RU2807465C1 - Method for removing part of power of optical radiation through side surface of curved optical fibre - Google Patents

Abstract

FIELD: optical fibre systems.

SUBSTANCE: method for removing part of the optical radiation power through the side surface of a curved optical fibre (OF) that can be used to output part of the optical signal from the optical fibre in fibre-optic communication lines. The method consists in placing the OF on the base of a platform with recesses for the OF, which is pressed by a special cylindrical roller made of an elastic, dense material with a given radius and a guide groove. The OF is fixed at the entrance and exit of the device by plates, which ensure stability of the OF located inside the structure. Under the pressure of the cylindrical roller, the OF is bent around it to a given radius for exit of optical radiation through the side surface of the OF and is pressed by adjusting microscrews through the platform to the focusing lenses, which are located at a certain distance and at certain angles on both sides of the centre of deflection of the OF. It is possible to use replaceable cylindrical rollers of different diameters to provide different bending radii of the OF. Identical lenses located on both sides of the centre of the OF deflection are located at focal lengths from the sensitive areas of identical photodetectors, which convert the optical signal into an electrical one, after which further processing of the received signals occurs, and the direction of transmission is determined by the difference in optical power, and by their ratio - signal/noise ratio.

EFFECT: optimization of the output of the minimum level of optical radiation power sufficient to register an information signal; reducing material costs, and standardizing the method for various types of optical fibres.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способам отвода оптического излучения через боковую поверхность волоконного световода (ВС), предпочтительно одномодовых и многомодовых, например, волоконно-оптических линий связи, с возможностью определения в них направления передачи сигналов и отношения сигнал/шум на этапе дифференциального фотопреобразования.The invention relates to methods for removing optical radiation through the side surface of a fiber light guide (FO), preferably single-mode and multimode, for example, fiber-optic communication lines, with the ability to determine the direction of signal transmission and the signal-to-noise ratio in them at the stage of differential photoconversion.

Известен способ ввода-вывода излучения через боковую поверхность изогнутого оптического волокна [1], в котором реализован способ ввода-вывода излучения через боковую поверхность, изогнутого ВС. Этот способ заключается в том, что в пазе первого ролика, имеющего фиксированный радиус, размещают ВС, используют второй ролик, идентичный первому, в пазе которого размещают этот же ВС, который фиксируют на входе и выходе устройства. Затем изгибают ВС вокруг роликов на заданный начальный угол для выхода излучения через боковую поверхность и поджимают его к первому и второму оптическим элементам в виде призм с заданным показателем преломления, после чего выводимое излучение с изогнутых боковых поверхностей ВС фокусируют на входные торцы приемных ВС с помощью градиентных линз, производят регистрацию излучения с помощью оптических приемников, а ввод излучения осуществляют от оптического передатчика, который подключают вместо приемника, на котором отсутствует сигнал, при этом уровень выводимой и вводимой мощности излучения регулируют изменением углов изгиба ВС. Недостатки этого решения: сложно регулируемая хрупкая конструкция с волоконно-оптическими элементами, которая требует высокой точности соблюдения геометрии при юстировке приемного ВС и выводимого излучения; отсутствие адаптации к типу ВС; наличие на отводящем участке ВС промежуточного волоконно-оптического элемента.There is a known method for input-output of radiation through the side surface of a curved optical fiber [1], which implements a method for input-output of radiation through the side surface of a curved optical fiber. This method consists in placing an aircraft in the groove of the first roller, which has a fixed radius, using a second roller, identical to the first, in the groove of which the same aircraft is placed, which is fixed at the input and output of the device. Then the sun is bent around the rollers at a given initial angle for the radiation to exit through the side surface and pressed against the first and second optical elements in the form of prisms with a given refractive index, after which the output radiation from the curved side surfaces of the sun is focused onto the input ends of the receiving sun beams using gradient lenses, the radiation is recorded using optical receivers, and the radiation is input from an optical transmitter, which is connected instead of a receiver at which there is no signal, while the level of output and input radiation power is adjusted by changing the bending angles of the sun. Disadvantages of this solution: difficult to adjust, fragile design with fiber-optic elements, which requires high accuracy of geometry when adjusting the receiving AF and output radiation; lack of adaptation to the type of aircraft; the presence of an intermediate fiber-optic element at the outlet section of the aircraft.

