×
10.06.2015
216.013.5116

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА С ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления оптических волокон (ОВ) с высоким двулучепреломлением, сохраняющих поляризацию излучения. Химическим осаждением на внутреннюю поверхность кварцевой трубы наносят слои изолирующей и отражательной оболочек и световедущей сердцевины. Затем проводят перетяжку кварцевой трубы на вытяжной установке, оснащенной высокотемпературной печью с азимутально-неоднородным распределением температуры у стенок ее нагревательного элемента, имеющим два максимальных значения Т и два минимальных значения Т в двух ортогональных направлениях, при этом 2·(Т-Т)/(Т+Т)≤0.05÷0.10. Процесс формирования волокна осуществляют с разрежением внутри трубы-заготовки 50÷500 Па. Величина эллиптичности регулируется в пределах 1.5÷7.0. Технический результат изобретения - упрощение технологии изготовления ОВ за счет совмещения процессов схлопывания и вытяжки и возможность управления эллиптичностью сердцевины. 3 ил.
Основные результаты: Способ изготовления оптического волокна с эллиптической сердцевиной, включающий последовательное нанесение на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы слоев легированного кварцевого стекла, образующих изолирующую, светоотражающую оболочки и сердцевину, частичное схлопывание полученной заготовки путем нагревания с двух диаметрально противоположных сторон, последующее полное схлопывание полученной заготовки и вытягивание оптического волокна, отличающийся тем, что частичное и полное схлопывание заготовки, а также формирование волокна осуществляют путем помещения заготовки в высокотемпературную печь, в которой у стенок нагревательного элемента азимутальное распределение температуры имеет два максимальных значения Т и два минимальных значения Т в двух взаимно ортогональных направлениях, при этом 2·(Т-Т)/(Т+Т)≤0.05÷0.10, а процесс осуществляют с разрежением внутри трубы-заготовки 50÷500 Па.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления оптических волокон (ОВ) с высоким двулучепреломлением, сохраняющих поляризацию введенного в них излучения. Данные оптические волокна применяются в волоконно-оптических системах передачи информации, а также в интерферометрических датчиках физических величин. Одним из видов таких волокон являются ОВ, имеющие в поперечном сечении эллиптическую сердцевину и круглые (скругленные) отражательную и изолирующую оболочки, заключенные внутри опорного слоя из кварцевого стекла. Одной из технологий получения одномодовых оптических волокон с высоким двулучепреломлением является технология с использованием абразивной обработки исходной цилиндрической преформы (патент РФ №2155359 "Способ изготовления оптического волокна, сохраняющего плоскость поляризации излучения"). Данная технология включает нанесение методом модифицированного химического парофазового осаждения (MCVD-методом) слоев изолирующей и напрягающей оболочек и сердцевины на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы, схлопывания трубки с нанесенными слоями в цилиндрическую преформу, абразивную обработку диаметрально противоположных наружных сторон полученной преформы путем нарезания по всей ее длине симметричных канавок, высокотемпературное кругление обработанной преформы на MCVD-станке, приводящее к формированию эллиптической напрягающей оболочки, и перетяжку скругленной преформы в оптическое волокно на вытяжной установке. Способ достаточно сложен, неэкономичен. Здесь присутствуют операции механической обработки преформ, при которых весьма велики потери стекломассы, доходящие до 10-20%.

