Отечественная компонентная база волоконной техники и фотоники

В. Н. Цуканов, В. С. Чижов, М. Я. Яковлев 
ОТЕЧЕСТВЕННАЯ КОМПОНЕНТНАЯ БАЗА 
ВОЛОКОННОЙ ТЕХНИКИ  
И ФОТОНИКИ 
ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО 
Под общей редакцией кандидата  
технических наук, академика МАИ М. Я. Яковлева 
Москва     Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 

 
УДК 621.39 
ББК 32.88 
 
Ц85 
 
 
 
 
Цуканов, В. Н. 
Ц85  
Отечественная компонентная база волоконной техники и фотоники. 
Практическое руководство / В. Н. Цуканов, В. С. Чижов, М. Я. Яковлев. – 
Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. – 304 с. : ил., табл.  
ISBN 978-5-9729-0914-8 
 
Раскрываются вопросы импортозамещения компонентной базы волоконной техники 
и фотоники, приводятся параметры и характеристики волоконно-оптических компонентов отечественного производства, а также изделий фотоники, предназначенных для 
жестких условий эксплуатации. Описаны методики расчетов показателей надежности  
и радиационной стойкости, проводимые при проектировании компонентов и изделий  
фотоники. Для изделий фотоники приведена методика расчетов оптимальных запасов 
ЗИП-О с конкретными примерами. Представлены основные понятия в области охраны 
интеллектуальной собственности. Изложены основы авторского и патентного права, 
даны общие сведения о патентной информации. Основное внимание уделено структуре, 
содержанию и оформлению заявочных материалов на изобретения. Приводятся примеры 
оформления заявочных материалов на получение патента на изобретение, объектом которого является способ или устройство. 
Книга рассчитана на широкий круг читателей: студентов, инженерно-технических 
работников, ученых, интересующихся данной тематикой и профессионально связанных 
с разработкой или эксплуатацией изделий волоконно-оптической техники и фотоники. 
 
УДК 621.39 
ББК 32.88 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0914-8 
© Цуканов В. Н., Чижов В. С., Яковлев М. Я., 2022 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
2 
 

 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
Уважаемый читатель, перед Вами книга, посвященная актуальным темам импортозамещения в области волоконной техники и фотоники, проектирования изделий волоконной техники и фотоники и защиты авторских прав при создании новых изделий.  
В книге детально описаны принципы построения, характеристики и области применения отечественной волоконно-оптической компонентной базы, предназначенной для жестких 
условий эксплуатации и изготовленной только из отечественных материалов и комплектующих изделий. 
В книге приведены прикладные методы технических расчетов: показателей надежности (безотказности и сохраняемости), оптимальных запасов в комплектах ЗИП, стойкости  
к радиационным воздействиям. 
Уделено большое внимание защите интеллектуальной собственности и оформлению 
заявок на изобретения и выдачу патентов при проектировании новых изделий. 
Приведено описание принципа действия, конструкции, параметров и характеристик отечественных серийно выпускаемых волоконно-оптических активных линий задержки и фазовращателей СВЧ-сигналов, построенных с применением только отечественных компонентов. 
Книга состоит из 9 глав. 
В первой главе описана нормативно-техническая база, на которую следует опираться 
при разработке изделий фотоники и волоконной техники. 
Во второй главе приведена общая характеристика описываемой компонентной базы.  
В основном это высокотехнологичная продукция, предназначенная для жестких условий эксплуатации, изготовленная только из отечественных узлов и материалов. 
В третьей главе приведены параметры и характеристики серийно выпускаемых отечественных разъемных оптических соединителей: 
– однополюсных и двухмодульных для внутриблочного и межблочного монтажа; 
– однополюсных, выполненных в миниатюрном исполнении; 
– многополюсных типа ММС (МТР); 
– термостойких и сверхтермостойких; 
– вращающихся однополюсных; 
– вращающихся двухполюсных. 
В четвертой главе приведены параметры и характеристики серийно выпускаемых отечественных сплавных оптических разветвителей, структура их обозначения и параметры стойкости к внешним воздействующим факторам. 
Наряду с разветвителями на одну волну оптического излучения выпускаются спектрально-селективные разветвители, предназначенные для организации дуплексного канала 
приема/передачи по одному оптическому волокну (ОВ) путем волнового уплотнения передаваемой информации на двух длинах волн оптического излучения 1,31 и 1,55 мкм. 
В пятой главе приведены параметры и характеристики серийно выпускаемых отечественных оптических аттенюаторов, структура их обозначения и параметры стойкости к внешним воздействующим факторам. 
Приведены параметры двух типов аттенюаторов, объединяющих 66 видов конструктивного исполнения, формирующих параметрический ряд: 
– аттенюаторы первого типа обеспечивают фиксированное затухание оптических сигналов;  
– аттенюаторами второго типа обеспечивают регулируемое в заданных пределах затухание оптических сигналов. 
В шестой главе приведен опыт проектирования изделий радиофотоники: активных волоконно-оптических линий задержки, предназначенных для задержки СВЧ радиосигналов  
3 
 