Известен также способ вывода излучения через боковую поверхность изогнутого оптического волокна [2], который заключается в размещении ВС в пазе ролика с диаметром, обеспечивающим заданный радиус изгиба ВС. После этого ВС с роликом поджимается к оптическому элементу с помощью пружины и прижима такой формы, что обеспечивается заданный угол изгиба ВС. Причем показатель преломления оптического элемента близок к показателю преломления защитного покрытия ВС. Оптическое излучение с боковой поверхности ВС в месте изгиба с помощью градиентной линзы вводится в приемное оптическое волокно. Регистрация оптических сигналов может быть осуществлена с помощью оптического приемника, подключенного к выходному торцу ВС с помощью оптического соединителя. Через соединитель и ВС также может быть осуществлен ввод излучения в ВС через его изгиб. Недостатками этого решения являются: необходимость расположения фоточувствительного элемента точно в месте изгиба ВС, что не позволяет в полной мере направлять излучение, отводимое из ВС под углом, на чувствительную площадку фотоприемника; приемное оптическое волокно имеет малую площадь поперечного сечения, что влияет на величину потерь мощности при регистрации сигнала; ролик и установочная платформа не имеют направляющего паза, что приводит к кручению ВС и сложности его однозначной фиксации при изгибе.There is also a known method for outputting radiation through the side surface of a curved optical fiber [2], which consists of placing an optical fiber in a roller groove with a diameter that provides a given bending radius of the optical fiber. After this, the aircraft with the roller is pressed against the optical element using a spring and a clamp of such a shape that the specified angle of bending of the aircraft is ensured. Moreover, the refractive index of the optical element is close to the refractive index of the protective coating of the sun. Optical radiation from the side surface of the aircraft at the bend is introduced into the receiving optical fiber using a gradient lens. Registration of optical signals can be carried out using an optical receiver connected to the output end of the aircraft using an optical connector. Through the connector and the BC, radiation can also be introduced into the BC through its bend. The disadvantages of this solution are: the need to locate the photosensitive element exactly at the bending point of the aircraft, which does not allow the radiation removed from the aircraft at an angle to be fully directed to the sensitive area of the photodetector; the receiving optical fiber has a small cross-sectional area, which affects the amount of power loss when recording a signal; the roller and installation platform do not have a guide groove, which leads to torsion of the aircraft and the difficulty of its unambiguous fixation when bending.

Вышеуказанные способы являются наиболее близкими по технической сущности к заявляемому способу и поэтому выбраны в качестве прототипов.The above methods are the closest in technical essence to the proposed method and are therefore chosen as prototypes.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в расширении возможностей отвода мощности оптического излучения при макроизгибе ВС, относительно приведенных выше способов.The problem to which the claimed invention is aimed is expressed in expanding the possibilities of removing the power of optical radiation during macrobending of an aircraft, relative to the above methods.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в том, что обеспечивается возможность отвода необходимого уровня оптического излучения через боковую поверхность изогнутого ВС, упрощение определения направления передачи сигналов и уровня их мощности, а также унификация способа под одномодовые и многомодовые типы ВС.The technical result obtained when solving the problem is expressed in the fact that it is possible to remove the required level of optical radiation through the side surface of a curved aircraft, simplify the determination of the direction of signal transmission and their power level, as well as unify the method for single-mode and multimode types of aircraft.

