Управляемый затвор для световодов
Иллюстрации
Реферат
Использование: в волоконно-оптических линиях связи. Сущность изобретения: в зазоре между торцами световодов 2 и 3 установлена оптически прозрачная капсула 4, частично заполненная магнитной жидкостью 6, при этом на нижнюю цилиндрическую часть капсулы надет кольцевой постоянный магнит, а дно 5 капсулы 4 выполнено эластичным. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з G 02 В 26/04 // 6/26
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887979/10 (22) 04.12,90 (46) 07.09.92. Бюл. ¹ ЗЗ (75) А.Н. Карасев (56) Авторское свидетельство СССР N.
1434386, кл. G 02 В 6/00, 1988, Патент ГДР № 203409, кл. G 02 F 1/09 опублик, 1983. (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ЗАТВОР ДЛЯ СВЕТОВОДОВ
Изобретение относится к области волоконной оптики, в частности к технике волоконно-оптической связи, и может быть использовано при создании устройств,коммутации световых потоков в волоконных с вето водах, Известен магнитоуправляемый коммутационный элемент, который содержит герметизираванный баллон, два световода со шлифованными торцами, установленными консол ьно и встречно друг другу внутри баллона, Г-образную ферромагнитную шторку, снабженную дополнительной ферромагнитной пластиной, шторка укреплена консольно в одном из торцов герметизированного баллона таким образом, что ее меньший участок с ферромагнитной пластиной расположен над зазором между торцами светаводав, в противоположном торце герметизираванного баллона консольно установлена вторая ферромагни. ная пластина с возможностью контакта с ферромагнитной пластиной на шторке.
Этот известный магнитоуправляемый коммутационный элемент имеет следующие недостатки:
„„Я „„1760512 А1 (57) Использование: в волоконно-оптических линиях связи. Сущность изобретения: в зазоре между торцами световодов 2 и 3 установлена оптически прозрачная капсула
4, частично заполненная магнитной жидкостью 6, при этом на нижнюю цилиндрическую часть капсулы надет кольцевой постоянный магнит, а дно 5 капсулы 4 выполнено эластичным. 2 ил. низкую виброустойчивость в момент отсутствия воздействующего на шторку управляющего магнитного поля, обусловленную конструкцией шторки в виде защемленного плоского упругого элемента с грузом на конце, возможность управления шторкой только воздействием магнитного поля в незначительном диапазоне частоты переключений.
Эти недостатки говорят об ограниченности функциональных возможностей коммутационного элемента, что сужает технологическое его использование в различных устройствах оптической связи.
Известен управляемый затвор для световодов, работа которого основана на управляемом перемещении магнитной жидкости в зазоре между световодами и который содержит постоянный магнит и электромагнит для изменения положения магнитной жидкости.
Недостатком известного затвора является отсутствие возможности контактного управления.
1760512
Целью изобретения является обеспечение возможности как контактного, так и бесконтактного управления, На фиг, 1 показан общий вид затвора; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.
Волоконно-оптический переключатель содержит герметичный корпус 1. волоконныйй световод 2, подводящий излучение. волоконный световод 3, отводящий излучение, капсулу 4 из оптически прозрачного материала с плоской верхней и цилиндрической нижней частями, эластичное дно
5, магнитную жидкость 6, кольцевой постоянный магнит 7, герметичные уплотняющие прокладки 8 и 9, крышку 10, снабженную в центре отверстием.
Корпус I изготовлен из двух половинок, снабженных V-образными канавками для установки световодов и полостями для установки исполнительного механизма, Световоды 2 и 3 жестко с помощью клея установлены в V-образной канавке нижней части корпуса 1. Величина зазора. между световодами 2 и 3 зависит от толщины плоской части капсулы 4 и выставляется так, чтобы, плоская часть капсулы 4 входила вплотную между торцами световодов 2 и 3, но без усилия. Эластичное дно 5 герметически с помощью клея соединено с цилиндрической частью капсулы 4 снизу. Кольцевой магнит 7 имеет поперечное намагничивание и установлен на цилиндрической части капсулы 4 так, чтобы его южный полюс был обращен к эластичному дну 5. Магнитная жидкость 6 вводится в капсулу 4 через отверстие в ее верхней плоской части до полного заполнения цилиндрической части и не более 10% объема плоской части. Отверстие после ввода магнитной жидкости 6 можно закрыть или оставить открытым, так как вытекание ее исключено при наличии магнита
7, который надежно удерживает ее в капсуле 4. Капсула 4 с надетым магнитом 7 устанавливается в полости нижней части корпуса 1 так, чтобы уровень магнитной жидкости 6 плоской части, введенной в зазор световодов 2 и 3, находился под их торцами. Крышка 10 через прокладку 9 устанавливается на нижней части корпуса 1 .так, чтобы ее отверстие находилось напротив эластичного дна 5. Верхняя часть корпуса 1 соединяется с нижней через герметичную прокладку 8.
Корпус 1 и крышка 10 изготовлены из ударопрочного фенопласта типа У5-301-41, В качестве световодов2,3 использовался волоконно-оптический жгут с полимерной защитой и с сердцевиной из полимерных оптических волокон диамет45 o MoH 4 п 10 36 10 10 ря 103 . 10
Это говорит о том, что только вибрации с ускорениями более 45 могут вызвать колебания уровня магнитной жидкости 6 в объеме плоской части капсулы 4 и нарушить работу переключателя, что подтверждает высокую виброустойчивость предлагаемого волоконно-оптического переключателя.