В патенте US 4184859 "Method of fabricating an elliptical core single mode fiber" описан способ изготовления одномодового оптического волокна с эллиптической сердцевиной, включающий следующие операции: изготовление заготовки на основе трубы из кварцевого стекла, внутри которой методом модифицированного химического парофазного осаждения нанесены слои изолирующей и отражательной оболочек и сердцевины; нагрев на MCVD-станке указанной заготовки с одной ее стороны по всей длине до температуры, достаточной для частичного схлопывания трубки; проведение указанной процедуры частичного схлопывания с противоположной стороны трубки, в результате чего поперечное сечение трубки становится эллиптичным (приплюснутым); полное схлопывание на MCVD-станке приплюснутой заготовки при однородном ее нагреве в цилиндрическую преформу с эллиптичной сердцевиной; вытяжка из полученной преформы оптического волокна с эллиптичной световедущей сердцевиной. Данный способ выбран в качестве прототипа изобретения. Недостатком указанного способа является многоступенчатость схлопывания преформы, что усложняет процесс изготовления волокна.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке способа изготовления оптических волокон с эллиптической сердцевиной, не использующего процесс схлопывания заготовки с нанесенными слоями на MCVD-станке, но формирующего эллиптическую форму сердцевины непосредственно во время перетяжки несхлопнутой заготовки в волокно на вытяжной установке.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления ОВ за счет совмещения процессов схлопывания и вытяжки, а также возможность управления эллиптичностью сердцевины вытягиваемого волокна выбором технологических параметров процесса - температуры нагревательного элемента высокотемпературной печи и разрежения внутри трубы-заготовки.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления оптического волокна с эллиптической сердцевиной, включающем последовательное нанесение на внутреннюю поверхность цилиндрической кварцевой трубы слоев легированного кварцевого стекла, образующих изолирующую, светоотражающую оболочки и сердцевину, частичное схлопывание полученной заготовки путем нагревания с двух диаметрально противоположных сторон, последующее полное схлопывание полученной заготовки и вытягивание оптического волокна, частичное и полное схлопывание заготовки, а также формирование волокна осуществляется путем помещения заготовки в высокотемпературную (ВТ) печь, в которой у стенок нагревательного элемента азимутальное распределение температуры имеет два максимальных значения Тmax и два минимальных значения Тmin в двух взаимно ортогональных направлениях, при этом 2·(Тmaxmin)/(Тmaxmin)≤0.05÷0.10, а процесс вытяжки осуществляют с разрежением внутри трубы-заготовки 50÷300 Па.

Способ осуществляется следующим образом. Методом модифицированного парофазного химического осаждения на внутреннюю поверхность кварцевой трубы наносят концентричные слои изолирующей и отражающей оболочек и световедущей сердцевины, формируя трубу-заготовку. Полученную трубу-заготовку помещают в высокотемпературную печь с неоднородным азимутальным нагревом и создают разрежение внутри трубы-заготовки. За счет неоднородного азимутального нагрева и действия разрежения "луковица" перетягиваемой трубы в ее начальном (верхнем) участке оказывается приплюснутой с двух противоположных сторон, соответствующих наибольшему нагреву "луковицы". В дальнейшем этот участок "луковицы" в центре нагревательной печи, где азимутальная неоднородность температурного поля практически вырождается, трансформируется в оптическое волокно с эллиптической световедущей сердцевиной. Для используемых кварцевых труб-заготовок для создания величины эллиптичности сердцевины (отношения максимального размера эллипса к минимальному) в пределах 2÷3, что обеспечивает необходимцю величину двулучепреломления, необходимо выполнение температурного условия 2·(Тmaxmin)/(Тmaxmin)≤0.05÷0.10 и создание разрежения внутри трубы-заготовки 50÷500 Па.

Ниже приведен конкретный пример реализации способа. На тепломеханическом станке на внутреннюю поверхность вращающейся кварцевой трубы длиной 0.5 м, диаметром 25 мм и толщиной стенки 2.5 мм MCVD-методом наносят слои легированного кварцевого стекла. Сначала наносятся пять слоев технологической (изолирующей) оболочки из чистого кварцевого стекла SiO2. Затем наносят шесть слоев отражающей оболочки из кварцевого стекла SiO2, легированного фтором F с концентрацией 4.5 ат.%. Последним наносят слой сердцевины из кварцевого стекла SiO2, легированного 12 моль.% GeO2. Затем заготовку помещают в высокотемпературную печь, в которой используют азимутально неоднородный нагревательный элемент корончатого типа с внутренним диаметром 30 мм, толщиной 3.0 мм и высотой 30 мм. У стенок нагревательного элемента азимутальная неоднородность температурного поля составляла 2·(Тmaxmin)/(Тmaxmin)≈0.078; по мере удаления от стенок к оси нагревательного элемента азимутальная неоднородность температурного поля уменьшалась, практически вырождаясь в его центре. Для создания разрежения внутри трубы-заготовки используется форвакуумный насос, создавалось разрежении ΔP=250 Па. Общая длина "луковицы" составила ≈70 мм. На начальном участке "луковицы" заметны существенная приплюснутость как внешней, так и внутренней ее поверхностей, вызванная действием разрежения и неоднородного нагрева. На расстоянии ≈28 мм от начального сечения "луковицы" произошло схлопывание ее внутренней поверхности под суммарным воздействием разрежения и поверхностного натяжения с формированием эллиптической сердцевины; диаметр схлопнутого сечения составил "луковицы" ≈7.5 мм. К концу "луковицы" сечение ее схлопнутого участка трансформировалось в сечение волокна. Полученную заготовку перетянули в оптическое волокно с внешним диаметром dв=80 мкм и эллиптичной сердцевиной с размерами осей a/b=7/3 мкм/мкм, с покрытием из УФ-отверждаемого олигоуретанакрилата толщиной 40 мкм. Режимы вытяжки: скорость вытяжки волокна VB=60 м/мин, скорость подачи заготовки Vз=1.8 мм/мин, температура в срединном сечении нагревательного элемента на его оси Тm≈2010°C. Из заготовки длиной 20 см получено 7.5 км волокна с параметрами: диаметр волокна - 80 мкм, размер главных осей эллипса у сердцевины - 7/3 мкм/мкм, числовая апертура - 0.24, длина биений - 4 мм, параметр сохранения поляризации изучения - ≤5·10-5 м-1, потери (1550 нм) - ≤1.5 дБ/км.

