного типа или любого другого.The input and output optical ports may be simple optical fiber as specified above, or be additionally equipped with any type of terminating optical connection, such as a block type or any other.

Заявляемый оптический разветвитель имеет древовидную топологию с вариациями распределения мощности входного оптического излучения. Ветвление может быть 1:2; 1:4 и до 1:64. Необходимое количество выводов достигается комбинацией простейших-делителей 1:2.The claimed optical splitter has a tree topology with variations in the distribution of the input optical radiation power. The branching can be 1:2; 1:4 and up to 1:64. The required number of outputs is achieved by a combination of the simplest 1:2 splitters.

Процент деления входного оптического излучения может быть как равномерным делением пропорционально 50% на 50%, или 25% на 25% на 25% на 25%, так и неравномерным делением, например, 85% на 15%.The division percentage of the input optical radiation can be either a uniform division proportional to 50% by 50%, or 25% by 25% by 25% by 25%, or an uneven division, for example, 85% by 15%.

Корпус устройства выполнен из нержавеющей стали или аналогичного конструктивного материала стойкого к внешним воздействующим факторам.The body of the device is made of stainless steel or similar structural material resistant to external influences.

Для крепления оптического разветвителя к различным конструкциям в корпусе предусмотрены сквозные отверстия.The housing has through holes for attaching the optical splitter to various structures.

Рабочая длина волны разветвителя составляет 850-1650 нм, что определяется рабочей длиной волны используемого оптического волокна.The operating wavelength of the splitter is 850-1650 nm, which is determined by the operating wavelength of the optical fiber used.

Заявляемый оптический разветвитель благодаря особой конструкции оптического делителя работоспособен при повышенной рабочей температуре до плюс 85°С и пониженной рабочей температуре до минус 50°С; а также при воздействии синусоидальной вибрации, механическим ударам многократного действия, солнечном излучении, атмосферным выпадающим осадкам и соляном (морском) тумане.The claimed optical splitter, due to the special design of the optical splitter, is operational at elevated operating temperatures of up to plus 85°C and reduced operating temperatures of up to minus 50°C; as well as when exposed to sinusoidal vibration, repeated mechanical impacts, solar radiation, atmospheric precipitation and salt (sea) fog.

Заявляемое устройство продемонстрировано на фигурах 1 и 2, где наThe claimed device is demonstrated in Figures 1 and 2, where

фиг. 1 изображен общий вид оптического разветвителя с блочными окончаниями, а наFig. 1 shows a general view of an optical splitter with block ends, and

фиг. 2 изображен общий вид оптического разветвителя с портами в виде оптического волокна.Fig. 2 shows a general view of an optical splitter with ports in the form of optical fiber.

Оптический разветвитель, представленный на фиг. 1, состоит из заключенного в корпус 4 оптического делителя 1, входного оптического разъема 2 и выходных оптических разъемов 3.The optical splitter shown in Fig. 1 consists of an optical splitter 1 enclosed in a housing 4, an input optical connector 2 and output optical connectors 3.

Оптический разветвитель, представленный на фиг. 2, состоит из заключенного в корпус 4 оптического делителя 1, входного оптического порта 5 и выходных оптических портов 6.The optical splitter shown in Fig. 2 consists of an optical splitter 1 enclosed in a housing 4, an input optical port 5 and output optical ports 6.

Работает устройство следующим образом. Оптическое излучение через входной оптический разъем 2 или порт 5 поступает на оптический делитель 1, проходя через который сигнал делится в соответствии с заданным коэффициентом деления. На выходных оптических разъемах 3 или портах 6 детектируется оптическое излучение с потерями, относительно мощности входного излучения, согласно схеме распределения мощности. Внешнего электропитания оптический разветвитель не требует.The device operates as follows. Optical radiation through the input optical connector 2 or port 5 enters the optical splitter 1, passing through which the signal is divided in accordance with the specified division coefficient. At the output optical connectors 3 or ports 6, optical radiation with losses is detected, relative to the power of the input radiation, according to the power distribution scheme. The optical splitter does not require external power supply.

Claims

1. An optical splitter for separating optical beams, comprising an input optical port, an optical splitter and output optical ports located in a single housing, wherein the optical splitter consists of a quartz substrate with a first reflective layer on which a waveguide material is applied, made with the possibility of subsequent etching with the formation of waveguide tracks, and a second reflective layer covering the first reflective layer, wherein the connection of the reflective layers is made hermetically sealed, and the input and output optical ports are formed by connecting an optical fiber to the waveguide tracks.

2. An optical splitter according to item 1, characterized in that it is implemented on the basis of a matrix manufactured using optical integration technology, or on the basis of a traditional welded biconical cone.

3. An optical splitter according to item 1, characterized in that the optical splitter is additionally coated with a sealing material.

4. An optical splitter according to paragraph 1, characterized in that the optical ports can additionally be equipped with any type of end optical connection.

5. An optical splitter according to item 4, characterized in that the final optical connection is a block-type connection.