×
10.04.2019
219.017.029d

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ, СОХРАНЯЮЩИХ ПОЛЯРИЗАЦИЮ ИЗЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Способ может применяться в волоконно-оптических системах передачи информации, а также в интерферометрических датчиках физических полей. Способ включает получение методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD) цилиндрической заготовки, содержащей осаждаемые на опорную наружную оболочку из кварцевого стекла сердцевину, изолирующую, напрягающую и технологическую оболочки. С диаметрально противоположных сторон заготовки нарезают две канавки, осуществляют высокотемпературное кругление заготовки и вытягивание волокна. Осаждаемые оболочки изготавливают с одинаковым показателем преломления, величина которого меньше показателя преломления наружной оболочки из чистого кварцевого стекла. Технологическую оболочку выполняют с эллиптичностью не менее 0,25. Изолирующую и технологическую оболочки легируют фтором. Технический результат заключается в повышении степени сохранения поляризации излучения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих состояние поляризации введенного в них излучения. Такие световоды применяются в волоконно-оптических системах передачи информации, а также в интерферометрических датчиках физических полей.

Одномодовое оптическое волокно, получаемое предлагаемым способом, имеет в поперечном сечении круглую сердцевину, окруженную изолирующей оболочкой и эллиптическую напрягающую оболочку, которые расположены внутри опорного слоя из кварцевого стекла. Световоды, имеющие такую конструкцию, обладают повышенными свойствами сохранения поляризации света, которая обеспечивается за счет анизотропии радиальных напряжений, обусловленных эллиптической формой напрягающей оболочки.

Оптическое волокно с эллиптической напрягающей оболочкой выгодно отличается от других конструкций световодов, сохраняющих поляризацию излучения, более простой технологией их изготовления с обеспечением высокой производительности и низкой стоимости изделий.

Наиболее распространенный способ получения одномодовых волоконных световодов с эллиптической напрягающей оболочкой ("Single polarization optical fibers. Exposed cladding technique" - Applied Physics Letters, v.33, №9, 1978, p.815) состоит из следующих основных операций:

- изготовление цилиндрической заготовки методом модифицированного химического парофазного осаждения (MCVD) слоев легкоплавкой напрягающей оболочки и сердцевины внутри трубы из кварцевого стекла;

- обработка цилиндрической заготовки на шлифовальном станке для образования плоскопараллельных поверхностей;

- высокотемпературное крушение заготовки, при котором напрягающая оболочка принимает эллиптичную форму;

- вытяжка волокна.

Такой способ недостаточно экономичен и низкопроизводителен, так как операция абразивной обработки заготовок трудоемка, продолжительна и приводит к значительным потерям дорогостоящей стекломассы. Более того, незначительная стрела прогиба предзаготовки при операции плоскопараллельного шлифования приводит к нарушению соосного расположения сердцевины относительно наружного диаметра заготовки.

Известен усовершенствованный способ изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения, описанный в патенте РФ №2155359, опубликованный 27.08.2000 по индексу МПК G02B 6/17. Способ заключается в получении методом MCVD цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, изолирующую, напрягающую и технологическую оболочки, осажденные на трубу из кварцевого стекла, образующую наружную оболочку, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок шириной 0,3-1 мм, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна. В процессе кругления заготовки круглая низковязкая напрягающая оболочка принимает эллиптическую форму, в то время как сердцевина остается круглой. Такой способ, усовершенствованный по сравнению с предыдущим методом, позволяет снизить потери дорогостоящей стекломассы при абразивной обработке и существенно снижает длительность процесса изготовления заготовок волоконных световодов. Более того, локализованный участок обработки абразивным кругом исключает в отличие от упомянутого выше аналога влияние стрелы прогиба заготовки на нарушение соосного расположения сердцевины, так как на глубину канавки не влияет степень изогнутости заготовки.