Для достижения технического результата способ отвода части мощности оптического излучения через боковую поверхность изогнутого ВС включает формирование изгиба ВС посредством сменных цилиндрических роликов, отличающихся разными радиусами под одномодовые или многомодовые ВС, выполненных из упругого плотного материала, при этом ролик имеет направляющий паз, в котором размещается ВС, фиксируемый на входе и выходе устройства специальными подпружиненными фиксаторами, после чего, путем прижатия ВС сверху вниз цилиндрическим роликом, ВС изгибается в воздухе по направляющему пазу вокруг ролика и поджимается к двум идентичным фоточувствительным элементам, светоизолированным друг от друга и интегрированным в единый корпус с короткофокусными линзами, каждая из которых располагается максимально близко с двух сторон от центра прогиба ВС относительно середины цилиндрического ролика и имеет фокальную плоскость, перпендикулярную оптической оси оптического излучения, выводимого и фокусируемого на чувствительные поверхности соответствующих фотоприемников, причем, зеркальное расположение фотоприемников с микролинзами относительно друг друга позволяет по большему уровню мощности оптического излучения, отведенного из ВС в два фотоприемника, определить направление излучения в ВС, а по отношению сигналов с них - определить отношение сигнал/шум. Кроме того, количество отводимой мощности оптического излучения через боковую поверхность изогнутого ВС может изменяться двумя регулировочными винтами.To achieve a technical result, a method for removing part of the optical radiation power through the side surface of a curved AF includes forming a bend of the AF using replaceable cylindrical rollers, differing in different radii for single-mode or multimode AF, made of elastic dense material, while the roller has a guide groove in which the AF is placed , fixed at the entrance and exit of the device with special spring-loaded clamps, after which, by pressing the sun from top to bottom with a cylindrical roller, the sun is bent in the air along a guide groove around the roller and pressed against two identical photosensitive elements, light-isolated from each other and integrated into a single body with short-focus lenses lenses, each of which is located as close as possible on both sides from the center of the deflection of the sun relative to the middle of the cylindrical roller and has a focal plane perpendicular to the optical axis of optical radiation output and focused on the sensitive surfaces of the corresponding photodetectors, and the mirror arrangement of photodetectors with microlenses relative to each other allows Based on the higher level of power of optical radiation transferred from the sun to two photodetectors, determine the direction of radiation in the sun, and based on the ratio of the signals from them, determine the signal-to-noise ratio. In addition, the amount of optical radiation power output through the side surface of the curved sun can be changed using two adjusting screws.

Признаки «формирование изгиба ВС посредством сменных цилиндрических роликов, отличающихся разными диаметрами под одномодовые или многомодовые ВС» обеспечивают осуществимость способа под два крайних вида ВС, определенных рекомендациями стандарта Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) и Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) для одномодовых ВС типа G652D, G657A1, G657A2, а для многомодовых ВС типа G651.1 50/125 - стандартом IEC 60793-2-60, с радиусами кривизны R, имеющими диаметры сердцевины d, определяемыми выражением:The features of “forming the bending of an aircraft by means of replaceable cylindrical rollers, differing in different diameters for single-mode or multimode aircraft” ensure the feasibility of the method for the two extreme types of aircraft, defined by the recommendations of the standard of the International Telecommunication Union (ITU-T) and the International Electrotechnical Commission (IEC) for single-mode aircraft of the type G652D, G657A1, G657A2, and for multimode aircraft type G651.1 50/125 - according to the IEC 60793-2-60 standard, with radii of curvature R having core diameters d, determined by the expression:

где n₁ - показатель преломления сердцевины ВС, n₂ - показатель преломления его оболочки, связанными с углом начала потерь из ВС который определяется по формуле [3]:where n ₁ is the refractive index of the fiber core, n ₂ is the refractive index of its shell, related to the angle at which losses from the aircraft begin which is determined by the formula [3]:

где r_c - радиус сердцевины ВС, а r_o - радиус оболочки ВС; из этих формул, на основании проведенных экспериментов [4], следует, что оптимальные радиусы изгиба, а, следовательно, радиус цилиндрического ролика для указанных спецификаций одномодовых ОВ составляет 6 мм, для многомодовых ВС - 8 мм, поэтому цилиндрические ролики под одномодовые или многомодовые ВС должны быть сменными на защелке вместе с головной частью устройства.where r _c is the radius of the aircraft core, and r _o is the radius of the aircraft shell; from these formulas, based on the experiments [4], it follows that the optimal bending radii, and, consequently, the radius of the cylindrical roller for the specified specifications of single-mode fiber optics is 6 mm, for multimode fiber optics - 8 mm, therefore, cylindrical rollers for single-mode or multimode fiber optics must be replaceable on a latch together with the head of the device.

