Способ формирования регулярной гексагональной волоконной структуры

Способ формирования регулярной гексагональной волоконной структуры

Реферат

 

Изобретение относится к технологии получения гибких регулярных жгутов волокон, монохромных и полихромных волоконно-оптических пластин, а также микроканальных пластин. Из единичных стеклянных стержней, состоящих из жилы и одной или нескольких оболочек, собирают пакет шестиугольной формы поперечного сечения с образованием из центров стержней правильной гексагональной решетки, который нагревают и перетягивают в геометрически подобные ему многожильные стержни, последние для изделий, не требующих высокого разрешения, порядно, базируясь на горизонтальной плоскости, собирают в блок требуемого сечения и спекают под давлением, а для изделий с высоким разрешением укладывают в пакет таким образом, как и одножильные стержни, и подвергают повторному перетягиванию в сверхмногожильные стержни, которые затем собирают в блок и спекают таким образом, что и многожильные стержни. Используют изначально схему сборки пакета правильной шестиугольной формы сечения, изменяя ее таким образом, что на одной или трех смежных, или пяти сторонах шестиугольника отсутствуют по одному наружному ряду составляющих стержней, а сборку многожильных и сверхмногожильных стержней осуществляют таким образом, что количество элементов в любом наружном ряду одного стержня отличается от количества элементов примыкающего к нему наружного ряда соседнего стержня. Обеспечено повышение качества передачи и трансформации изображения. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технологии получения волоконных структур: гибких регулярных жгутов волокон (ГРЖВ), монохронных и полихромных волоконно-оптических пластин (ВОП), а также микроканальных пластин (МКП), - с различной степенью разрешения, используемых в оптических и электронно-оптических системах для передачи и трансформации изображения.

В зависимости от типа и функционального назначения, волоконные изделия состоят из множества жил или каналов, размеры которых лежат в интервале от 8-15 мкм для ГРЖВ до 4-10 мкм в ВОП и МКП, а количество их колеблется от нескольких тысяч в ГРЖВ до нескольких миллионов в ВОП и МКП средних размеров (20-60 мм), достигая десятков миллионов в пластинах большего размера (70-130 мм).

Для качественной передачи изображения все множество волокон должно быть плотно уложено в определенном порядке, при этом расположение всех волокон на входном и выходном торцах детали должно быть одинаковым, т.е. структура должна быть регулярной. Из двух возможных типов структур: квадратной и гексагональной - наибольшее распространение имеет последняя, т.к. она обеспечивает наиплотнейшую упаковку волокон круглого и правильного шестиугольного сечения и является более технологичной. Гексагональная структура характеризуется тем, что линии, соединяющие центры любых трех соседних волокон, каждое из которых граничит с двумя другими и занимает по отношению к ним положение "пик-впадина", образуют правильный треугольник.

Важнейшей задачей при изготовлении перечисленных выше изделий является сборка множества волокон с заданными размерами в правильную гексагональную структуру требуемых размеров и ее фиксация, например, путем спекания. Это одна из основных проблем, на решение которой направлены усилия специалистов данной области техники. Непосредственно регулярная укладка миллионов единичных волокон столь малых размеров представляет практически неразрешимую задачу. Поэтому общепринятым является многостадийный метод формирования волоконной структуры. На первой стадии из комплекта, состоящего из штабика и одной или нескольких трубок, или из многокамерного сосуда из расплава вытягивают единичные стержни. Затем эти стержни укладывают в пакет, имеющий в поперечном сечении форму правильного шестиугольника, и перетягивают в многожильные стержни (МЖС), которые, в свою очередь, снова укладывают в пакет правильной шестиугольной формы сечения и перетягивают в сверхмногожильные стержни (СМЖС). При необходимости этот процесс может быть продолжен. На конечной стадии получают стержни, в которых единичные волокна имеют размер, необходимый для обеспечения заданного разрешения, а количество единичных волокон в них может достигать нескольких тысяч.

Главным преимуществом метода является то, что размеры стержней, получаемых на каждой стадии, являются достаточно большими, что значительно упрощает процесс сборки. Однако структура получаемых многостадийным процессом изделий обладает целым рядом существенных недостатков, которые будут детально рассмотрены при анализе прототипа.

