Способ измерения оптической длины волоконных световодов

 

Изобретение относится к области измерения длины элементов оптических трактов с помощью интерферометров и может быть использовано для измерения оптической длины волоконных световодов, на которые воздействует силовые, температурные, радиационные и другие виды воздействий. Целью изобретения является расширение диапазона и точности измерения оптической длины волоконных световодов. Когерентное излучение разделяют на опорную и зондирующую волны. Зондирующую волну смещают по частоте электрическим сигналом и вводят в контролируемый волоконный световод. Прошедшую световод зондирующую волну совмещают с опорной для образования интерференционной картины. Преобразуют интенсивность в электрический сигнал. Сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смешающего электрических сигналов. Компенсируют фазовый сдвиг выделенного сигнала введением фазового сдвига на частоте смещения до получения нулевой разности фаз. Изменяют направление смещения частоты зондирующей волны электрическим сигналом и вновь вводят зондирующую волну в контролируемый волоконный световод. Изменяют знак компенсирующего фазового сдвига, введенного в выделенный электрический сигнал. Вновь сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смещающего электрических сигналов. Дополнительно изменяют фазовый сдвиг смещающего электрического сигнала до восстановления нулевой разности фаз. Оптическую длину контролируемого волоконного световода определяют по формуле. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4 А1 сЮ 4 G 01 М 11 00

РАТЕ>>Т 1 : 1 л - ..; >tCnA>, E Б>: Q.Е- А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ конных световодов.

ГОСУДАРСТВЕННЪ|Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 4245934/24-10 (22) 18.05.87 (46) 07.05.89. Бюл. 1(> 17 (71) Киевский технологический институт легкой промь>шленности (72) Д.Б. Головко, 10.А..Скрипник, В.Н. Замарашкина и И.M. Кузнецов (53) 681.7.068.4 (088.8) (56) Голубков В.С. и др. Интегральная оптика в информационной технике. — М.: Энергоиздат, 1985, с. 128, рис. 85.

Cole J.Н. etc . lEEE Journal

>,1Е-18, 1982, р. 694. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ (57) Изобретение относится к области измерения длины элементов оптических трактов с помощью интерферометров и может быть использовано для измерения оптической длины волоконных световодов, на которые воздействуют силовые, температурные, радиационные и другие виды воздействий.

Целью изобретения является расширение диапазона и точности измерения оптической длины волоконных,световодов Когерентное излучение разделяют на опорную и зондирующую волны.

Изобретение относится к области измерения длины элементов оптических трактов с помощью интерферометров и может быть использовано для измерения оптической pJIHHH волоконных световодов, на которые воздействуют

Зондирукицую волну смещают по частоте, электрическим сигналом и вводят в контролируемый волоконный световод.

Прошедшую световод зондирующую волну совмещают с опорной для образования интерференционной картины. Преобразуют интенсивность в электрический сигнал. Сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смещающего электрических сигналов. Компенсируют фазовый сдвиг вьщеленного сигнала введением фазового сдвига на частоте смещения до получения нулевой разности

>Вяз. Изменяют направление смещения частоты зондирующей волны электрическим сигналом и вновь вводят зонди" рующую волну в контролируемый воло" конный световод. Изменяют знак компенсирукщего фазового сдвига, введенного в выделенный электрический сигнал. Вновь сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смещающего электрических сигналов. Дополнительно изме» няют фазовый сдвиг смещающего электрического сигнала для восстановления нулевой разности фаз. Оптическую длину контролируемого волоконного световода определяют по формуле.

1 ил. силовые, температурные, радиационные и другие виды воздействий.

Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерения оптической длины воло1478064

На чертеже представлена структурная схема для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит лазер 1, оптически связанный через полупрозрачное зеркало 2 с входом электрооптического модулятора (ЭОМ) 3, управляющие вхоцы которого через первый двойной переключатель 4 и квадратурный фазорасщепитель 5 соединены с выходом ге" нератора 6 кизкой частоты (НЧ), контактные линзы 7 и 8, через которые зондирующая волна вводится и выводится из контролируемого волоконного световода 9, зеркала 10 и 11, направляющие отраженную от зеркала 2 опорную волну на полупрозрачное зеркало

12, где она совмещается с прошедшей волоконный световод 9 зондируюшей 20 волной, последовательно соединенные фотоприемник 13 и фильтр 14 нижних частот (ФНЧ), второй двойной переключатель 15, последовательно соединенные компенсирующий фазовраща- 25 тель 16, фазовый детектор 17 и инцикатор 18, эталонный фазовращатель 19.

Причем первый вход второго двойного переключателя 15 соединен с выходом йНЧ 14, второй вход подключен 30 через эталонный фазовращатель 19 к выходу генератора 6 НЧ, первый выход соединен с входом компенсирующего фазовращателя 16, а второй выход — с вторым входом фазового де35 тектора 17.