На фиг.1а приведен обмеренный с помощью вольфрам-рениевой термопары осевой температурный профиль Т(x), на фиг 1б - радиальный температурный профиль T(r) и на фиг 1в - азимутальный температурный профиль нагревательного элемента ВТ-печи, использованного в экспериментах. Начало цилиндрической системы координат (x, r, φ) помещено в центр НЭ.

На фиг.2 приведены фотографии двух ортогональных проекций "луковицы", сформированной при перетяжке кварцевой трубы-заготовки в волокно с эллиптической сердцевиной.

На фиг.3а приведена фотография поперечного сечения ОВ с эллиптической сердцевиной, вытянутого из упомянутой выше трубы-заготовки, на фиг.3б - фотография пятна излучения гелий-неонового лазера на выходе из этого волокна в дальнем поле. На обеих фотографиях видна заметная эллиптичность световедущей сердцевины.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать оптические волокна с эллиптической сердцевиной, сохраняющие поляризацию введенного в них излучения.

Способ изготовления оптического волокна с эллиптической сердцевиной, включающий последовательное нанесение на внутреннюю поверхность опорной кварцевой трубы слоев легированного кварцевого стекла, образующих изолирующую, светоотражающую оболочки и сердцевину, частичное схлопывание полученной заготовки путем нагревания с двух диаметрально противоположных сторон, последующее полное схлопывание полученной заготовки и вытягивание оптического волокна, отличающийся тем, что частичное и полное схлопывание заготовки, а также формирование волокна осуществляют путем помещения заготовки в высокотемпературную печь, в которой у стенок нагревательного элемента азимутальное распределение температуры имеет два максимальных значения Т и два минимальных значения Т в двух взаимно ортогональных направлениях, при этом 2·(Т-Т)/(Т+Т)≤0.05÷0.10, а процесс осуществляют с разрежением внутри трубы-заготовки 50÷500 Па.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА С ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА С ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА С ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ СЕРДЦЕВИНОЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 94 items.
27.03.2014
№216.012.af24

Малогабаритный фазовращатель свч-диапазона

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в интегральной СВЧ-электронике для радиотехнической аппаратуры наземного, воздушного, космического базирования. Технический результат - снижение потерь мощности СВЧ-сигнала и увеличение верхнего диапазона частот....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510551
Дата охранного документа: 27.03.2014
10.04.2014
№216.012.b12e

Способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано для получения атомно-тонких монокристаллических пленок различных слоистых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок включает фиксацию исходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511073
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b381

Электрические контакты для сверхпроводникового интегрального приемника

Изобретение относится к области разработки новых элементов и устройств сверхпроводниковой электроники и создания на их основе сверхчувствительных приемных устройств с высоким спектральным разрешением и может быть использовано при создании бортовых и наземных систем, предназначенных для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511669
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.07.2014
№216.012.dc8d

Способ и устройство для количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах

Настоящее изобретение относится к способу количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах, при котором в кювете размещают пробу горячего растительного масла, производят одновременно облучение пробы и изменение ее температуры, пробу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522239
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.de5d

Перестраиваемый криогенный генератор гетеродина субтерагерцового диапазона на основе распределенного туннельного перехода для интегральных приемных систем

Изобретение относится к сверхпроводниковой электронике и может быть использовано при создании терагерцовых спектрометров, предназначенных для радиоастрономии, исследования атмосферы Земли, медицинской диагностики, а также для систем контроля и обеспечения безопасности. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522711
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.defb

Способ распознавания и классификации формы объектов в лабиринтных доменных структурах

Изобретение относится к средствам анализа цифровых изображений. Техническим результатом является обеспечение классификации объектов по геометрическим признакам в лабиринтных структурах. В способе определяют количество объектов на изображении структуры, в качестве морфологических признаков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522869
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e259