Признаки «ролик выполненный из упругого плотного материала, при этом он имеет направляющий паз, в котором размещается ВС, фиксируемый на входе и выходе устройства специальными подпружиненными фиксаторами» позволяют специфицировать способы крепления ВС в направляющий паз между роликом и установочной платформой, что исключает кручение ВС и обеспечивает его однозначную фиксацию при изгибе; определяют материалы сменных цилиндрических роликов, например, из экструзионного пенополистирола XPS CARBON SOLID, тип Б, который не повреждает ВС при макроизгибе и имеет прочность на сжатие при 5% относительной деформации не менее 450 кПа, обеспечивая им упругую деформацию при длительной эксплуатации (ГОСТ 32310-2020 (EN 13164+А.1:2015) от 22 декабря 2020 г. «Изделия из экструзионного пенополистирола, применяемые в строительстве. Технические условия»), а также способ фиксации ВС, например, прижимными планками, аналогичными используемым в стандартных скалывателях ВС и сварочных установках типа AI-9 Hua Xiang Security Store, и, тем самым, совместно с признаком «формирование изгиба ВС посредством сменных цилиндрических роликов, отличающихся разными радиусами под одномодовые или многомодовые ВС», обеспечивают унификацию способа под одномодовые и многомодовые типы ВС с помощью двух сменных цилиндрических роликов определенных радиусов.The characteristics “a roller made of an elastic, dense material, and it has a guide groove in which the aircraft is placed, fixed at the input and output of the device with special spring-loaded clamps” make it possible to specify methods for attaching the aircraft to the guide groove between the roller and the installation platform, which eliminates torsion of the aircraft and ensures its unambiguous fixation when bending; determine the materials of replaceable cylindrical rollers, for example, from extruded polystyrene XPS CARBON SOLID, type B, which does not damage aircraft during macrobending and has a compressive strength at 5% relative deformation of at least 450 kPa, providing them with elastic deformation during long-term operation (GOST 32310- 2020 (EN 13164+A.1:2015) dated December 22, 2020 “Products made of extruded polystyrene foam used in construction. Technical conditions”), as well as a method of fixing the aircraft, for example, with clamping bars similar to those used in standard cleavers and welding installations of type AI-9 Hua Xiang Security Store, and thus, together with the feature “formation of aircraft bending through replaceable cylindrical rollers, differing in different radii for single-mode or multimode aircraft”, provide unification of the method for single-mode and multimode types of aircraft using two replaceable cylindrical rollers of certain radii.

Признаки «прижатия ВС сверху вниз цилиндрическим роликом, ВС изгибается в воздухе по направляющему пазу вокруг ролика» обеспечивают нарушение условия полного внутреннего отражения света в ВС при его макроизгибе с помощью цилиндрических роликов, необходимого для преобразования части направленных мод оптического излучения сердцевины ВС в вытекающие оболочечные моды и последующего отвода их из ВС через его внешнюю оболочку, причем, совместно с признаками «выполненных из упругого плотного материала, при этом ролик имеет направляющий паз, в котором размещается ВС, фиксируемый на входе и выходе устройства специальными пластиковыми подпружиненными фиксаторами» определяют цельность и надежность конструкции.The signs of “pressing the aircraft from top to bottom with a cylindrical roller, the aircraft bends in the air along a guide groove around the roller” ensure a violation of the condition of total internal reflection of light in the aircraft during its macrobending with the help of cylindrical rollers, which is necessary to convert part of the directed modes of optical radiation of the aircraft core into outgoing shell modes and their subsequent removal from the aircraft through its outer shell, and, together with the signs “made of elastic, dense material, the roller has a guide groove in which the aircraft is located, fixed at the inlet and outlet of the device with special plastic spring-loaded clamps” determine integrity and reliability designs.

Признаки «поджимается к двум идентичным фоточувствительным элементам, светоизолированным друг от друга и интегрированным в единый корпус с короткофокусными линзами, каждая из которых располагается максимально близко с двух сторон от центра прогиба ВС относительно середины цилиндрического ролика и имеет фокальную плоскость, перпендикулярную оптической оси оптического излучения, выводимого и фокусируемого на чувствительные поверхности соответствующих фотоприемников» обеспечивают осуществимость способа, поскольку реализуют оптическую дифференциальную схему, невозможную при нарушении идентичности фоточувствительных элементов, которые могут быть выполнены, например, на основе фотодиодных чувствительных площадок одной производственной партии, интегрированных при изготовлении с линзами, что обеспечивает метрологическую выдержанность фокусного расстояния, а расположение линз максимально близко к ВС в двух плоскостях с двух сторон от центра его прогиба относительно середины цилиндрического ролика дает основание считать любое оптическое излучение, выходящее из ВС (сигнальное или соответствующее шумам), слаборасходящимся и фокусируемым апертурой линз, и, следовательно, имеющим минимальные потери в каждой из двух оптических систем «изгиб ВС - линза», а также, за счет световой изоляции перегородкой между двумя фотоприемниками, потоки излучений разделены и независимы по двум оптическим каналам, что повышает качество последующей обработки.Signs “pressed against two identical photosensitive elements, light-isolated from each other and integrated into a single body with short-focus lenses, each of which is located as close as possible on both sides of the center of the sun deflection relative to the middle of the cylindrical roller and has a focal plane perpendicular to the optical axis of the optical radiation, output and focused on the sensitive surfaces of the corresponding photodetectors" ensure the feasibility of the method, since they implement an optical differential circuit that is impossible if the identity of the photosensitive elements is violated, which can be made, for example, on the basis of photodiode sensitive pads of one production batch, integrated with lenses during manufacturing, which ensures metrological consistency of the focal length, and the location of the lenses as close as possible to the AF in two planes on both sides of the center of its deflection relative to the middle of the cylindrical roller gives grounds to consider any optical radiation coming out of the AF (signal or corresponding to noise) as weakly divergent and focused by the lens aperture, and , therefore, having minimal losses in each of the two optical systems “bending BC - lens”, and also, due to the light isolation by the partition between the two photodetectors, the radiation fluxes are separated and independent along two optical channels, which improves the quality of subsequent processing.

