SU1479908A1 - Device for precision welding of optical fibres - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к волоконно-оптической св зи. Цель - уменьшение потерь световой энергии в области сварного шва, повышение технологичности и качества сварки. Устройство дл  прецизионной сварки оптических волокон содержит держатели свариваемых волокон и механизм дл  испытани  на раст жение. В устройство дополнительно введены задающий генератор электрических импульсов, два источника оптических импульсов, два фотоприемника с логарифмическими усилител ми, интерференционный фильтр, три источника эталонного напр жени , три калиброванных аттенюатора, блок сравнени , след щий привод, три датчика, три электродвигател  с редукторами и п ть переключателей. Введение указанных элементов позвол ет автоматически настраивать соосность, совмещать торцовые поверхности свариваемых волокон, а также раст гивать сваренные волокна. Это обеспечивает высокую точность и повтор емость операций. 1 ил.FIELD: optical fiber communications. The goal is to reduce the loss of light energy in the area of the weld, improving the manufacturability and quality of welding. A device for precision welding of optical fibers contains holders of fibers to be welded and a mechanism for tensile testing. An electric pulse generator, two sources of optical pulses, two photodetectors with log amplifiers, an interference filter, three sources of reference voltage, three calibrated attenuators, a comparison unit, servo drive, three sensors, three electric motors with gearboxes and th switches. The introduction of these elements allows you to automatically adjust the alignment, align the end surfaces of the fibers being welded, and also stretch the welded fibers. This ensures high accuracy and repeatability of operations. 1 il.

Description

(21)4209474/31-27(21) 4209474 / 31-27

(22)15.12.86(22) 12/15/86

(46) 15.05.89. Бкш. № 18(46) 05/15/89. Bksh. Number 18

(71)Ленинградский политехнический институт им. М.И. Калинина(71) Leningrad Polytechnic Institute. M.I. Kalinin

(72)А-С. Дубинкер и Н.А. Лебедева (53) 621.791.94.039(088.8)(72) AC. Dubinker and N.A. Lebedeva (53) 621.791.94.039 (088.8)

(56)Патент Японии № 60-27961, кл. G 02 В 6/24, 1985.(56) Japanese Patent No. 60-27961, cl. G 02 B 6/24, 1985.

54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ СВАРКИ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН54) DEVICE FOR PRECISION WELDING OF OPTICAL FIBERS

(57)Изобретение относитс  к волоконно-оптической св зи. Цель - уменьшение потерь световой энергии в области сварного шва, повышение технологичности и качества сварки. Устройство дл  прецизионной сварки оптических волокон содержит держатели свариваемых волокон и механизм дл  испытани  на раст жение. В устройство до- полнителъно введены задающий генератор электрических импульсов, два источника оптических импульсов, два фотоприемника с логарифмическими усилител ми , интерференционный фильтр, три источника эталонного напр жени , три калиброванных аттенюатора, блок сравнени , след щий привод, три датчика , три электродвигател  с редукторами и п ть переключателей. Введение указанных элементов позвол ет автоматически настраивать соосность, совмещать торцовые поверхности свариваемых волокон, а также раст гивать сваренные волокна. Это обеспечивает высокую точность и повтор емость операций . 1 ил.(57) The invention relates to fiber optic communication. The goal is to reduce the loss of light energy in the area of the weld, improving the manufacturability and quality of welding. A device for precision welding of optical fibers contains holders of fibers to be welded and a mechanism for tensile testing. An electric pulse generator, two sources of optical pulses, two photodetectors with logarithmic amplifiers, an interference filter, three sources of reference voltage, three calibrated attenuators, a comparator unit, a follower drive, three sensors, three electric motors with gearboxes are additionally introduced into the device. and five switches. The introduction of these elements allows you to automatically adjust the alignment, align the end surfaces of the fibers being welded, and also stretch the welded fibers. This ensures high accuracy and repeatability of operations. 1 il.

«"

(Л(L

1one

Изобретение относитс  к технике волоконно-оптической св зи и предназначено дл  обеспечени  минимальных потерь световой энергии при использовании сварных оптических волокон .The invention relates to a fiber optic communication technique and is intended to provide minimal loss of light energy when using welded optical fibers.

