Способ определения оптических и теплофизических характеристик оптических волокон

 

Изобретение относится к области определения физических параметров оптических деталей и может быть использовано для определения оптического поглощения и теппофизических характеристик оптических волокон. Целью изобетения является повышение точности измерения характеристик волокон с использованием оптико-акустической камеры с микрофоном, которая регистрирует сигнал, появляющийся при пропускании через волокно модулированного светового потока заданного спектрального диапазона Изобретение реализует термически тонкую камеру, в которой разница между поперечным размером рабочего объема камеры и диаметром волокна не превышает одной трети длины тепловой волны в газе при используемой частоте модуляции При этом несмотря на тепловые потери, сигнал увеличивается за счет более эффективного прогрева всего объема камеры и не зависит от положения волокна в ней 1 ид

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ lIATKHTHOE

oIIHcAHHE изОБРетеняя::, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4365802/25 (22) 19.0138 (46) 30.10.93 Бюл. Йя 39-40 (72) Винокуров СА

{54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

{Б7) Изобретение относится к области определения физических параметров оптических деталей и может быть. использовано для определения оптического поглощения и теппофизических характеристик оптических волокон. Целью изобетения является повышение точности измерения характеристик во(в SU (п) 1561667 А1 (51) 5 G01 N21 59 локон с использованием оптико-акустической камеры с микрофоном, которая регистрирует сигнал, появляющийся при пропускании через волокно модулированного светового потока заданного спектрального диапазона. Изобретение реализует термически тонкую камеру, в которой разница между поперечным размером рабочего объема камеры и диаметром волокна не превышает одной трети длины тепловой волны в газе при используемой частоте модуляции. При этом несмотря на тепловые потери, сигнал увеличивается за счет более эффективного прогрева всего объема камеры и не зависит от положения волокна в ней. 1 ил.

1561667

45 тем, что, с целью повышения точности измерений, частоту модуляции или размеры камеры выбирают так, что выполняется условие б1 — dz 2чац/кТ, 50 где б1- поперечный размер рабочего обьема камеры;

dz - диаметр волокна;

ag - температуропроводность газа в камере;

f - частота модуляции светового потока, Изобретение относится к области определения физических параметров влияющих на процессы выделения и распространения тепла. и может быть использовано для определения оптического поглощения и теплофизических характеристик оптических волокон, Целью изобретения является повышение точности измерений.

Способ осуществляется с помощью устройства, показанного на чертеже. Оно содержит источник 1 излучения — лазер, модулятор 2, линзу 3, образец оптического волокна 4, оптико-акустическую камеру 5 с микрофоном и предусилителем, измеритель

6 мощности излучения, пару светодиод-фотодиод 7 для создания опорного сигнала, частотомер 8, синхронный усилитель 9, цифровые вольтметры 10.

Для реализации способа дополнительно определяют область частот модуляции или подбирают размеры камеры, чтобы выполнялось условие

d1 — dz 2 Vacyzzf где d> — поперечный размер рабочего обьема камеры; dz — диаметр волокна; ag — температуропроводность газа в камере; f— частота модуляции светового потока.

Устройство работает следующим образом.

Модулированное излучение линзой 3 фокусируют на торец волокна 4. Излучение частично поглощается s образце волокна.

Тепловая волна от волокна нагревает газ в камере, что вызывает колебания давления, регистрируемые микрофоном. Сигнал с микрофона предварительно усиливается предусилителем и поступает на вход синхронного усилителя 9, Опорный сигнал с фотодиода 7 поступает на вход синхронного усилителя 9 и на частотомер 8. К двум выходам синхронного усилителя 9 подсоединены два вольтметра 10, которые служат для

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКИХ 8ОЛОКОН, заключающийся в том, что пропускают через волокно, помещенное в оптико-акустическую камеру с микрофоном, модулированный световой поток заданного спектрального диапазона и регистрируют соответствующий сигнал с микрофона, отличающийся

40 измерения синфазной UA и квадратурной

Ug составляющих сигнала. Фазовый сдвиг определяют как p = агсщ0д/Ов.

Изменяя частоту модуляции в диапазоне 12 — 50 Гц, установили, что если d>

dz = 2 ЩЗ, вариации в величине сигнала не превышают 30;(„а фазового сдвига 1 — 2 при изменении положения волокна относительно оси — измерительной камеры, что позволяет проводить измерения с укаэанной погрешностью.

Устанавливая в камеру диаметром 1 мм образцы волокон с разным заранее известным уровнем потерь на поглощение, получили, что отношение сигналов соответствуют отношению потерь на поглощение, т.е. способ позволяет проводить количественные измерения поглощения, При использовании способа определения оптических и теплофизических характеристик оптических волокон повышается точность измерений, так как изменение положения волокна в камере не изменяет параметров регистрируемого сигнала; упрощается подготовка к измерениям благодаря тому, что не нужно обеспечивать натяжение волокна вдоль оси камеры; повышается точность измерений за счет повышения в несколько раз (в эксперименте в

3 раза) уровня сигнала, что увеличивает отношение сигнал/шума, (56) Захаров A.В. и др, Об измерении световых потерь в волоконно-оптических световодах фотоакустическим методом./ В кн,:

Тезисы докладов XIII Всесоюзной конференции по акустоэлектронике и квантовой акустике, Ч.1, Киев, 1986, с,265, Chardon D., Hvard S.J, — "Absorption

losses and Феггпа1 diffusivityof opticaI fibers

InvestIgated by photothermat methods: theory

and experIments" — Canadian. J. Phys, 1983, v. 61, йг 9, р.1334 — 1346.

1561667

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

Редактор

Заказ 3192

Составитель И. Никулин

Техред М.Моргентал Корректор С. Юско

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушскал наб., 4/5