Признаки «зеркальное расположение фотоприемников с микролинзами относительно друг друга позволяет по большему уровню мощности оптического излучения, из отведенных в два фотоприемника, определить направление излучения в ВС, а по отношению сигналов с них - определить отношение сигнал/шум» обеспечивают решение задачи упрощения определения направления передачи сигналов и их уровня в линии связи, при этом сигналы имеют высокий информационный уровень, а низкий уровень соответствует дробовому шуму, и, совместно с признаками «поджимается к двум идентичным фоточувствительным элементам, интегрированным в единый корпус с короткофокусными линзами, каждая из которых располагается максимально близко с двух сторон от центра прогиба ВС относительно середины цилиндрического ролика и имеет фокальную плоскость, перпендикулярную оптической оси оптического излучения, выводимого и фокусируемого на чувствительные поверхности соответствующих фотоприемников», обеспечивают осуществимость способа в части упрощения определения направления передачи сигналов и их уровня.The features “the mirror arrangement of photodetectors with microlenses relative to each other makes it possible to determine the direction of radiation in the sun based on the higher level of optical radiation power allocated to two photodetectors, and to determine the signal-to-noise ratio based on the signals from them” provide a solution to the problem of simplifying the determination of the direction of transmission signals and their level in the communication line, while the signals have a high information level, and a low level corresponds to shot noise, and, together with the signs, “is pressed against two identical photosensitive elements integrated into a single housing with short-focus lenses, each of which is located as close as possible on both sides of the center of the deflection of the sun relative to the middle of the cylindrical roller and has a focal plane perpendicular to the optical axis of optical radiation output and focused on the sensitive surfaces of the corresponding photodetectors,” ensure the feasibility of the method in terms of simplifying the determination of the direction of signal transmission and their level.

Признаки «количество отводимого уровня оптического излучения через боковую поверхность изогнутого ВС может изменяться двумя регулировочными винтами» дают возможности одновременной регулировки двух оптических систем «изгиб ВС - линза» винтами с микрометрическим ходом не более 3 мм в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях платформы фотоприемников относительно корпуса устройства, имеющих соответствующие направляющие пазы, что обеспечивает осуществимость способа при смене цилиндрических роликов вместе с головной частью устройства на защелке под два разных вида ВС (одномодовые и многомодовые), а также для подстройки натяжения ВС за счет изменения силы упругости от его прогиба.The signs “the amount of the output level of optical radiation through the side surface of a curved AF can be changed by two adjusting screws” make it possible to simultaneously adjust two optical systems “the bend of an AF - lens” with screws with a micrometric stroke of no more than 3 mm in two mutually perpendicular planes of the photodetector platform relative to the device body , having corresponding guide grooves, which ensures the feasibility of the method when changing cylindrical rollers together with the head part of the device on a latch for two different types of aircraft (single-mode and multimode), as well as for adjusting the tension of the aircraft by changing the elastic force from its deflection.

На фиг.1 показана схема устройства, обеспечивающего реализацию заявленного способа, на фиг.2 - укрупненная схема отвода части мощности оптического излучения из ВС.Figure 1 shows a diagram of a device that ensures the implementation of the claimed method; Figure 2 shows an enlarged diagram of the removal of part of the optical radiation power from the sun.