Цель изобретени  - уменьшение потерь световой энергии в области сварного шва, повышение технологичности и качества сварки.The purpose of the invention is to reduce the loss of light energy in the area of the weld, improving processability and welding quality.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит задающий генератор 1, осевой источник 2 оптических импульсов (ОКГ), держатели 3 и 4 свариваемых волокон, торцовые поверхности 5 свариваемых волокон, поперечный источник 6 оптических импульсов, фотоприемник 7 с логарифмическим усилителем 8, вспомогательные отрезки 9 волокон, механизм 10 поперечного (горизонтального ) перемещени  держател  4, механизм 11 вертикального перемещени  держател  4, механизм 12 осевого перемещени  держател  4, электродвигатели 13-15 соответствующих механизмов, редукторы 16-18, датчики 19-21 обратной св зи, интерференционный фильтр 22, фотоприемник 23 с логарифмическим усилителем 24, переключатели 25-29, блок 30 сравнени , след щий привод 31, источники 32-34 эталонного напр жени  и калиброванные аттенюаторы 35-37.The device contains a master oscillator 1, an axial source 2 optical pulses (laser), holders 3 and 4 of the fibers to be welded, end surfaces 5 of the fibers to be welded, a transverse source 6 of optical pulses, a photodetector 7 with a logarithmic amplifier 8, auxiliary sections of 9 fibers, a transverse mechanism 10 ( horizontal) movement of the holder 4, the mechanism 11 of the vertical movement of the holder 4, the mechanism 12 of the axial movement of the holder 4, electric motors 13-15 corresponding mechanisms, gears 16-18, feedback sensors 19-21 and, an interference filter 22, a photodetector 23 with a logarithmic amplifier 24, switches 25-29, a comparison unit 30, a follower drive 31, sources 32-34 of the reference voltage, and calibrated attenuators 35-37.

4ь4i

vjvj

СО СО ОCO SO O

ооoo

33

Задающий генератор 1 соединен с входом переключател  25, один контакт которого со единен с осевым источником 2 оптических импульсов, который оптически св зан с первым, закрепленным в держателе 3, свариваемым волокном, выход которого оптически св зан со входом второго, закрепленного в держателе 4 свариваемого волокна, выход которого через интерференционный фильтр 22 оптически св зан с входом первого фотоприемника 23 с логарифмическим усилителем 24The master oscillator 1 is connected to the input of the switch 25, one contact of which is connected to an axial source 2 of optical pulses, which is optically coupled to the first fiber fixed in the holder 3, the output of which is optically coupled to the input of the second one fixed in the holder 4 fibers whose output through the interference filter 22 is optically coupled to the input of the first photodetector 23 with a log amplifier 24

выход которого через контакт переклю- достижению соосности свариваемых свечател  26 соединен с первым входом блока 30 сравнени  выход которого соединен с входом след щего привода 31, выход которого через переключатель 27 соединен с электродвигател ми 13-15, которые через редукторы 16-18, датчики 19-21 обратной св зи и переключатель 28 соединены с другим входом след щего привода 31. Каждый из источников 32-34 эталонного напр жени  через соответствующие аттенюаторы 35-37 и переключатель 29 соединен с другим выходом блока 30 сравнени , другой контакт переключател  25 соединен с поперечным источником 6 оптических импульсов, который оптически св зан с первым отрезком вспомогательного волокна, вы- . ход которого оптически св зан с входом второго отрезка вспомогательного волокна, выход которого оптически св зан с входом второго фотопркемни- ка 7 с логарифмическим усилителем 8, выход которого соединен с контактом переключател  26.the output of which through the switch to achieve coaxiality of the welded manifold 26 is connected to the first input of the comparator unit 30 whose output is connected to the input of the follower actuator 31, the output of which through the switch 27 is connected to electric motors 13-15, which through gearboxes 16-18, sensors 19 -21 feedback and a switch 28 are connected to another input of the follower drive 31. Each of the sources 32-34 of the reference voltage is through appropriate attenuators 35-37 and the switch 29 is connected to another output of the comparison unit 30, the other contact breakers 25 connected to a transverse optical pulse source 6, which is optically coupled to the first segment of the auxiliary fiber, you are a. the stroke of which is optically coupled to the input of the second segment of the auxiliary fiber, the output of which is optically coupled with the input of the second photointer capacitor 7 to the logarithmic amplifier 8, the output of which is connected to the contact of the switch 26.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Концы свариваемых волокон закрепл ют в держател х 3 и 4, а противоположные концы этих волокон прикрепл ют соответственно к выходу осевого источника 2 оптических импульсов и к входу интерференционного фильтра 22. Затем, враща  -вручную приводы механизмов 10 и 11 держател  4, совмещают (приблизительно) оптические оси закрепленных волокон. Устанавливают переключатели 25-29 в положени  а и включают генератор 1. При этом с помощью след щего привода 31, двигател  13, источника 32 и аттенюатора i35 автоматически устанавливаетс  положение держател  4 в поперечном направлении , соответствующее максималь20The ends of the fibers to be welded are fixed in the holders 3 and 4, and the opposite ends of these fibers are attached respectively to the output of the axial source 2 of optical pulses and to the input of the interference filter 22. Then, rotating the manual drives of the mechanisms 10 and 11 of the holder 4, align (approximately ) optical axis of the fixed fibers. The switches 25-29 are set to position a and the generator 1 is turned on. In this case, using the follower drive 31, the motor 13, the source 32 and the attenuator i35, the holder 4 is automatically set in the transverse direction, corresponding to a maximum of 20