Из анализа уровня техники известны различные способы формирования гексагональной структуры, в том числе и такие, которые имеют целью устранить недостатки описанного выше многостадийного процесса. Проблемой повышения упорядоченности гексагональной структуры ВОП и МКП усиленно занимаются специалисты фирмы "Galileo Elektro - Optics Corp" (США). В статье "Новые конструкции волоконно-оптических экранов" (New fiber optic faceplate architectures" L. Cook, D. Mancini, S. Patterson), опубликованной: 196/SPIE Vol. 1243 Elektron image Tubes and Image-In-tensifiers (1990), на основании определенного теоретического анализа показала возможность многостадийной сборки из семижильного МЖС и других МЖС, число волокон которых является степенями семи: 7²=49, 7³=343 и т.д. Сборка из МЖС и СМЖС указанных видов позволяет формировать совершенную гексагональную структуру, в которой любое волокно занимает положение "пик-впадина" относительно пары соседних волокон, в том числе на границе сборок.

Авторы упомянутой статьи предприняли попытку запатентовать этот способ (U.S. Patent Application 371065, June 6, 1989), но решение по ней принято не было. Другой способ, предложенный этими же авторами, был запатентован (патент США 5049176, С 03 В 23/207, опубл. 17.09.91 г., реферат в Бюллетене "ИСМ" 5 (вып. 39), 1993 г.). В этом же патенте подробно изложен упомянутый выше процесс формирования гексагональной структуры и из 7ⁿ - жильных МЖС. Основное же содержание патента составляет описание защищаемого способа формирования гексагональной структуры из МЖС специальных форм. Суть способа заключается в том, что первоначально собирается пакет сечением в виде правильного шестиугольника или треугольника, из всех наружных рядов которого удаляется заданное число единичных стержней в определенном порядке, а оставшаяся часть перетягивается в МЖС.

Несмотря на то, что предложенные способы позволяют получить достаточно совершенную гексагональную структуру ("Fractal multifiber microchannel Plates", L. Cook and co-authors), 190/ SPIE, Vol. 1655, Electron Tubes and image intensifibers /1992), им присущи значительные недостатки. Во-первых, предложенные формы (за исключением фигуры, полученной из треугольника) не допускают сборку на горизонтальной плоскости. Во-вторых, у большинства из них отсутствует гладкость границ, что существенно усложняет сохранение в процессе вытяжки сложной конфигурации крайних рядов. В-третьих, предложенные формы крайне неустойчивы, т.к. после удаления стержней утрачивается присущее гексагональной укладке свойство связности.

За прототип предлагаемого нового способа формирования регулярной гексагональной волоконной структуры принят "Метод формирования сотовой структуры", защищенный в патенте США 3679384, С 03 С 25/02, опубл. 25.07.1972 г. В этом патенте описан классический способ формирования гексагональной структуры из стержней, уложенных в пакет правильной шестигранной формы, перетяжки пакета в МЖС, а затем и в СМЖС, которые применяют для изготовления ВОП и МКП.

При очевидных достоинствах этого метода: во-первых, из возможных форм сечения пакетов для получения гексагональной структуры (треугольник, ромб и шестиугольник) последний наиболее приближен к кругу; во-вторых, полнейшая связность укладки; в-третьих, простота практической реализации - он обладает существенными недостатками. Гексагональная структура достигается только внутри МЖС 2 (фиг.1a), а при сборке МЖС 2 на горизонтальной плоскости 1 крайние волокна занимают положение "пик-пик", что приводит к образованию пустот 3. Такая же ситуация возникает и при сборке СМЖС 4 (фиг.1б), но из-за того, что рельеф границы СМЖС 4 гораздо глубже, чем в МЖС, образующиеся пустоты 5 носят более выраженный характер и имеют большие размеры. Все это в совокупности приводит к существенным нарушениям структуры, затрагивающим не только ее периодичность, но форму и размеры единичных жил и каналов, и к образованию локальных сдвигов на границах спекания СМЖС, величина которых в несколько раз превосходит период структуры. Все сказанное приводит к ухудшению информационных характеристик изделий и к образованию фиксированного шума на переданном ими изображении.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества изображения, передаваемого волоконными изделиями (ГРЖВ, ВОП, и МКП), путем снижения дефектности гексагональной структуры на стадиях ее формирования от первичной (укладка пакета единичных стержней для вытяжки его в многожильный стержень) до укладки пакетов МЖС и СМЖС для вытяжки многожильных стержней более высоких порядков (сверх- и сверхсверх-многожильных) и сборки их в блоки для спекания.