 
на заданное время, и волоконно-оптических фазовращателей, обеспечивающих сдвиг фазы 
СВЧ радиосигналов на заданный угол. 
Линии задержки обеспечивают задержку радиосигналов в диапазоне частот от 1 
до 12 ГГц на время до 120 мкс. 
Фазовращатели обеспечивают сдвиг фазы радиосигналов в диапазоне частот от 0,4  
до 12 ГГц на угол от 0 до 360 градусов. 
Приведено описание принципа действия и конструкции изделий, примеры их практического применения. 
В седьмой главе приведены методы расчета показателей надежности волоконно- 
оптических изделий с учетом их подверженности к старению и усталости, зависимой от наработки: 
– методы предварительных расчетов показателей безотказности с примерами расчетов; 
– методы расчетов показателей безотказности по результатам испытаний с примерами 
планирования испытаний и оценки результатов испытаний; 
– методы расчетов показателей сохраняемости с примерами расчетов. 
В этой главе подробно описан метод расчета одиночного запасного имущества и принадлежности изделий (ЗИП-О) без применения электронно-вычислительной машин с приведением конкретного примера расчета оптимальных запасов ЗИП-О для обеспечения заданного 
значения показателя достаточности, в качестве которого выбран коэффициента готовности. 
В восьмой главе приведены методы расчетов радиационной стойкости изделий волоконной техники и фотоники. 
Рассмотрены основные процессы, происходящие в материалах составных частей изделий под действием ионизирующих излучений. 
Приводится методика расчета радиационной стойкости разрабатываемых волоконнооптических изделий. 
В девятой главе рассмотрены вопросы защиты интеллектуальной собственности. Даны 
основные понятия интеллектуальной собственности и объектов патентного права. Описана 
процедура оформления патентных прав с приведением примеров оформления заявок на изобретение и получение патента. 
Книга рассчитана на широкий круг читателей: студентов высших учебных заведений и 
аспирантов, инженерно-технических работников, научных сотрудников, интересующихся 
данной тематикой и профессионально связанных с разработкой или эксплуатацией изделий 
волоконной техники и фотоники. 
 
 
 
4 
 

 
 
Глава 1 
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА РАЗРАБОТКИ 
ИЗДЕЛИЙ ВОЛОКОННОЙ ТЕХНИКИ И ФОТОНИКИ 
1.1. Общие сведения 
Фотоника – область физики и технологии, связанная с излучением, управлением и обнаружением фотонов [1.1]. Иными словами, фотоника занимается преобразованием оптических 
сигналов и применяется в самых разнообразных сферах – в системах передачи информации 
через оптические волокна, при создании сенсоров, в изделиях СВЧ техники и других областях 
науки и техники [1.2]. 
Фотоника неразрывно связана с волоконно-оптической техникой и является активно развивающейся новой отраслью науки и техники.  
Основой для развития фотоники и волоконно-оптической техники является нормативнотехническая база. 
В этой области в последнее время имеются значительные положительные сдвиги, разработан комплект нормативно технической документации, включающий государственные и отраслевые стандарты. 
Объектом стандартизации явились вновь разрабатываемые и находящиеся в производстве перспективные компоненты волоконно-оптических систем передачи и фотоники. 
 
