Интегрально-оптический тензодатчик

 

ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЙ ТЕНЗОДАТЧИК, содержащий подложку из Фотоупругого материала, расположенные на ней выходной и входной полосковые микроволноводы, размешенный между ними и соединенный с ними направленными ответвителями тензочувствительный элемент в виде кольцевого резонатора, отличаю шийс я тем, что, с целью увеличения чувствительности и уменьшения габаритов- , он снабжен двумя дополнительными направленными сзгтветвителями и четырьмя , зеркалами, кольцевой резонатор выполнен из двух отрезков полоскового микроволновода, соединенных у концов между собой двумя дополнительными направленными ответвителями, а на „ торцах отрезков микроволновода за- § креплены четыре зеркала. (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) G 01 В 1

В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"Ц

Фиа 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3525461/25-28 (22) 16.12.82 (46) 15.05.84. Бюл. 9 18 (72) А.П.Остроуменко, В.П.Нрудкий и А.В.Ималько (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Энамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 531.781.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 525465, кл . G 01 В 11/16, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 896396, кл. 0 01 В 11/16, 1981 (прототип). (54 ) (57 ) ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИЙ

ТЕНЭОДАТЧИК, содержащий подложку

„„QU„„- 1 092363 А иэ йотоупругого материала, расположенные на ней выходной и входной полосковые микроволноводы, размешенный между ними v. соединенный с ними направленными ответвителями тензочувствительный элемент в виде кольцевого резонатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения чувствительности н уменьшения габаритов; он снабжен двумя дополнительными направленными ответвителями и четырьмя. зеркалами, кольцевой резонатор выполнен из двух отрезков полоскового микроволновода, соединенных у коннов между собой двумя дополнительными направленными ответвителями, а на торцах отрезков микроволновода эа- со креплены четыре зеркала.!

092363

Изобретение отностися к и:.ñëåäîванин) деформа!«ии I

Известен оптический нолнонодный тензодатчик, содержащий основание в ниде монокристалла с:-:ане ецн!л > на его поверхность волноводом, два волоконных световода, присоединенных к нолноводу, источник излучения и фотоприемник, соединенный co rBc<-:;->водами Г1 3. )О

Недостатком этого те нзодатч ика является необходимость применения специальных устройств для преобразования модуляции фазы оптического излучения в модуляцию его амплитуды что усложняет конструкцию датчика и приводит к дополнительным потерям излучения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являе ся 0 интегрально-оптический гензодат !ик, содержащий подложку из фотоупругог о материала, расположении I:1 ней входной и выходной полос;.

Недостатками этого технического решения являются значительные габари- 3(1 ты тензодатчика, так как для сниж = ния потерь на криволинейных участках микроволноводов кольцевого ре-)онатсра до уровня, обеспе-IpBBIBü(å:-о требу»-мую чувствительность, радиус кри1)u:--Hb1 таких участков должен Г :,ггь гopi<«l— ка нескольких миллиметров.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и умень!!ение га а ):-тов тензодатчика.

Указанная цель дocтигается тем, что интегрально-оптическии тснэо чик, содержащий подложку и э !!>о о"у<1 <) у гбго материала, располо.:;;.енине на 11е .-: входной и выходной полосковые !pl l; j ними и соединенный о ними направлен«1ыми ответвителями тензочувстнительный элемент в виде кольпевого резонагора, снабжен двумя дополнительными направс,0 ленными ответвителями и четыр«,мя зеркалами, кольцевой pe«онатор выполнен из двух отрезков полоскового

МИКРОВОЛНОВОДа, СОЕДИНЕННЫХ У 1<ОНЦОЯ между собой двумя .дополните.панычи направленными ответвителями, а на торцах отрезков микроволнонода закреп лены четыре зеркала.

На фиг. 1 показано схемати !еское изображение интегрально-оптичес:<ого тензодатчика, вид сбоку; на фиг. 2тензодатчик, вид снерху.