Другой задачей настоящего изобретения является изготовление регулярных полихромных (линейчатых и точечных) ВОП.

Задачи решаются путем создания совершенной гексагональной структуры благодаря изменению формы сборочных элементов: МЖС и СМЖС-, и их последующей сборки в определенном порядке.

Для решения задачи предлагается способ формирования регулярной гексагональной волоконной структуры, заключающийся в том, что из единичных стеклянных стержней, состоящих из жилы и одной или нескольких оболочек, собирают пакет шестиугольной формы поперечного сечения с образованием из центров стержней правильной гексагональной решетки, который нагревают и перетягивают в геометрически подобные ему МЖС, последние для изделий, не требующих высокого разрешения, порядно, базируясь на горизонтальной плоскости, собирают в блок требуемого сечения и спекают под давлением, а для изделий с высоким разрешением укладывают в пакет таким же образом, как и единичные стержни, и подвергают повторному перетягиванию в СМЖС, которые затем собирают в блок и спекают таким же образом, что и многожильные стержни; при этом пакетам единичных стержней и МЖС придают форму сечения , получаемую путем изменения схемы сборки пакета правильной шестиугольной формы сечения таким образом, что на одной, или трех смежных, или пяти сторонах правильного шестиугольника отсутствует по одному наружному ряду составляющих стержней, а сборку МЖС и СМЖС осуществляют таким образом, что количество элементов в любом наружном ряду одного стержня отличается на единицу от количества элементов примыкающего к нему наружного ряда соседнего стержня.

Сборку МЖС и СМЖС, у которых в поперечном сечении отсутствует наружный ряд элементов на одной из сторон шестиугольника производят путем порядной ориентированной укладки таким образом, что в любой паре соседних стержней, расположенных в одном ряду, наибольшая грань одного шестигранника прилегает к грани, ей противолежащей, другого шестигранника.

МЖС и СМЖС, у которых в поперечном сечении отсутствуют наружные ряды элементов на трех смежных сторонах шестиугольника, собирают путем порядной ориентированной укладки таким образом, что в любой паре стержней, расположенных в одном ряду, большая грань одного шестигранника примыкает к меньшей грани другого шестигранника.

МЖС и СМЖС, у которых в поперечном сечении отсутствуют наружные ряды элементов на пяти сторонах шестиугольника, собирают путем порядной ориентированной укладки таким образом, что в любой паре соседних стержней, расположенных в одном ряду, наименьшая грань одного шестигранника примыкает к грани, ей противолежащей, другого шестигранника.

Предлагаемый способ может быть с успехом использован при изготовлении полихромных волоконных структур. При этом необходимо учесть, что наряду с проблемой геометрической регулярности, существующей для монохромных структур, появляется требование количественного равенства структурных элементов всех цветов, входящих в сборочную конструкцию (пакет единичных стержней заданных цветов, предназначенный для вытяжки МЖС). Это условие накладывает ограничение на выбор порядка шестиугольника, соответствующего поперечному сечению пакета, т.е. количества единичных монохромных стержней, уложенных на стороне изначально правильного шестиугольника. Для этого с целью получения линейчатой регулярной трехцветной волоконной структуры единичные стержни, имеющие монохромные жилы трех цветов, например, красного, зеленого и синего, собирают в пакет рядами, состоящими из стержней одного цвета и чередующимися в заданной последовательности, например, красный, зеленый, синий, красный и т. д. , при этом количество стержней в первом ряду n для пакетов, в которых наружный ряд отсутствует на одной или трех смежных сторонах, определяется соотношением n= 3a+1, а для пакетов, в которых наружный ряд отсутствует на пяти сторонах - соотношение n=3а, где а - числа натурального ряда; а=1, 2, 3,...