1.2. Перечень действующих государственных стандартов  
в области фотоники и волоконной техники 
ГОСТ РВ 51949-2002 Компоненты волоконно-оптических систем передачи пассивные. 
Общие технические условия 
Стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и серийно выпускаемые перспективные пассивные компоненты волоконно-оптических систем передачи: 
- оптические соединители; 
- оптические разветвители; 
- оптические объединители; 
- оптические переключатели и коммутаторы; 
- волоконно-оптические линии задержки. 
Стандарт устанавливает: 
- классификацию компонентов; 
- технические требования; 
- требования обеспечения качества; 
- правила приемки; 
- методы контроля; 
- требования к транспортированию и хранению; 
- указания по эксплуатации; 
- гарантии изготовителя. 
Стандарт применяют при разработке технических заданий и технических условий на 
компоненты конкретных типов и является обязательным для предприятий-разработчиков, изготовителей, потребителей и заказчиков пассивных компонентов волоконно-оптических 
средств всех ведомств и организаций. 
 
5 
 

ОСТ В4.0072-2002 Компоненты волоконно-оптических систем передачи пассивные. 
Форма технических условий 
Стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и серийно выпускаемые перспективные пассивные компоненты волоконно-оптических систем передачи: 
- оптические соединители; 
- оптические разветвители; 
- оптические объединители; 
- оптические переключатели и коммутаторы; 
- волоконно-оптические линии задержки. 
Стандарт устанавливает структуру технических условий (ТУ) на компоненты конкретных типов. 
Стандарт содержит методические указания по составлению разделов, подразделов  
и пунктов, а также типовые редакции отдельных пунктов ТУ. 
Стандарт обязателен при составлении ТУ на компоненты, разрабатываемые по  
ГОСТ РВ 51949. 
ОСТ В4.0073-2002 Компоненты волоконно-оптических систем передачи пассивные. 
Методы оценки стойкости к воздействию специальных факторов. 
Стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и серийно выпускаемые перспективные пассивные компоненты волоконно-оптических систем передачи: 
- оптические соединители; 
- оптические разветвители; 
- оптические объединители; 
- оптические переключатели и коммутаторы; 
- волоконно-оптические линии задержки. 
Стандарт устанавливает: 
- требования к измерительному оборудованию; 
- методы оценки стойкости компонентов к воздействию специальных факторов и одиночных импульсов напряжения при воздействии ЭМИ; 
- формы представления результатов. 
Стандарт применяют при проведении испытаний на стойкость к воздействию специальных факторов на стадии разработки, при постановке на производство (в составе квалификационных испытаний) и, при необходимости, в составе типовых испытаний при серийном 
производстве. 
ОСТ В4.0074-2002 Компоненты волоконно-оптических систем передачи пассивные. 
Методы ускоренной оценки безотказности. 
Стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и серийно выпускаемые перспективные пассивные компоненты волоконно-оптических систем передачи: 
- оптические соединители; 
- оптические разветвители; 
- оптические объединители; 
- оптические переключатели и коммутаторы; 
- волоконно-оптические линии задержки. 
Стандарт устанавливает: 
- порядок проведения ускоренных испытаний на соответствие компонентов требованиям безотказности; 
- порядок оценки результатов ускоренных испытаний; 
- методику расчета коэффициента ускорения при испытаниях и его доверительную 
нижнюю границу; 
- методы планирования ускоренных испытаний. 
Стандарт применяют при проведении испытаний на соответствие компонентов требованиям безотказности на стадии разработки, при постановке на производство (в составе 
6 
 