2525

30thirty

3535

4040

4545

5050

5555

товодов. Затем переключатели 25-29 устанавливают в положение в . При этом генератор 1 возбуждает оптические импульсы в поперечном источнике 6 оптических импульсов и соответству- окщие электрические сигналы в фотоприемнике 7, а держатель 4 с помощью след щего привода 31, управл ющего двигателем 15 и механизмом 12, перемещаетс  в основном направлении до соприкосновени  торцовых поверхностей свариваемых волокон (при минимуме световой энергии в фотоприемнике 7). После этого переключатели 25 и 26 устанавливают в положение о , а переключатели 27-29 - в положени х в.commodities Then switches 25-29 are set to c. In this case, the generator 1 excites optical pulses in the transverse source 6 of optical pulses and the corresponding electrical signals in the photodetector 7, and the holder 4 uses a tracking drive 31 controlling the motor 15 and the mechanism 12 to move in the main direction until the end surfaces of the welded fibers (with a minimum of light energy in the photodetector 7). After that, switches 25 and 26 are set to position o, and switches 27-29 are set to positions c.

В процессе сварки в области шва образуетс  утолщение волокна. При этом количество световой энергии, попадающей в фотоприемник 23 уменьшаетс , вызыва  тем самым срабатывание след щего привода 31 и соответственно перемещение держател  4 в направлении раст жени  места сварки до момента, когда сечение волокна в районе шва достигает номинальной величины, а светова  энерги  в фотоприемнике 23 достигает максимума.During the welding process, a thickening of the fiber is formed in the seam area. At the same time, the amount of light energy entering the photodetector 23 decreases, thereby causing the follow-up actuator 31 to operate and, accordingly, the holder 4 moves in the direction of extension of the welding spot until the fiber section in the weld reaches its nominal value and the light energy in the photodetector 23 reaches a maximum.