Для сборки полихромной линейчатой структуры с числом цветов К количество стержней в первом ряду n для пакетов, в которых наружный ряд отсутствует на одной или трех смежных сторонах, определяется соотношением n=Ка+1, а для пакетов, в которых наружный ряд отсутствует на пяти сторонах - соотношением n= Ka, где а - числа натурального ряда: а=1, 2, 3,...

Для получения точечной регулярной трехцветной волоконной структуры единичные стержни, имеющие монохромные жилы трех цветов, например красного, зеленого и синего, собирают в пакет порядно, обеспечивая заданный порядок чередования цветов как внутри каждого ряда, так и относительно стержней предшествующего ряда, при этом форма сечения пакета отличается от правильного шестиугольника отсутствием одного наружного ряда составляющих стержней на трех смежных сторонах, а число стержней в первом ряду пакета может выбираться произвольным, начиная с трех.

Предлагаемый способ конструирования новых простых форм сборочных элементов (МЖС и СМЖС) обеспечивает создание упорядоченной гексагональной структуры на всех стадиях процесса изготовления ГРЖВ, ВОП или МКП. Основным его достоинством является то, что он, решая задачу формирования совершенной гексагональной структуры столь же эффективно как аналог (патент США 5049176, С 03 В 23/207, ИСМ 5-1993), лишен всех отмеченных его недостатков. По сравнению с прототипом предлагаемый способ устраняет важнейшие его недостатки, сохраняя одновременно все его преимущества.

Предлагаемый способ обеспечивает совершенную гексагональную структуру как внутри сборочных элементов, так и на их границах при использовании МЖС любых порядков. При этом поперечные сечения новых сборочных элементов оптимальны по форме, обладают гладкими границами, просты в изготовлении, а укладка сборочных элементов осуществляется на горизонтальной плоскости для МЖС любых порядков.

Еще одним достоинством предлагаемого способа является то, что он наряду с обеспечением высокого качества монохромных волоконных изделий позволяет изготавливать и регулярные полихромные структуры различных типов. Изделия подобного рода не имеют аналогов как в отечественном, так и (насколько нам известно) в мировом производстве. Регулярные полихромные структуры принципиально не могут быть изготовлены способами, заявленными и в аналоге, и в прототипе. Последнее связано с тем, что используемые в них формы МЖС не обладают количественной цветовой симметрией, необходимое условие которой для трехцветных структур формулируется так: количество единичных волокон в МЖС должно быть кратно трем. В подтверждение сказанного проведем простое количественное сравнение свойств известных форм МЖС с предлагаемыми.

Известно, что, если на стороне пакета правильной шестиугольной формы сечения n единичных стержней, то их общее число в пакете N определяется соотношением N= 3n(n-1)+1, из которого непосредственно следует, что N не кратно трем. Поэтому ни все правильные шестиугольники прототипа, ни 7ⁿ - жильные МЖС аналога не пригодны для сборки полихромных структур. Это же утверждение справедливо и для всех шестиугольников аналога, полученных удалением на шести гранях одинакового числа единичных стержней, т.к. сумма удаленных стержней кратна трем и, следовательно, оставшееся число не может быть кратно трем. Исключением является форма аналога, составленная из треугольников, но она могла бы быть пригодна только для сборки точечной цветной структуры.

В предлагаемом способе любая форма МЖС удовлетворяет вышеназванному условию. Пакет с отсутствующим одним рядом содержит общее число единичных стержней N_-1=N-n=3n(n-1)+1-n=(n-1)(3n-1), т.е. N_-1 кратно трем, когда (n-1) - кратно трем. Пакет с отсутствующими рядами на трех смежных сторонах содержит N-з=N-n-2(л-1)=3(n-1)², т.е. условие кратности трем выполняется при любом n. Аналогично можно показать, что число единичных стержней в пакете, в котором отсутствует по одному ряду на пяти сторонах, N_-5=(n-1)(3n-5), т.е. N_-5 кратно трем так же, как и N_-1 при (n-1) - кратном трем.