Способ осуществляют следующим образом.

Излучение лазера 1, прохоця через полупрозрачное зеркало 2, делится на зондирующую и опорную волны, Зондирующая волна поступает на ЭОМ 3, на управляющие входы которого через первый двойной переключатель 4 с выхода квадратурного фазорасщепителя

5, вход которого соединен с выходом генератора 6 НЧ, поступает квадратурный сигнал. ЭОМ 3 работает в полуволновом режиме, когда на его выходе имеется одна составляющая оптического сигнала со смещенной на величи50 ну Q частотой.

Зондирующая волна, имеющая частоту 4 + Q, проходит через контактную линзу 7 и вводится в контролируемый волоконный световод 9. Прошедшая световод 9 волна выводится с помощью

I контактной линзы 8 и проходит через полупрозрачное зеркало 12, где совмешается с опорной волной, отражен ной от зеркал 10 и 11. В результате образуется интерференционная картина, интенсивность полосы которой в выбранной точке изменяется с частотой, равной разности распространяющихся по плечам интерАерометра частот излучения.

Фотоприемник 13 преобразует результирующую интенсивность интерфе ренционной полосы в электрический сигнал, который через < НЧ 14, второй двойной переключатель 15 и компенсируюший фазовращатель 16 поступает на первый вход фазового детектора 17, где сравнивается с сигналом смещения, поступающим на второй вход фазового детектора 17 через эталонный фазоврашатель 19 и второй двойной переключатель 15 с выхода генератора

6 НЧ. При этом ФНЧ 14 настроен на частоту смещающего напряжения, эталонный 19 и компенсирующий 16 фазовращатели установлены первоначально в нулевое положение. Выходное напряжение фазового детектора 17, пропорциональное разности фаз сравниваемых сигналов, поступает на индикатор 18.

Изменяют фазовый сдвиг, вводимый в выделенный электрический сигнал компенсирующим фазовращателем 16, до получения на выходе индикатора 18 нулевого значения. Изменяют положение первого двойного переключателя 4 .на противоположное. В результате изменяется квадратурный сигнал, поступаюц|ий на управляющие входы ЭОМ 3.

Это приводит к изменению направления вращения электрического поля активного кристалла модулятора, что вызывает изменение направления смещения частоты зондирующей волны. Эта волна, имеющая частоту 3 — g. через контактную линзу 7 вводится в контролируемый волоконный световод 9.

Прошедшая световод 9 волна выводится с помощью контактной линзы 8 и совмещается с опорной волной.

Изменяют положение второго двойного переключателя 15 на противоположное. В результате происходит подключение компенсирующего фазовращателя

16 последовательно эталонному фазо вращателю 19. Поэтому электрически сигнал с выхода фотоприемника 13 через ФНЧ 14 поступает через двойной

5 1 переключатель 15 непосредственно на первый вход фазового детектора 17, где он сравнивается по фазе со смешающим сигналом, прошедшим эталонный 19 и компенсирующий 16 фазовраm,àòåëH и через двойной второй переключатель 15 поступающим на второй вход фазового детектора 17„

Изменяют фазовый сдвиг, вноожый в сигнал смещения эталонным фазовращателем 19, до восстановления нулевой разности фаэ, т.е. до восстановления нулевого показания индикатора

18. По шкале эталонного фазовращателя 19 отсчитывают дополнительный фазовый сдвиг, и с учетом частоты смещающего сигнала по формуле определяют оптическую длину контролируемого волоконного световода.

Формула изобретения

Способ измерения оптической длины. волоконных световодов, заключающийся в том, что когерентное излучение разделяют на зондирующую и опорную волны, распространяющиеся в плечах интерферометра, смещают частоту зондирующей волны электрическим сигналом, совмещают опорную волну с зондирующей, проходящей через конт478064 ролируемый волоконный световод, преобразуют периодически изменяющуюся интенсивность излучения в электричес" кий сигнал. сравнивают разности фаэ выделенного и смешаюшего электрических сигналов, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерения, после сравнения разности фаз выделенного и смещаемого электрических сигналов компенсируют фазовый сдвиг между этими сигналами до получения нулевой разности фаз, изменяют направление смешения частоты зондирующего излучения электрическим сигналом на противоположное, изменяют знак компенсирующего фазового сдвига выделенного электрического сигнала, дополнительно изменяют фазовый сдвиг смешаюшего электрического сиг нала до восстановления нулевой разности фаз, а оптическую длину Ь волоконного световода определяют по формуле

25 где (P — дополнительный фазовый с сдвиг;

30 с — скорость света в свободном пространстве;

F — частота смешавшего электрического сигнала.

1478064

Составитель Е.Немчинов

Pедактор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 2354/4l Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101