Способ получения заготовок волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения, описанный в патенте РФ №2155359, принят за прототип предлагаемого изобретения. Недостатком данного способа является ограничение степени сохранения поляризации излучения величиной h параметра, равного 7×10-5 м-1 (при двулучепреломлении, равном 4×10-4) из-за малых оптических потерь света в ортогональной нерабочей моде.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении степени сохранения поляризации излучения за счет создания эллиптичной технологической оболочки, расположенной между напрягающей оболочкой и материалом опорной кварцевой трубы. Дополнительным эффектом может быть снижение оптических потерь световодов за счет уменьшения содержания диоксида германия в сердцевине при одновременном снижении величины показателя преломления окружающих ее оболочек.

Поставленная задача решается новым способом изготовления одномодовых волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения, заключающимся в получении методом MCVD цилиндрической заготовки, содержащей сердцевину, изолирующую, напрягающую, технологическую оболочки и наружную оболочку, нарезании с диаметрально противоположных сторон заготовки двух канавок, высокотемпературном круглении заготовки и вытягивании волокна, в котором в отличие от прототипа изготавливают осаждаемые оболочки с одинаковым показателем преломления, величина которого меньше показателя преломления наружной оболочки из чистого кварцевого стекла, а технологическую оболочку выполняют с эллиптичностью не менее 0,25. При этом содержание диоксида германия в сердцевине не превышает 2 мол.%, а изолирующая и технологическая оболочки содержат фтор. Легирование кварцевого стекла оболочек фтором осуществляют с помощью газа-носителя, предназначенного для подачи паров SiCl4 в реакционную зону, причем предпочтительно используют газообразный SiF4.

Все оболочки кроме наружной, которая получается из опорной кварцевой трубы и на которую наносятся все другие внутренние оболочки, имеют одинаковую величину показателя преломления во избежание возникновения паразитных световодных структур, приводящих к повышенным оптическим потерям и деполяризации излучения. Снижение показателя преломления каждой внутренней осаждаемой оболочки относительно показателя преломления наружной оболочки обеспечивает достаточно высокий уровень числовой апертуры, что необходимо для уменьшения влияния изгиба световода на его оптические потери.

Эллиптичность технологической оболочки обеспечивает увеличение оптических потерь на излучение одной из двух основных ортогональных мод, благодаря чему повышается уровень поляризационной устойчивости рабочей моды.

В новом способе снижается содержание GeO2 в сердцевине до уровня не более 2%, что приводит к снижению оптических потерь на рэлеевское рассеяние.

Для повышения содержания фтора в кварцевом стекле увеличивают давление SiF4 в реакционной зоне, что достигается использованием газообразного тетрафторида кремния вместо кислорода в качестве газа-носителя для транспортировки паров SiCl4.

Совокупность изложенных признаков и анализ отличий от прототипа по существующему уровню техники позволяет сделать вывод о «новизне» и «изобретательском уровне» нового способа.

Способ иллюстрируется чертежами, на которых изображены структуры поперечного сечения заготовки волокна на различных стадиях обработки.

На Фиг.1 показано сечение заготовки с вырезанными канавками прямоугольного сечения, где в опорном слое из кварцевого стекла расположены слои технологической оболочки 1, напрягающей оболочки 2, изолирующей оболочки 3, сердцевины 4, цифрой 5 обозначена наружная оболочка, а цифрой 6 обозначены вырезанные канавки.

На Фиг.2 показано сечение заготовки после кругления, в результате чего напрягающая оболочка 2 и технологическая оболочка 1 принимают эллиптичную форму.

Пример. На внутреннюю поверхность отрезка трубы из кварцевого стекла с наружным диаметром 20 мм, толщиной стенки 2 мм и длиной 1 м методом внутреннего газофазного осаждения наносили слои фторсиликатной технологической оболочки, слои боросиликатной напрягающей оболочки, слои изолирующей фторсиликатной оболочки и слои германосиликатной сердцевины, содержащей 2 мол.% GeO2. В процессе осаждения слоев технологической и изолирующей оболочек в качестве газа носителя для SiCl4 использовали тетрафторид кремния. Показатель преломления оболочек на 0,008 был меньше показателя преломления наружной оболочки из чистого кварцевого стекла. Высокотемпературное коллапсирование трубки в штабик за два прохода горелки при 2000°C привело к формированию осажденных слоев в виде концентрических окружностей (Фиг.1). После нарезания канавок 6 шириной 1 мм и глубиной 4 мм (Фиг.1) заготовку подвергли высокотемпературному круглению, в результате чего напрягающая и технологическая оболочка стали эллиптичными с эллиптичностью, соответственно, 0,6 и 0,25. Отношение диаметров изолирующей оболочки и сердцевины находилось в пределах 1,9-2,1.