Способ иллюстрируется чертежами, на которых изображено следующее.

Фиг.1 - фрагменты сборок на горизонтальной плоскости МЖС (а) и СМЖС (б), изготовленных по способу - прототипу; 1 - горизонтальная плоскость, 2 - МЖС, 3 - пустоты между МЖС, 4 - СМЖС, 5 - пустоты между СМЖС.

Фиг.2 - вид поперечного сечения пакетов единичных стержней, собранных по измененной схеме сборки пакета правильной шестиугольной формы сечения, у которых отсутствует один наружный слой составляющих стержней на одной стороне (а), на трех смежных сторонах (б) и пяти сторонах (в), и фрагменты сборок на горизонтальной плоскости МЖС, полученных из этих пакетов: (г), (д) и (е) - соответственно; 6 - отсутствующие ряды (заштрихованы), 7 - наибольшая грань МЖС, 8 - диагональ МЖС, параллельная наибольшей грани, 9 - слой составляющих стержней, добавленный к пакету правильной шестиугольной формы сечения для получения формы, аналогичной той, которая образуется при отсутствии одного наружного ряда на пяти сторонах, 10 - наименьшая грань МЖС.

Фиг. 3 - фрагмент сборки СМЖС, изготовленных, как и составляющие их МЖС, из пакета с отсутствующим наружным рядом на одной стороне, аналогично изображенному на фиг.2а и отличающегося от него только числом стержней в первом ряду исходного пакета: на фиг.2а - четыре, на фиг.3 - три; 11 - МЖС, 12 - СМЖС.

Фиг. 4 - фрагмент сборки СМЖС, изготовленных, как и составляющие их МЖС, из пакета с отсутствующими наружными рядами на трех смежных сторонах, аналогичного изображенному на фиг.2б и отличающегося от него только числом стержней в первом ряду исходного пакета: на фиг.2б - четыре, на фиг.4 - три; 13 - МЖС, 14 - СМЖС.

Фиг.5 - вид поперечного сечения пакета единичных стержней, собранного по измененной схеме сборки пакета правильного шестиугольного сечения, у которого отсутствует один наружный ряд стержней на одной стороне (аналогичного изображенному на фиг.2а), предназначенный для изготовления трехцветной линейчатой структуры (а) и фрагмент сборки МЖС, полученных из этого пакета (б); буквами "К", "3" и "С" обозначены стержни красного, зеленого и синего цветов соответственно.

Фиг.6 - вид поперечного сечения пакета единичных стержней, собранного по измененной схеме сборки пакета правильного шестиугольного сечения, у которого отсутствует один наружный ряд сборочных стержней на трех смежных сторонах, предназначенный для изготовления трехцветной точечной структуры (а) и фрагмент сборки МЖС, полученных из этого пакета (б); буквами "К", "3" и "С" обозначены стержни красного, зеленого и синего цветов соответственно.

Весь иллюстрационный материал выполнен на имеющейся в распоряжении авторов гексагональной сетке, образованной правильными шестиугольниками. Во всех приведенных ниже примерах форма сечения единичных стержней - круг, т.е. рассматриваемые волоконные изделия имеют гексагональную структуру, состоящую из круглых волокон. Это несоответствие не имеет принципиального значения и никоим образом не может ставить под сомнение применимость полученных результатов для конкретных волоконных изделий. Обе структуры тождественны, что можно просто обнаружить, если мысленно заменить каждый правильный шестиугольник сетки на чертежах вписанным в него кругом.

Рассмотрим конкретный пример изготовления монохромной ВОП. На первой стадии собирают пакет единичных стеклянных цилиндрических стержней, изготовленных из серийной комбинации стекол: жила из ТБФ-10, светоотражающая оболочка из ВО-50, светопоглощающая оболочка из ВТО-73. Стержни диаметром 1,7 мм собирают в зажимы правильной шестиугольной формы сечения, высота которых 2Н= 25,4 мм. При таких соотношениях размеров зажимов и единичных стержней количество их в первом ряду n=9. Последовательно укладывают 208 стержней в 16 рядов, что соответствует отсутствию одного ряда 6 в пакете правильного шестиугольного сечения (фиг. 2а) (число рядов пакета правильной шестиугольной формы Р= 2n-1, т.е. при n=9 Р=17). Затем пакет зажимают как и обычный пакет правильной шестиугольной формы, положив вместо отсутствующего ряда прокладку, равную его высоте.