На чертежах показаны: 1 - ВС, 2 - специальные пазы для вкладываемого ВС, 3 - зажимные пластины, 4 - головная часть, 5 - защелка головной части, 6 - ответная часть, 7 - основание, 8 - направляющий паз, 9 -цилиндрический ролик из плотного материала, 10 - ось вращения, 11 - платформа, на которой располагаются фотоприемники, 12 - фотоприемники, 13 - светоизолирующая перегородка, 14 - микролинзы, 15 - центр прогиба ВС относительно середины цилиндрического ролика, 16 - регулирующие винты, 17 - чувствительные площадки фотоприемников, блок обработки сигналов. Для иллюстрации способа представлено устройство (фиг.1): 1 - ВС, 2 - специальные пазы для вкладываемого ВС, 3 - зажимные пластины, 4 - головная часть, 5 - защелка головной части, 6 - ответная часть, 7 - основание, 8 - направляющий паз, 9 - цилиндрический ролик из плотного материала, 10 - ось вращения, 11 - платформа, на которой располагаются фотоприемники, 12 - фотоприемники, 13 - светоизолирующая перегородка, 14 - микролинзы, 15 - центр прогиба ВС относительно середины цилиндрического ролика, 16 - регулирующие винты, 17 чувствительные площадки фотоприемников, блок обработки сигналов.The drawings show: 1 - BC, 2 - special grooves for inserting BC, 3 - clamping plates, 4 - head part, 5 - head part latch, 6 - mating part, 7 - base, 8 - guide groove, 9 - cylindrical roller made of dense material, 10 - axis of rotation, 11 - platform on which photodetectors are located, 12 - photodetectors, 13 - light-insulating partition, 14 - microlenses, 15 - center of deflection of the aircraft relative to the middle of the cylindrical roller, 16 - adjusting screws, 17 - sensitive pads photodetectors, signal processing unit. To illustrate the method, a device is presented (Fig. 1): 1 - BC, 2 - special grooves for inserting BC, 3 - clamping plates, 4 - head part, 5 - head part latch, 6 - mating part, 7 - base, 8 - guide groove, 9 - cylindrical roller made of dense material, 10 - axis of rotation, 11 - platform on which photodetectors are located, 12 - photodetectors, 13 - light-insulating partition, 14 - microlenses, 15 - center of deflection of the sun relative to the middle of the cylindrical roller, 16 - adjusting screws, 17 sensitive photodetector pads, signal processing unit.