квалификационных испытаний) и, при необходимости, в составе типовых испытаний при серийном производстве 
ГОСТ РВ 6040-001–2007 Преобразователи измерительные волоконно-оптических датчиков. Общие технические условия. 
Стандарт распространяется на измерительные преобразователи волоконно-оптических 
датчиков. 
Стандарт устанавливает: 
- классификацию измерительных преобразователей волоконно-оптических датчиков по 
типу сетевого интерфейса и по измеряемым физическим величинам; 
- условное обозначение измерительных преобразователей волоконно-оптических датчиков с учетом сокращенного наименования измерительного преобразователя, условного обозначения типа сетевого интерфейса  и краткого обозначения измеряемой физической величины; 
- технические требования к измерительным преобразователям волоконно-оптических 
датчиков в зависимости от типа сетевого интерфейса; 
- требования экологической безопасности; 
- требования к обеспечению качества; 
- правила приемки; 
- методы контроля технических требований; 
- указания по эксплуатации; 
- гарантии изготовителя. 
Стандарт применяют при разработке технических заданий и технических условий на 
измерительные преобразователи волоконно-оптических датчиков. 
ГОСТ РВ 6050–001–2008 Компоненты волоконно-оптических систем передачи. Методы испытаний на безотказность. 
Стандарт распространяется на вновь разрабатываемые и серийно выпускаемые перспективные пассивные компоненты волоконно-оптических систем передачи: 
- оптические соединители; 
- оптические разветвители; 
- оптические объединители; 
- оптические переключатели и коммутаторы; 
- волоконно-оптические линии задержки. 
Стандарт устанавливает: 
- методы планирования кратковременных испытаний на безотказность; 
- методы планирования длительных испытаний на безотказность; 
- порядок проведения испытаний; 
- периодичность испытаний. 
В стандарте впервые учтены отличия волоконно-оптических компонентов от электронных компонентов, заключающиеся в том, что для коммутаторов и переключателей  
может быть принята гипотеза о нормальном законе распределения наработок на отказ,  
для оптических разветвителей – гипотеза о логарифмически нормальном законе распре- 
деления, для разъемных оптических соединителей – гипотеза о законе распределения  
Вейбулла-Гнеденко. 
ГОСТ РВ 6050–002–2011 Компоненты волоконно-оптических систем передачи пассивные. Типы, основные параметры и размеры. 
Стандарт распространяется на пассивные компоненты волоконно-оптических систем 
передачи: 
- оптические соединители; 
- оптические разветвители; 
- оптические объединители; 
7 
 

- оптические переключатели и коммутаторы; 
- волоконно-оптические линии задержки. 
Стандарт устанавливает: 
- типы компонентов ВОСП; 
- классификацию и основные параметры оптических соединителей; 
- классификацию и основные параметры оптических разветвителей и объединителей; 
- классификацию и основные параметры оптических переключателей и коммутаторов; 
- классификацию и основные параметры волоконно-оптических линий задержки; 
- основные размеры разъемных оптических соединителей, оптических разветвителей, 
объединителей, переключателей и коммутаторов, волоконно-оптических линий задержки; 
- условные обозначения типов компонентов волоконно-оптических систем передачи. 
Стандарт применяют при разработке технических заданий и технических условий  
на компоненты конкретных типов. 
ГОСТ Р 54417–2011 Компоненты волоконно-оптических систем передачи. Термины  
и определения. 
Стандарт устанавливает термины и определения основных понятий в области активных 
и пассивных компонентов ВОСП. 
Термины, установленные настоящим стандартом, рекомендуются для применения во 
всех видах документации и литературы, входящих в сферу работ по стандартизации в области 
волоконно-оптических систем передачи и (или) использующих результаты этих работ. 
Термины, установленные стандартом, касаются: 
- общих понятий волоконно-оптической техники; 
- активных компонентов волоконно-оптических систем передачи данных и информации; 
- пассивных компонентов волоконно-оптических систем передачи данных и информации; 
- параметров активных компонентов волоконно-оптических систем передачи данных  
и информации; 
- параметров пассивных компонентов волоконно-оптических систем передачи данных 
и информации. 
ГОСТ РВ 6050–003–2014 Линии задержки волоконно-оптические активные. Общие 
технические требования 
Стандарт устанавливает: 
- классификацию активных волоконно-оптических линий; 
- технические требования к активным волоконно-оптическим линиям задержки; 
- условные обозначения типов активных волоконно-оптических линий задержки. 
Стандарт применяют при разработке технических заданий и технических условий на 
активные волоконно-оптические линии задержки конкретных типов. 
ГОСТ Р 58568–2019 Фотоника. Термины и определения. 
Стандарт устанавливает основополагающие термины и определения в отношении фотоники как отрасли экономики, включая научные исследования, разработку, производство, 
технологии и использование продукции. 
ГОСТ Р 52266–2020 Кабели оптические. Общие технические условия 
Стандарт устанавливает требования: 
- к классификации оптических кабелей; 
- к их техническим параметрам; 
- к правилам приемки; 
- к транспортированию и хранению. 
- безопасности и охраны окружающей среды. 
 