Собранный пакет помещают в печь, нагревают и перетягивают в МЖС, минимальная высота сечения которого 2h_min=1,8 мм. 161 МЖС укладывают в пакет, подобный пакету единичных стержней (без одного ряда), но в этом случае в первый ряд укладывают 8 МЖС, а число рядов 14. Сборку производят в специальный зажим порядно, укладывая каждый МЖС первого ряда на горизонтальной плоскости 1 основания зажима таким образом, что его наибольшая грань 7 располагается вертикально и занимает всегда одно и то же положение (слева или справа) относительно параллельной этой грани диагонали сечения МЖС 8 (фиг.2г). Каждый последующий ряд МЖС укладывают в гребенку, образованную МЖС предшествующего ряда, в той же ориентации, что МЖС первого ряда.

Собранный пакет помещают в печь, нагревают и перетягивают в СМЖС, минимальная высота сечения которых 2h_min=1,05 мм. В каждом СМЖС содержится 33488 единичных жил, а диаметр каждой жилы - 5 мкм. Затем СМЖС 12 собирают в блок в том же порядке, как и при сборке пакета МЖС (фиг.3). При спекании в пресс-печах СМЖС укладывают в пресс-форму прямоугольного или квадратного сечения. Размер блока должен обеспечивать возможность получения из него ВОП требуемых габаритов.

Рассмотрим конкретный пример изготовления ГРЖВ. На первой стадии собирают пакет из единичных стеклянных цилиндрических стержней, жила в которых выполнена из стекла ВС-92, светоотражающая оболочка из стекла С-52, вторая растворимая оболочка - из стекла С-78-5. Диаметр стержней 1,64 мм. Сборка пакета производится в зажимы правильной шестиугольной формы сечения, высота которых 2Н=18,75 мм. При таких соотношениях размеров зажимов и стержней количество их в первом ряду n=7. В данном примере используется форма пакета, соответствующая отсутствию по одному наружному ряду сборочных стержней на пяти сторонах (фиг.2в). Нетрудно заметить, что эта форма соответствует добавлению к правильному шестиугольнику с числом стержней в первом ряду n и числа рядов Р=2n-1 еще одного ряда, содержащего n-1 стержень. Поэтому в пакет укладывается 133 стержня в 14 рядов. После окончания сборки пакет фиксируют, для чего прижимную планку приподнимают на высоту добавленного ряда.

Далее пакет перетягивают в МЖС, максимальная высота сечения которого 2h_max= 1,2 мм. Последующая сборка МЖС производится так же, как и в первом примере, но с двумя отличиями. Во-первых, ориентацию МЖС в первом ряду и всех последующих рядах контролируют по положению наименьшей грани 10 (фиг. 2е). Во-вторых, поскольку перетяжкой пакета МЖС завершается формирование структуры ГРЖВ, собираемому пакету придают форму двенадцатиугольника, т.е. форму, наиболее приближенную к кругу. Число МЖС в пакете и размер вытягиваемых из них СМЖС определяется требуемыми габаритами жгута и его разрешением.

Рассмотрим конкретный пример изготовления МКП. На первой стадии собирают пакет единичных стеклянных цилиндрических стержней, изготовленных из серийной комбинаций стекол: жила из С-78-5, оболочка из 6Ва4. Стержни диаметром 2,2 мм собирают в зажим правильной шестиугольной формы сечения, высота которого 2H= 25,4 мм. При таких соотношениях размеров зажимов и единичных стержней количество их в первом ряду n=7. Укладку 108 стержней, что соответствует отсутствию по одному ряду на трех смежных сторонах пакета правильной формы (фиг.2б), ведут в следующем порядке. Первые шесть рядов укладывают так же, как и при сборке обычного пакета, а начиная с седьмого ряда число укладываемых стержней уменьшается на единицу с каждой стороны ряда. После сборки всех 12 рядов пакет фиксируют.