Волоконно-оптический переключател ь работает следующим образом, При отсутствии воздействия на магнитную жидкость 6 со стороны эластичного дна
5 в виде силового (контактного) или магнит50
55 ром 50 мкм, обьединенных в круглый шлифованный торец диаметром 3 мм.
Капсула 4 изготовлена из оптически прозрачной пластмассы на основе поликри5 латов. имеющей коэффициент преломления почти одинаковый с материалом. волокна.
Высота плоской части 15 мм, толщина 2,5 мм, ширина 5.5 мм, высота цилиндрической части 6 мм, наружный диаметр 5,5 мм, тол10 щина стенок 0,75 мм.
Эластичное дно 5 капсулы 4 изготовлено из маслобензостойкой резины типа СКУ8 и имеет высоту 1.5 мм, внешний диаметр
7 мм, толщину 0,3 мм.
15 В качестве магнитной жидкости 6 использовалась магнитная жидкость на основе керосина с частицами магнетита, стабилизированными олеиновой кислотой, которая имеет намагниченность насыщения
20 36 КА/м. Кольцевой магнит 7 изготовлен из феррита бария и имеет внутренний диаметр
6 мм. наружный 10 мм, высоту 5 мм. Напряженность магнитного поля в рабочей точке
150 КА/м.
25 . Герметические уплотнительные прокладки 8 и 9 выполнены из резины типа
СКН-40.
Высокая виброустройчивость предлагаемого переключателя обеспечивается тем, 30 что возникающая под воздействием поля кольцевого магнита 7 в магнитной жидкости
6 обьемная магнитная сила значительно превосходит силу ее тяжести. Например, в нашем случае при обеспеченной намагни35 ченности магнитной жидкости 6 до M= 36
КА/м, средней величине градиента напряженности магнитного поля p H= 10 Я!м, магнитной постоянной p> = 4п.10 Гн/м, плотности магнитной жидкости р w10
40 кг/м и ускорении g--10 м/с можно рассчитать во сколько раз обьемная магнитная сила р ° MVH превосходит силу тяжести магнитной жидкости Pg
1760512 ного (неконтактного), магнитное поле кольцевого магнита 7 надежно удерживает уровень магнитной жидкости в обьеме плоской части капсулы 4, находящейся под торцами световодов 2 и 3, что обеспечивает свободное прохождение светового потока из световода 2 через прозрачную плоскую часть капсулы 4 в световод 3.
При контактном воздействии на магнитную жидкость 6 со стороны эластичного дна
5любым устройством, вызывающим, например, перемещение магнитной жидкости из эластичного дна 5 только на 0,5 мм по всей
его площади в цилиндрическую часть капсулы 4, то в результате разницы объемов плоской и цилиндрической части, уровень магнитной жидкости 6 в плоской части поднимается от исходного на 5 мм. Поскольку магнитная жидкость на основе магнетита имеет черный цвет и практически непрозрачна при слое 1 мм, то она надежно перекрывает поток света от световода 2 в световод 3.
После снятия контактного воздействия на эластичное дно 5 магнитная жидкость 6 под действием магнитного поля кольцевого магнита 7 возвращается в исходное состояние, т.е. занимает свой начальный уровень под торцами световодов, открывая зазор и обеспечивая передачу через него светового потока из световода 2 в световод 3.
При неконтактном воздействии на магнитную жидкость 6 со стороны эластичного дна 5, которое может осуществляться как подведением постоянного магнита, так и включением установленного под ним электромагнита, происходит взаимодействие внешнего поля с полем кольцевого магнита, которое должно быть согласным. В нашем случае использовался электромагнит, обеспечивающий напряженность магнитного поля 60 КА/м, которое взаимодействовало согласно с магнитным полем кольцевого магнита 7 и направлено снизу вверх. При включении управляющего электромагнита возникающее внешнее магнитное пале воздействует на магнитную жидкость 6 со стороны эластичного дна 5, складываясь с магнитным полем кольцевого магнита 7.
Суммарное магнитное поле перемещает магнитную жидкость 6 из цилиндрической части капсулы 4 в ее плоскую часть и пере5 крывает зазор световодов 2, 3. В нашем случае уровень магнитной жидкости 6 в плоской части капсулы 4 поднимается на 6 мм от исходного, что обеспечивало надежное перекрытие зазора и прекращение переда10 чи светового потока из световода 2 в световод 3.
При снятии внешнего магнитного воздействия, которое может осуществляться удалением постоянного магнита или выклю15 чением электромагнита. под действием поля кольцевого магнита 7 уровень магнитной жидкости 6 в плоской части капсулы 4 возвращается в исходное состояние, обеспечивая передачу светового потока из световода
20 2 в световод 3.
Из всего этого можно сделать вывод, что предлагаемый волоконно-оптический переключатель надежно работает при контактном и неконтактном воздействии на его
25 исполнительный механизм. а зто и подтверждает расширение его функциональных возможностей, Формула изобретения
Управляющий затвор для световодов, 30 содержащий герметичный корпус с установленными в нем двумя световодами, оптически соединенные через зазор между торцами, магнитную жидкость, постоянный магнит и средство перемещения магнитной
35 жидкости в зазоре между торцами световодов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения контактного управления затвором, магнитная жидкость
40 помещена в оптически прозрачную капсулу, имеющую расположенную в зазоре между торцами световодов плоскую часть и цилиндрическую часть, при этом постоянный магнит расположен на цилиндрической части, 45 основание которой выполнено эластичным, а уровень заполнения капсулы магнитной. жидкостью находится вне торцов световодов.
1760512
Р h
Составитель А.Карасев
Редактор Т.Никольская Техред M.Ìîðãåíòàë КоРРектоР M.Ïåòðàø
Заказ 3186 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101