Из заготовки диаметром 11,5 мм, полученной описанным способом, было получено 2 км анизотропного одномодового световода с диаметром стекловолокна 125 мкм и диаметром двойного полимерного покрытия 250 мкм. Степень сохранения поляризации излучения (h - параметр) рабочей моды на длине волны 1,55 мкм = 1·10-6 м-1, оптические потери=0,7 дБ/км, длина волны отсечки высшей моды = 1,35 мкм.

В контрольном образце световода, изготовленном таким же образом, но с эллиптичностью технологической оболочки 0,15 (за счет увеличения ее толщины в цилиндрической заготовке) степень сохранения поляризации излучения на той же длине волны была хуже: h=5·10-6, а длина волны отсечки и оптические потери остались неизменными.

Вышеизложенные сведения подтверждают очевидную промышленную применимость предлагаемого способа изготовления волоконных световодов, сохраняющих поляризацию излучения.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-8 из 8.
29.03.2019
№219.016.f7d2

Способ изготовления световодов на основе кварцевого стекла с малыми оптическими потерями

Изобретение относится к методам химического парофазного осаждения (MCVD) для изготовления оптических волокон с малым затуханием для систем связи, датчиков физических величин и передачи мощного светового излучения. Согласно способу производят легирование осаждаемых слоев стекла сердцевины малыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002462737
Дата охранного документа: 27.09.2012
10.04.2019
№219.017.03d7

Люминесцентный источник оптического излучения с гребенчатым спектром

Люминесцентный источник оптического излучения с гребенчатым спектром предназначен для использования в фотонике в качестве компактного источника оптического излучения с гребенчатым спектром в диапазоне длин волн 1500-1600 нм для создания эффекта спектрального уплотнения в волоконно-оптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002351046
Дата охранного документа: 27.03.2009
10.04.2019
№219.017.0647

Способ получения прозрачной сцинтилляционной zno керамики и сцинтиллятор

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, а именно к изготовлению материалов, входящих в состав сцинтилляционных детекторов, предназначенных для регистрации ионизирующих излучений, и может быть использовано в медицинской диагностике, устройствах таможенного контроля и космической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002416110
Дата охранного документа: 10.04.2011
29.04.2019
№219.017.410d

Способ получения оптических линз с минимальным двулучепреломлением

Способ относится к технологии изготовления линз из лейкосапфира и других одноосных кристаллов для оптических систем, работающих в видимой и инфракрасной областях спектра. Способ включает изготовление вогнуто-выпуклых заготовок путем пластической деформации изгиба плоскопараллельных пластинок из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002310216
Дата охранного документа: 10.11.2007
29.04.2019
№219.017.4144

Способ получения оптических линз из монокристаллов

Способ может использоваться для получения линз сложной конфигурации из лейкосапфира и других одноосных кристаллов для оптических систем современных оптических и оптоэлектронных приборов, работающих в видимой и инфракрасной областях спектра. Способ включает изготовление вогнуто-выпуклых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002313809
Дата охранного документа: 27.12.2007
29.04.2019
№219.017.4341

Серийный способ выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов для пассивных лазерных затворов

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов для пассивных лазерных затворов, используемых в современных лазерах, работающих в ИК-области спектра. Серийный способ выращивания кристаллов галлий-скандий-гадолиниевых гранатов осуществляют методом Чохральского из расплава исходной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002324018
Дата охранного документа: 10.05.2008
10.07.2019
№219.017.ac6b

Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления

Фотонно-кристаллическое электрооптическое волокно и способ его изготовления относятся к оптической и электронной промышленностям и могут быть использованы при конструировании систем для передачи и обработки информации, в которых целесообразно применение волоконно-оптических элементов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002397516
Дата охранного документа: 20.08.2010
10.07.2019
№219.017.ada4