Собранный пакет помещают в печь, нагревают и перетягивают в МЖС, высота сечения которого в любом из трех направлений 2h=2,1 мм. 108 МЖС укладывают в пакет, подобный пакету единичных стержней (без одного ряда на трех смежных сторонах). Пакет собирают в специальный зажим порядно, укладывая каждый МЖС первого ряда на горизонтальной плоскости 1 основания зажима таким образом, что его большая грань располагается вертикально и занимает всегда одно и то же положение (на левой или правой стороне сечения МЖС) (фиг.2д). Каждый последующий ряд МЖС укладывают в гребенку, образованную МЖС предшествующего ряда, в той же ориентации, что и МЖС первого ряда.

Собранный пакет помещают в печь, нагревают и перетягивают в СМЖС, высота сечения которого в любом из трех направлений 2h=0,72 мм. В каждом СМЖС содержится 11664 единичных каналов, диаметр каждого канала ~6 мкм, а шаг структуры ~ 7,5 мкм. Затем СМЖС 14 собирают в блок в том же порядке, как и при сборке пакета МЖС (фиг.4). Для получения фигуры, наиболее приближенной к кругу, блоку СМЖС придают форму двенадцатиугольника. Собранный блок помещают в колбу из стекла монолитного обрамления, нагревают и спекают в установке изостатического прессования.

Рассмотрим конкретный пример изготовления ВОП с линейчатой трехцветной регулярной структурой. На первой стадии из комплекта, состоящего из штабика и двух трубок изготавливают единичные стержни. Штабики изготовлены из специальных стекол с требуемыми оптическими характеристиками, окрашенных различными добавками в красный, синий и зеленый цвета. Внутренняя трубка изготовлена из бесцветного стекла для светоотражающей оболочки типа ВО, а наружная - из темного стекла для светопоглощающей оболочки типа ВТО.

Для сборки пакета были выбраны зажимы правильной формы сечения с высотой 2Н= 30 мм. Поскольку число стержней, укладываемых в первом ряду, подчиняется условию n= 3а+1, то приняв а=8, имеем n=25. Отсюда величина диаметра единичного стержня - 0,70 мм.

Сборку пакета единичных стержней производят порядно, соблюдая заданный порядок цветов: красный, зеленый, синий. Форма пакета соответствует правильному шестиугольнику без одного ряда (фиг.2а). Уложив в заданной последовательности 48 рядов (16 цветных триад), пакет зажимают, уложив прокладку высотой в один отсутствующий ряд.

Пакет помещают в печь, нагревают и перетягивают в МЖС, минимальная высота которых 2h_min= 0,89 мм. Затем МЖС режут на длину пресс-формы (~60 мм) и собирают в блок, соблюдая порядок чередования цветов (как показано на фиг.56 для сборки МЖС с n=4). Сечение блока 40х40 мм. После сборки блок МЖС спекают под давлением.

Рассмотрим конкретный пример изготовления ВОП с регулярной трехцветной точечной структурой. На первом этапе изготавливают единичные стержни таким же образом, что и в предыдущем примере. Сборку единичных стержней производят в зажимы, имеющие форму правильного шестиугольника, при этом размеры единичных стержней и зажимов такие же, как и в предыдущем примере. Форма сечения пакета для точечной трехцветной структуры соответствует правильной без одного наружного ряда на трех смежных сторонах. Сборка пакета производится в следующем порядке: сначала укладывают 25 стержней первого ряда, соблюдая заданный порядок чередования цветов, затем укладывают второй ряд, чтобы цвета его стержней согласовывались бы с цветами стержней первого ряда и т.д. Таким образом укладывается 24 ряда. Затем, начиная с 25-го диагонального ряда, количество укладываемых в каждом ряду стержней уменьшают на два - по одному с каждой стороны. Сборка завершается укладкой 48-го ряда, после чего пакет фиксируют и перетягивают.

Все дальнейшие операции соответствуют предыдущему примеру, за исключением того, что сборку МЖС в блок производят, ориентируясь на цвета угловых жил (фиг.6б).