Способ и устройство для измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения температуры активной области светоизлучающих диодов. Заявлен cпособ измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов (СИД), при котором инжекционный ток подают в виде последовательности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523731
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.11.2014
№216.013.08f3

Мультисенсорная акустическая решетка для аналитических приборов "электронный нос" и "электронный язык"

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для физико-химического анализа жидких и газообразных сред. Достигаемый технический результат - повышение избирательности мод колебаний при увеличении числа датчиков возбуждаемых мод. Мультиплексорная акустическая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533692
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.04.2015
№216.013.453d

Способ измерения изменения температуры объекта относительно заданной температуры

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения и мониторинга малых изменений температуры. Заявлен способ измерения температуры объекта с помощью чувствительного элемента (ЧЭ), представляющего собой стандартный двухвходовой резонатор на поверхностных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549223
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.4706

Фотоэлектрический преобразователь с наноструктурными покрытиями

Использование: для преобразования солнечной энергии в электричество. Сущность изобретения заключается в том, что фотоэлектрический преобразователь содержит воронкообразные сквозные отверстия с просветляющим покрытием и толстопленочное покрытие (с обратной стороны), содержащее сферические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549686
Дата охранного документа: 27.04.2015
Showing 11-20 of 51 items.
27.03.2014
№216.012.af24

Малогабаритный фазовращатель свч-диапазона

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано в интегральной СВЧ-электронике для радиотехнической аппаратуры наземного, воздушного, космического базирования. Технический результат - снижение потерь мощности СВЧ-сигнала и увеличение верхнего диапазона частот....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510551
Дата охранного документа: 27.03.2014
10.04.2014
№216.012.b12e

Способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано для получения атомно-тонких монокристаллических пленок различных слоистых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что способ получения атомно-тонких монокристаллических пленок включает фиксацию исходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511073
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b381

Электрические контакты для сверхпроводникового интегрального приемника

Изобретение относится к области разработки новых элементов и устройств сверхпроводниковой электроники и создания на их основе сверхчувствительных приемных устройств с высоким спектральным разрешением и может быть использовано при создании бортовых и наземных систем, предназначенных для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511669
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.07.2014
№216.012.dc8d

Способ и устройство для количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах

Настоящее изобретение относится к способу количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах, при котором в кювете размещают пробу горячего растительного масла, производят одновременно облучение пробы и изменение ее температуры, пробу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522239
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.de5d

Перестраиваемый криогенный генератор гетеродина субтерагерцового диапазона на основе распределенного туннельного перехода для интегральных приемных систем

Изобретение относится к сверхпроводниковой электронике и может быть использовано при создании терагерцовых спектрометров, предназначенных для радиоастрономии, исследования атмосферы Земли, медицинской диагностики, а также для систем контроля и обеспечения безопасности. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522711
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.defb

Способ распознавания и классификации формы объектов в лабиринтных доменных структурах

Изобретение относится к средствам анализа цифровых изображений. Техническим результатом является обеспечение классификации объектов по геометрическим признакам в лабиринтных структурах. В способе определяют количество объектов на изображении структуры, в качестве морфологических признаков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522869
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e259

Способ и устройство для измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения температуры активной области светоизлучающих диодов. Заявлен cпособ измерения переходных тепловых характеристик светоизлучающих диодов (СИД), при котором инжекционный ток подают в виде последовательности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523731
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.11.2014
№216.013.08f3

Мультисенсорная акустическая решетка для аналитических приборов "электронный нос" и "электронный язык"

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для физико-химического анализа жидких и газообразных сред. Достигаемый технический результат - повышение избирательности мод колебаний при увеличении числа датчиков возбуждаемых мод. Мультиплексорная акустическая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533692
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.04.2015
№216.013.453d

Способ измерения изменения температуры объекта относительно заданной температуры

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения и мониторинга малых изменений температуры. Заявлен способ измерения температуры объекта с помощью чувствительного элемента (ЧЭ), представляющего собой стандартный двухвходовой резонатор на поверхностных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549223
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.4706

Фотоэлектрический преобразователь с наноструктурными покрытиями

Использование: для преобразования солнечной энергии в электричество. Сущность изобретения заключается в том, что фотоэлектрический преобразователь содержит воронкообразные сквозные отверстия с просветляющим покрытием и толстопленочное покрытие (с обратной стороны), содержащее сферические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549686
Дата охранного документа: 27.04.2015
+ добавить свой РИД