Способ получения прозрачного термостойкого стеклокристаллического материала

Способ получения прозрачного термостойкого стеклокристаллического материала относится к технологии оптических материалов, предназначенных для использования в условиях значительных температурных перепадов, в частности в нагревательных устройствах, в том числе и в качестве устойчивых к термоудару...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002375319
Дата охранного документа: 10.12.2009
Показаны записи 1-10 из 23.
20.03.2013
№216.012.2f92

Способ химического травления труб из кварцевого стекла

Способ химического травления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии производства волоконных световодов модифицированным методом химического парофазного осаждения. Изобретение решает задачу по снижению величины окружной разнотолщинности опорных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477713
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.04.2013
№216.012.3676

Способ изготовления труб из кварцевого стекла

Способ изготовления труб из кварцевого стекла относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления точноразмерных труб из кварцевого стекла, необходимых для производства волоконных световодов, используемых в линиях связи, волоконно-оптических датчиках и лазерной технике....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479495
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.05.2013
№216.012.4238

Плоская линза из лейкосапфира и способ ее получения

Плоская линза из лейкосапфира изготовлена из пластически деформированной заготовки, в которой ось симметрии плоской линзы совпадает с высотой конуса оптических осей пластически деформированной заготовки. Входящая и выходящая поверхности являются плоскостями, перпендикулярными оси симметрии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482522
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.04.2014
№216.012.b0fc

Способ изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов

Изобретение относится к волоконной оптике и может быть использовано для изготовления анизотропных одномодовых волоконных световодов. Согласно способу получают цилиндрическую заготовку MCVD методом, которая содержит сердцевину, низковязкую напрягающую оболочку и конструктивную оболочку. С...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511023
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.03.2016
№216.014.bf13

Mcvd способ изготовления заготовок для одномодовых световодов

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления высокоапертурных одномодовых волоконных световодов с германосиликатной сердцевиной. Технический результат изобретения заключается в снижении оптических потерь световодов. MCVD способ изготовления заготовок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576686
Дата охранного документа: 10.03.2016
10.02.2016
№216.014.c50a

Иммерсионная композиция

Иммерсионная композиция содержит тетрагидрофуран и сополимер винилхлорида, винилацетата и дифенил при следующем соотношении компонентов в вес.%: тетрагидрофуран - 70-81; сополимер винилхлорида (90%) и винилацетата (10%) - 15-20; дифенил - 4-10. Технический результат заключается в разработке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574762
Дата охранного документа: 10.02.2016
29.12.2017
№217.015.f823

Mcvd способ изготовления одномодовых световодов с сердцевиной из чистого кварцевого стекла

Изобретение относится к модифицированному методу химического парофазного осаждения для изготовления световодов с малыми оптическими потерями. MCVD способ изготовления одномодовых волоконных световодов с сердцевиной из чистого стекла и легированной фтором оболочкой заключается в продувке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639560
Дата охранного документа: 21.12.2017
20.01.2018
№218.016.0feb

Композиция для изготовления прозрачного бактерицидного оксидного покрытия

Изобретение относится к неорганическим бактерицидным материалам и способам их получения, которое может быть использовано при производстве стекла, керамики, огнеупорных материалов, пигментов и красок, различных строительных материалов, экранов дисплеев, мониторов и телевизоров, различных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633536
Дата охранного документа: 13.10.2017
14.06.2018
№218.016.61e2

Способ изготовления фоторефрактивых световодов

Изобретение относится к волоконной оптике, в частности к технологии изготовления кварцевых волоконных световодов с сердцевиной из фоторефрактивного стекла для изготовления волоконных брегговских решеток (ВБР). В способе изготовления фоторефрактивных световодов MCVD для повышения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657323
Дата охранного документа: 13.06.2018
05.07.2018
№218.016.6b4f

Иммерсионная композиция

Иммерсионная композиция относится к оптическому материаловедению и может быть использована в качестве иммерсионной жидкости в оптическом приборостроении для контроля параметров материалов и оптических деталей, в том числе крупногабаритных изделий сложной формы, а также в геологии и минералогии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660054
Дата охранного документа: 04.07.2018
+ добавить свой РИД