В представленной технологии для достижения указанного технического результата не требуется применения специфических средств и введения новых сложных операций. Изобретение позволяет создавать совершенную гексагональную волоконную структуру, не нарушая традиционных способов сборки и вытяжки световодов, что может способствовать широкому применению нового способа в заявленной области техники.

Формула изобретения

1. Способ формирования регулярной гексагональной волоконной структуры, заключающийся в том, что из единичных стеклянных стержней, состоящих из жилы и одной или нескольких оболочек, собирают пакеты шестиугольной формы поперечного сечения с образованием из центров стержней правильной гексагональной решетки, которые нагревают и перетягивают в геометрически подобные им многожильные стержни, последние для изделий, не требующих высокого разрешения, порядно, базируясь на горизонтальной плоскости, собирают в блоки требуемого сечения и спекают под давлением, а для изделий с высоким разрешением укладывают в пакеты таким же образом, как и единичные стержни, и подвергают повторному перетягиванию в сверхмногожильные стержни, которые затем собирают в блоки и спекают таким же образом, что и многожильные стержни, отличающийся тем, что пакетам единичных и многожильных стержней придают форму сечения, получаемую путем изменения схемы сборки пакета правильной шестиугольной формы сечения таким образом, что на одной, или трех смежных, или пяти сторонах правильного шестиугольника отсутствует по одному наружному ряду составляющих стержней, а сборку многожильных и сверхмногожильных стержней осуществляют таким образом, что количество элементов в любом наружном ряду одного стержня отличается на единицу от количества элементов примыкающего к нему наружного ряда соседнего стержня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что многожильные и сверхмногожильные стержни, у которых в поперечном сечении отсутствует наружный ряд элементов на одной из сторон шестиугольника, собирают путем порядной ориентированной укладки таким образом, что в любой паре соседних стержней, расположенных в одном ряду, наибольшая грань одного шестигранника примыкает к грани, ей противолежащей, другого шестигранника.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что многожильные и сверхмногожильные стержни, у которых в поперечном сечении отсутствуют наружные ряды элементов на трех смежных сторонах шестиугольника, собирают путем порядной ориентированной укладки таким образом, что в любой паре соседних стержней, расположенных в одном ряду, большая грань одного шестигранника примыкает к меньшей грани другого шестигранника.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что многожильные и сверхмногожильные стержни, у которых в поперечном сечении отсутствуют наружные ряды элементов на пяти сторонах шестиугольника, собирают путем порядной ориентированной укладки таким образом, что в любой паре соседних стержней, расположенных в одном ряду, наименьшая грань одного шестигранника примыкает к грани, ей противолежащей, другого шестигранника.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения линейчатой регулярной трехцветной волоконной структуры, единичные стержни, имеющие монохромные жилы трех цветов, например, красного, зеленого и синего цвета, собирают в пакет рядами, состоящими из стержней одного цвета и чередующимися в заданной последовательности, например., красный, зеленый, синий, красный и т. д. , при этом количество стержней в первом ряду n для пакетов, в которых наружный ряд отсутствует на одной или трех смежных сторонах, определяется соотношением n= 3а+1, а для пакетов, в которых наружные ряды отсутствуют на пяти сторонах, - соотношением n=3а, где а - числа натурального ряда: а=1, 2, 3,....

6. Способ по п. 1 или 5, отличающийся тем, что для сборки полихромной линейчатой структуры с числом цветов k количество стержней в первом ряду п для пакетов, в которых наружный ряд отсутствует на одной или трех смежных сторонах, определяется соотношением n=ka+1, а для пакетов, в которых наружный ряд отсутствует на пяти сторонах - соотношением n=kа, где а - числа натурального ряда: а=1, 2, 3,.,..

7. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что, с целью получения точечной регулярной трехцветной структуры, единичные стержни, имеющие монохромные жилы трех цветов, например, красного, зеленого, синего, собирают в пакет порядно, обеспечивая заданный порядок чередования цветов как внутри каждого ряда. так и относительно стержней предшествующего ряда, при этом форма сечения пакета отличается от правильного шестиугольника отсутствием одного наружного ряда составляющих стержней на трех смежных сторонах, а число стержней в первом ряду пакета может выбираться произвольным, начиная с трех.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6