 
8 
 

 
 
Глава 2 
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  
РАССМАТРИВАЕМОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ 
Отечественная промышленность серийно изготавливает следующие разновидности волоконно-оптических компонентов [2.1]: 
- разъемные оптические соединители и соединительные кабели; 
- разъемные многополюсные оптические соединители типа ММС; 
- герметичные оптические переходы; 
- вращающиеся оптические переходы; 
- оптические разветвители и ответвители; 
- оптические мультиплексоры и демультиплексоры; 
- оптические аттенюаторы. 
Основные области применения компонентов это: 
- оборудование стационарных объектов и систем; 
- компоненты для внутриблочного применения; 
- мобильные развертываемые системы и бортовое оборудование; 
- компоненты для построения межблочной инфраструктуры; 
- полевое применение. 
Основными отличительными особенностями рассматриваемой в книге компонентной 
базы фотоники и волоконной техники являются: 
- повышенная стойкость изделий к воздействию климатических, механических и специальных факторов; 
- все рассматриваемые компоненты построены с применением материалов и узлов 
только отечественного производства и соответствуют требованиям отечественной действующей нормативной технической документации и техническим условиям. 
Основными материалами и комплектующими изделиями волоконно-оптических компонентов являются: 
- оптическое волокно (ОВ); 
- оптические кабели; 
- прецизионные керамические узлы: оптические наконечники и втулки – центраторы. 
Для изделий с относительно низкими требованиями по радиационной стойкости в компонентах используется стандартное ОВ изготавливаемое АО «Оптиковолоконные Системы» 
(Республика Мордовия). 
Благодаря проведенной в конце 2018 года модернизации производства производственные мощности завода увеличены с 2,4 млн. км до 4 млн. км, на предприятии серийно изготавливаются практически все известные типы оптических волокон [2.2]. 
ОВ Компании является единственным сертифицированным в России. Получены сертификаты соответствия ОВ по ключевым международным стандартам МСЭ-Т G652D,  
ITU-T G657 (тип G657A1) и IEC 60793-2-50 (категории B1.3 и B6 a1). Помимо стандарт- 
ных ОВ, компания также выпускает ОВ с улучшенными характеристиками, например ОВ, 
 обладающее повышенными прочностными характеристиками и устойчивостью к механи- 
ческим нагрузкам, а также ОВ диаметром 200 мкм, позволяющее уменьшить сечение кабеля, 
тем самым облегчая прокладку кабелей в стесненных условиях городских кабельных канализаций. 
Качество российского ОВ подтверждается не только наличием международных сертификатов, но и экспортом продукции в Китай и страны Европы. 
 
9 
 

Для изделий с более высокими требованиями по радиационной стойкости применяются 
радиационно-стойкие ОВ. Одним из предприятий, выпускающих такие ОВ является  
ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» (ПАО «ПНППК»), 
изготавливающее ОВ типа ОВ-РСИ125 по техническим условиям ПИКВ.203727.090ТУ. 
Основными поставщиками оптических кабелей для изделий волоконной техники и фотоники являются отечественные предприятия: 
- Акционерное Общество «Особое конструкторское бюро кабельной промышленности» [2.3]; 
- Акционерное Общество «ЯУЗА-КАБЕЛЬ» [2.4]. 
Эти предприятия производят волоконно-оптические кабели различной номенклатуры 
и только высокого качества. Основные марки оптоволоконного кабеля имеют сертификаты 
Министерства связи.  
Наряду с кабелями общего применения, предприятия изготавливают кабельные изделия для эксплуатации в экстремальных условиях: авиационной, космической, радиоэлектронной и других видах новой техники. 
Технология изготовления прецизионных керамических узлов: оптических наконечников и втулок – центраторов, при участии ЗАО «ЦНИТИ «Техномаш-ВОС» [2.1], освоена  
в АО «ЦНИТИ «Техномаш» [2.5]. АО «ЦНИТИ «Техномаш» серийно изготавливает эти изделия по техническим условиям ФТЯИ.203743.192ТУ. 
Производство включает следующие участки: 
- спекания заготовок из наноструктуированного порошка на основе частично-стабилизированного диоксида циркония; 
- обработки заготовок, полученных спеканием наноструктуированного порошка на основе частично-стабилизированного диоксида циркония, чередующимися операциями механической обработки наружной (цилиндрической, торцевых) и внутренних поверхностей. 
Вся номенклатура продукции прошла квалификационные испытания на соответствие 
ГОСТ РВ 20.39.412-97, ГОСТ РВ 20.39.413-97, ГОСТ РВ 20.39.414.1-97, ГОСТ РВ 20.39.414.2-97 
и другим стандартам Российской Федерации. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10