Для более подробного представления процесса отвода оптического излучения из ВС, с указанием параметров и элементов оптической системы, представлена укрупненная схема (фиг.2): 1 - ВС, 9 - цилиндрический ролик из плотного материала, 12 - фотоприемники, 14 - микролинзы, 15 - центр прогиба ВС относительно середины цилиндрического ролика, 17 - чувствительные площадки фотоприемников.For a more detailed representation of the process of removing optical radiation from the sun, indicating the parameters and elements of the optical system, an enlarged diagram is presented (Fig. 2): 1 - sun, 9 - cylindrical roller made of dense material, 12 - photodetectors, 14 - microlenses, 15 - the center of deflection of the sun relative to the middle of the cylindrical roller, 17 - sensitive areas of photodetectors.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Предварительно ВС 1 вкладывается в специальные пазы 2 и фиксируется зажимными пластинами 3, таким образом, чтобы при закрытии головной части устройства 4 на защелке 5 с ответной частью 6, расположенной на основании 7, оно располагалось в направляющем пазу 8 цилиндрического ролика 9 из плотного материала. Головная часть 4, имеющая возможность смены цилиндрических роликов 9, поворачивается на оси вращения 10 и защелкивается на основании 7, с помощью ответной части 6, с двумя, жестко закрепленными на платформе 11, фотоприемниками 12, разделенными светоизолирующей перегородкой 13, и интегрированными с микролинзами 14, размещенными с двух сторон от центра прогиба 15 ВС относительно середины цилиндрического ролика. Платформа регулируется двумя винтами с микрометрическим ходом 16, взаимно-перпендикулярно регулирующими расположение платформы относительно цилиндрического ролика по направляющим в ответных частях винтов. За счет такого закрепления, ВС изгибается вокруг цилиндрического ролика по направляющему пазу, а с двух сторон от центра его прогиба через боковую поверхность выходит оптическое излучение. Далее это излучение сводится фокусирующими микролинзами 14 на чувствительные площадки 17 каждого из фотоприемников 12. К выходам фотоприемников 12 коммутируется блок обработки сигналов. Этот блок предназначен для того, чтобы осуществлять вычитание сигналов для определения направления передачи информационной составляющей, отсеивать дробовые шумы, которые присутствуют в линии связи по умолчанию, а, по отношению сигналов фотоприемников - определять соотношение сигнал/шум. При смене ВС с одномодового на многомодовый или наоборот происходит смена головной части устройства 4 на защелке 5 с ответной частью 6 вместе с цилиндрическим роликом 9 с одного радиуса, например, 6 мм на другой, например, 8 мм, или наоборот.Previously, the aircraft 1 is inserted into special grooves 2 and fixed with clamping plates 3, so that when the head part of the device 4 is closed on the latch 5 with the mating part 6 located on the base 7, it is located in the guide groove 8 of the cylindrical roller 9 made of dense material. The head part 4, which has the ability to change cylindrical rollers 9, rotates on the axis of rotation 10 and snaps onto the base 7, using the mating part 6, with two photodetectors 12, rigidly fixed on the platform 11, separated by a light-insulating partition 13, and integrated with microlenses 14 , placed on both sides of the center of deflection 15 BC relative to the middle of the cylindrical roller. The platform is adjusted by two screws with a micrometric stroke of 16, which mutually perpendicularly regulate the location of the platform relative to the cylindrical roller along the guides in the mating parts of the screws. Due to this fastening, the sun bends around the cylindrical roller along the guide groove, and on both sides of the center of its deflection, optical radiation emerges through the side surface. Next, this radiation is reduced by focusing microlenses 14 to the sensitive areas 17 of each of the photodetectors 12. The signal processing unit is switched to the outputs of the photodetectors 12. This block is designed to subtract signals to determine the direction of transmission of the information component, filter out shot noise that is present in the communication line by default, and, in relation to photodetector signals, determine the signal-to-noise ratio. When changing the aircraft from single-mode to multimode or vice versa, the head part of the device 4 on the latch 5 with the mating part 6 together with the cylindrical roller 9 is changed from one radius, for example, 6 mm to another, for example, 8 mm, or vice versa.

Для достижения заданного радиуса изгиба ВС R, формула (1), обеспечивающего вывод части мощности оптического излучения из ВС, юстировки расстояний L от места выхода излучения из ВС до фотоприемников (фиг.2), и совмещения оптической оси микролинзы с фоточувствительной площадкой по отношению к направлению выхода излучения под углом осуществляется регулировка с помощью винтов с микрометрическим ходом. При таком прижатии платформы с фотоприемниками по направлению к цилиндрическому ролику ВС изгибается на угол, больший формула (2), за счет чего начинается возбуждение вытекающих мод и оптическое излучение начинает выходить за пределы оболочки ВС. Момент начала выхода необходимой части мощности оптического излучения из ВС фиксируется по возникновению дифференциального сигнала с устройства обработки сигналов. Этот момент соответствует началу фиксации информационного сигнала на фоне шума с выхода одного из фотоприемников.To achieve a given radius of bending of the BC R, formula (1), which ensures the output of part of the optical radiation power from the BC, adjusts the distances L from the place where the radiation exits from the BC to the photodetectors (Fig. 2), and aligns the optical axis of the microlens with the photosensitive area with respect to direction of radiation output at an angle Adjustment is carried out using micrometric screws. When the platform with photodetectors is pressed in this way towards the cylindrical roller, the sun bends at an angle greater than formula (2), due to which the excitation of leaky modes begins and optical radiation begins to go beyond the BC shell. The moment of the beginning of the output of the required part of the optical radiation power from the aircraft is recorded by the appearance of a differential signal from the signal processing device. This moment corresponds to the beginning of fixation of the information signal against the background of noise from the output of one of the photodetectors.

Таким образом, с помощью предложенного способа может быть произведен доступ к оптическому излучению в ВС и, соответственно, его снятие на устройство обработки сигналов. Заявляемый способ отвода части мощности оптического излучения через боковую поверхность изогнутого ВС позволяет достичь минимальных мощностей оптического излучения, необходимых для отвода излучения из ВС, что достигается регулировкой натяжения ВС и точной юстировкой оптической системы фотоприемников с интегрированной фокусирующей микролинзой, упростить процедуру определения направления передачи сигналов и их уровня, а также унифицировать способ под одномодовые и многомодовые типы ВС.Thus, using the proposed method, access to optical radiation in the aircraft can be made and, accordingly, it can be removed to a signal processing device. The inventive method for removing part of the optical radiation power through the side surface of a curved AF makes it possible to achieve the minimum optical radiation powers required to remove radiation from the AF, which is achieved by adjusting the tension of the AF and precise adjustment of the optical system of photodetectors with an integrated focusing microlens, simplifying the procedure for determining the direction of signal transmission and their level, as well as unify the method for single-mode and multimode types of aircraft.