Интерференционный фильтр 22 служит дл  предотвращени  попадани  в фото- приемник 23 световой энергии сварочной дуги (способной нарушить работу след щего привода 31) и беспреп тственного пропускани  излучаемых генератором 1 оптических импульсов.The interference filter 22 serves to prevent the light energy of the welding arc (capable of disrupting the operation of the servo drive 31) from entering the photo receiver 23 and the optical pulses emitted by the generator 1 to pass unhindered.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  прецизионной сварки оптических волокон, содержащее - держатели свариваемых волокон и механизм дл  испытани  на раст жение, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  потерь световойA device for precision welding of optical fibers, comprising: holders of fibers to be welded and a mechanism for tensile testing, characterized in that, in order to reduce light losses ному (при данной установке вертикального механизма 11) количеству световой энергии, попадающей в фотоприемник 23. Затем переключатели 27-29 устанавливают в положение s, при этом с помощью след щего привода 31, двигател  14 и механизма 11 держатель 4 автоматически перемещаетс  в вертикальном направлении до положени , соответствующего максимуму световой энергии, зафиксированному с помощью источника 32 эталонного напр жени  и аттенюатора 36, что соответствует(with this installation of the vertical mechanism 11), the amount of light energy entering the photodetector 23. The switches 27-29 are then set to s, and the holder 4 automatically moves in the vertical direction using the following drive 31, the engine 14 and the mechanism 11 the position corresponding to the maximum of the light energy recorded by the source 32 of the reference voltage and the attenuator 36, which corresponds to 00 5five 00 5five 00 5five 00 5five товодов. Затем переключатели 25-29 устанавливают в положение в . При этом генератор 1 возбуждает оптические импульсы в поперечном источнике 6 оптических импульсов и соответству- окщие электрические сигналы в фотоприемнике 7, а держатель 4 с помощью след щего привода 31, управл ющего двигателем 15 и механизмом 12, перемещаетс  в основном направлении до соприкосновени  торцовых поверхностей свариваемых волокон (при минимуме световой энергии в фотоприемнике 7). После этого переключатели 25 и 26 устанавливают в положение о , а переключатели 27-29 - в положени х в.commodities Then switches 25-29 are set to c. In this case, the generator 1 excites optical pulses in the transverse source 6 of optical pulses and the corresponding electrical signals in the photodetector 7, and the holder 4 uses a tracking drive 31 controlling the motor 15 and the mechanism 12 to move in the main direction until the end surfaces of the welded fibers (with a minimum of light energy in the photodetector 7). After that, switches 25 and 26 are set to position o, and switches 27-29 are set to positions c. В процессе сварки в области шва образуетс  утолщение волокна. При этом количество световой энергии, попадающей в фотоприемник 23 уменьшаетс , вызыва  тем самым срабатывание след щего привода 31 и соответственно перемещение держател  4 в направлении раст жени  места сварки до момента, когда сечение волокна в районе шва достигает номинальной величины, а светова  энерги  в фотоприемнике 23 достигает максимума.During the welding process, a thickening of the fiber is formed in the seam area. At the same time, the amount of light energy entering the photodetector 23 decreases, thereby causing the follow-up actuator 31 to operate and, accordingly, the holder 4 moves in the direction of extension of the welding spot until the fiber section in the weld reaches its nominal value and the light energy in the photodetector 23 reaches a maximum. Интерференционный фильтр 22 служит дл  предотвращени  попадани  в фото- приемник 23 световой энергии сварочной дуги (способной нарушить работу след щего привода 31) и беспреп тственного пропускани  излучаемых генератором 1 оптических импульсов.The interference filter 22 serves to prevent the light energy of the welding arc (capable of disrupting the operation of the servo drive 31) from entering the photo receiver 23 and the optical pulses emitted by the generator 1 to pass unhindered. Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  прецизионной сварки оптических волокон, содержащее - держатели свариваемых волокон и механизм дл  испытани  на раст жение, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  потерь световойA device for precision welding of optical fibers, comprising: holders of fibers to be welded and a mechanism for tensile testing, characterized in that, in order to reduce light losses 5151 энергии в области сварного шва, повышени  технологичности и качества сваки , оно содержит задающий генератор (электрических импульсов, осевой и поперечный источник оптических импульсов , два фотоприемника с логарифмическими усилител ми, интерференционный фильтр, три источника эталонного напр жени , три калиброванных аттенюатора, блок сравнени , след щий привод, три датчика, три электродвигател  с редукторами, два отрезка вспомогательного оптического волокна и п ть переключателей, причем зада- ющий генератор соединен с входом первого переключател , один контакт которого соединен с осевым источником оптических импульсов, который оптически св зан с первым, закрепленным в держателе, свариваемым волокном, выход которого оптически св зан с входом укрепленного в другом держателе второго свариваемого волокна, выход которого через интерференцион- ный фильтр оптически св зан с входом первого фотоприемника с логарифмическим усилителем, выход которого черезenergy in the field of the weld, improving the manufacturability and quality of the line; it contains a master oscillator (electrical pulses, an axial and transverse source of optical pulses, two photodetectors with logarithmic amplifiers, an interference filter, three sources of reference voltage, three calibrated attenuators, a comparison unit, the following drive, three sensors, three electric motors with gearboxes, two segments of auxiliary optical fiber and five switches, and the master oscillator is connected to the input of the first A switch, one contact of which is connected to an axial source of optical pulses, which is optically coupled to the first fiber fixed in the holder, the output of which is optically coupled to the input of the second fiber being welded in the other holder, the output of which is optically connected to the input of the first photodetector with a logarithmic amplifier, the output of which is through контакт второго переключател  соединен с первым входом блока сравнени , выход которого соединен с входом след щего привода, выход которого через контакты третьего переключател  соединен с одним из электродвигателей, который через редуктор, датчик и контакты четвертого переключател  соединен с другим входом след щего привода, при этом каждый источник эталонного напр жени  через соответствующий калиброванный аттенюатор и контакты п того переключател  соединен с другим входом блока сравнени , а другой контакт первого переключател  соединен с поперечным источником оптических импульсов, который оптически св зан с первым отрезком вспомогательного оптического волокна , выход которого оптически св зан с входом второго отрезка вспомогательного оптического волокна, выход которого оптически св зан с входом второго фотолриемника с логарифмическим усилителем, выход которого соединен с другим контактом второго переключател .the contact of the second switch is connected to the first input of the comparator unit, the output of which is connected to the input of the follower drive, the output of which is connected through the contacts of the third switch to one of the electric motors, which through the gearbox, sensor and the contacts of the fourth switch is connected to another input of the follower drive each reference voltage source is connected via a corresponding calibrated attenuator and the contacts of the fifth switch to the other input of the comparison unit, and the other contact of the first switch connected to a transverse source of optical pulses, which is optically connected to the first segment of the auxiliary optical fiber, the output of which is optically connected to the input of the second segment of the auxiliary optical fiber, the output of which is optically connected to the input of the second photol-receiver with a logarithmic amplifier second switch. аbut