Интегрально-оптический тензодатчик содержит подложку 1 из фотоупру— гого материала, расположенные на це1« входной 2 и выходной 3 по.!осковые

MIIEтветвителями 4 и 5 («и". 21

T<) rp)o «у стзительный элемент (кольце— во:: резонатор), выполненный из двух отрезков б и 7 полоскового микронолновоца,. соединенных у концов между собой двумя дополнительными

El=.,IEðBBëåHBíìè ответвителями 8 и 9, а на торцах отрезков 6 и 7 микроволцонода закреплены четыре зеркала

10 — 13.

Устройство работает следующим образом.

Огтическое излучение заданной длинь! волны поступает на входной гoroñêoBI=Eé микроволновод 2, соеди1енный с помощью направленного отr)BTBèòeë« 4 с оптимальной величи-!!ой1 связи с отрезком б полоскового .PoE) Or>IIOВОда,. И ВОзбуждает кольцено- 1 р а«c>!втор, образованный полосков11:.и микронолноводами 6 и 7, допол-! и" с;l:.ными на 11 анленными ответвиге.«;,ri-1 8 9 «1 отражающими зеркала;:и 10 -13. 2 ти зеркала имеют высокий коэф:;::-1ц1<ент отражения 99-100Ъ.

П.:>!! более низ:<их значениях коэффи— циецт o)p)ÿeír<ÿ резко возрастают пс;.гери излучения в кольцевом резонаторе,: то приводит к снижению чувст=1I гель ности тенэодатчика. Дополнитс. 11,нь1=. направленные ответвители

8 и 9 имеют величину связи н 3 дБ. си.-;у того, :то поле волны в микроцс,"::с.но.е-.,« :QTopûé осуществляется пc;.; Качка or т>:чес:кой мощности« от.1ает по фв.=.е на !/2 от поля волны м и<розов !oBQJJå, из которого посту-!

1аoт,. луче:-.ие, сочетание доголнитЕЛЬ>ЫХ НаГ РаНЛЕННЫХ ОтВЕтннтЕЛЕй

8 11 9 сс> связью в 3 дБ и высокоотра—

"„.<11!>!>!их зс-ркал 10 — 13 на торцах свя. B l " пс>1осковых микроволноводов е и 7 грйнод1-т К таму, ЧтО пО КОЛЬЦЕ1::.;:1.« ре=о.!.=..гору, настроенному в резо . ьц;- !>а =.,ë far:Bîé длине волны 3, цирку iI. óoT бе-,:

> через направленный отнетви=ель 5 no:.. f yIEBe T B BI«xcgной микроволновод 3.

3 отсу -.стяни нагруз1<и Р,, прикладывае>1ой к отрезка." 6 и 7 полоскового .;.-;кронолновсца, на выходе микронолнонода 3 интенсивность излучения мак: .-.. альна, а на выходе микроволновоца 2 — минимальна. Под действием механической нагрузки Р происходит и- =:нение показателя преломления

Отрезков б H 7 полоскового мг- .;роволновода, что приводит к измененик фазы бе.- ущей в кольцевом резона— то:е Bo)!iihl, и следовательно к расст)о..кс) ре онатора. Гри этом происхо,>и.« пропорциональное нагрузке умень—

1.!е>1ие:1нтенсинности излучения на

«ы)lo. е ми;<роволновода 3 и ее унели""= -:1-:,rB выхода микроволноноца 2 .

1092363

Составитель F, Евстратов

Редактор М.Пяткина Техред М.Надь Корректор В.Бутяга

3243/?6 Тираж 587 подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ

6илиал ПпП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Микроволноводы тензодатчика могут быть выполнены на основе монокристалла твердого раствора ортофосфатаортованадата евинца, ориентированного по плоскости (1001 или (010! .

Предлагаемый интегрально-оптический тензодатчик по сравнению с иэвестчыми при одной и той же длине кольцевого резонатора обеспечивает значительное уменьшение габаритов и увеличение чувствительности, величина которой зависит от конструктивного выполнения дополнительных направленных ответвителей.