Используемые источникиSources used

1. Патент Россия RU2601385 «Способ ввода-вывода излучения через боковую поверхность изогнутого оптического волокна» от 03.07.2015. Шубин В. В., Малых Ю.В.1. Russian patent RU2601385 “Method of input-output of radiation through the side surface of a curved optical fiber” dated 07/03/2015. Shubin V.V., Malykh Yu.V.

2. Патент США US4950046 «Fiber optic coupler» от 21.08.1990 г.2. US patent US4950046 “Fiber optic coupler” dated 08/21/1990

3. Патент США US 4889403 «Distribution optical fiber tap» от 26.12.1989 г.3. US patent US 4889403 “Distribution optical fiber tap” dated December 26, 1989

4. Денисов, И.В. Расчет параметров макроизгибного отвода оптического излучения из волоконных световодов / И.В. Денисов, Н.В. Лисовский и др. // Радиотехника. - 2021. - Т. 85. - №2. - С.18-26.4. Denisov, I.V. Calculation of parameters of macrobending outlet of optical radiation from fiber light guides / I.V. Denisov, N.V. Lisovsky and others // Radio engineering. - 2021. - T. 85. - No. 2. - P.18-26.

Claims (1)

Способ отвода части мощности оптического излучения через боковую поверхность изогнутого волоконного световода, который обеспечивает формирование изгиба волоконного световода посредством сменных цилиндрических роликов, отличающихся разными диаметрами под одномодовые или многомодовые волоконные световоды, выполненных из упругого плотного материала, при этом каждый из роликов имеет направляющий паз, в котором размещается волоконный световод, фиксируемый на входе и выходе устройства специальными пластиковыми подпружиненными фиксаторами, после чего, путем прижатия волоконного световода сверху вниз цилиндрическим роликом, волоконный световод изгибается в воздухе по направляющему пазу вокруг ролика и поджимается к двум идентичным фоточувствительным элементам, светоизолированным друг от друга и интегрированным в единый корпус с короткофокусными линзами, каждая из которых располагается максимально близко с двух сторон от центра прогиба волоконного световода относительно середины цилиндрического ролика и имеет фокальную плоскость, перпендикулярную оптической оси оптического излучения, выводимого и фокусируемого на чувствительные поверхности соответствующих фотоприемников, причем зеркальное расположение фотоприемников с микролинзами относительно друг друга позволяет по большему уровню мощности оптического излучения, из отведенных в два фотоприемника, определить направление излучения, распространяемого в волоконном световоде, а по отношению сигналов с них - определить отношение сигнал/шум, при этом количество отводимого оптического излучения через боковую поверхность изогнутого волоконного световода может изменяться двумя регулировочными винтами.A method for removing part of the optical radiation power through the side surface of a curved fiber light guide, which ensures the formation of a bend of the fiber light guide by means of replaceable cylindrical rollers, differing in different diameters for single-mode or multimode fiber light guides, made of elastic dense material, with each of the rollers having a guide groove, in in which a fiber light guide is placed, fixed at the input and output of the device with special plastic spring-loaded clamps, after which, by pressing the fiber light guide from top to bottom with a cylindrical roller, the fiber light guide is bent in the air along a guide groove around the roller and pressed against two identical photosensitive elements, light-isolated from each other and integrated into a single housing with short-focus lenses, each of which is located as close as possible on both sides from the center of the deflection of the fiber light guide relative to the middle of the cylindrical roller and has a focal plane perpendicular to the optical axis of the optical radiation output and focused on the sensitive surfaces of the corresponding photodetectors, with a mirror arrangement photodetectors with microlenses relative to each other allows us to determine the direction of radiation propagated in the fiber light guide by the higher level of optical radiation power from those allocated to two photodetectors, and by the ratio of the signals from them to determine the signal-to-noise ratio, while the amount of optical radiation removed through the side The surface of the curved fiber light guide can be changed by two adjustment screws.