Волоконно-оптический датчик микроперемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в волоконно-оптических системах сбора, обработки и передачи информации. Целью изобретения является повышение чувствительности за счет снижения оптических потерь путем согласования модовой структуры отраженного излучения с приемным световодом. Пучок излучения,формируемый световодом 1, преобразуется отражающим элементом 4 и возбуждает излучение в световоде 2, торец которого размещен в плоскости торца световода 1. Внешние воздействия, приводящие к перемещению отражателя 4, обусловливают модуляцию интенсивности направляемых мод световода 2. Благодаря выполнению отражателя 4 в виде плоского рельефного элемента с заданным рельефом обеспечивается согласование световодов 1 и 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 01 В 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ь :ЬА. l<3 i ..

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4488377/24-28 (22) 28.09.88 (46) 15.11.90. Бюл. М 42 (71) Куйбышевский авиационный институт им, акад. С.П. Королева (72) В.И. Аджалов, M,А. Голуб, И.Н. Сисакян и В:А. Сойфер (53) 531.715(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

М 1416862, кл. G 01 В 11/02, 1988. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в волоконно-оптических системах сбора, обработки и передачи информации. Целью. Ы«, 1606853 А1 изобретения является повышение чувствительности за счет снижения оптических потерь путем согласования модовой структуры отраженного излучения с приемным световодом. Пучок излучения, формируемый световодом 1, преобразуется отражающим элементом 4 и возбуждает излучение в световоде 2, торец которого размещен в плоскости торца световода 1. Внешние воздействия, приводящие к перемещению отражателя 4, обуславливают модуляцию интенсивности направляемых мод световода 2. Благодаря выполнению отражателя 4 в виде плоского рельефного элемента с заданным рельефом обеспечивается согласование световодов 1и 2. 1 ил.

1606853

1 — расстояние от торцов световодов до отражателя, ao — радиус основной моды световодов по уровню 1/l интенсивности;

5 р — константа (может быть выбрана ра в ной нул ю);

modal(t) — наименьший положительный остаток от деления t на 2а, при этом поперечный размер самой тонкой

0 зоны Френеля элемента Л равен

Л =Л/2 NA, где NA — числовая апертура световодов при общем размере элемента 1, определяемом

15 из условия д=2аК 4I ! 1K2 cr

Формула изобретения

Волоконно-оптический датчик микроперемещений, содержащий передающий и . приемный световоды, расположенные так, что их оси параллельны друг другу, а торцы размещены в одной плоскости, и отражающий элемент, оптически связанный со световодами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет снижения оптических потерь, отражающий элемент в виде плоского рельефного элемента с высотой h(x, у) рельефа, определяемой соотношением

4D / г г

h(x,у) = Л

1 (х,у)= Л 1+H 1 х / 2 2

4л

45 к %оо 2рг (ДЮ + К (/(х 1 Н)2 -! у2 12+

x mod я (— фд+К(— г г н + г 1). — 2 /Н2 +12 ) ).

Изобретение относится к измерительной технике с использованием оптических средств измерения и мажет быть использовано в волоконно-оптических системах сбора, обработки и передачи информации.

Цель изобретения — повышение чувствительности за счет снижения собственных потерь путем согласования модовой структуры отраженного излучения с приемным световодом.

На чертеже представлена схема r.олоконно-оптического датчика микроперемещений.

Датчик содержит два параллельных световода 1 и 2 с торцами, лежащими в одной плоскости, диаметром сердцевины 2а, расположенные на расстоянии 2Н один от другого. Радиус основной моды в каждом световоде равен оо (по уровню 1/1 интен2 сивности). В плоскости 3, перпендикулярной осям световодов 1,2, на расстоянии l от выходных торцов световодов 1,2 располо>кен плоский отражающий элемент 4, выполненный с возможностью перемещения.

Световоды 1,2 оптически связаны отражающим элементом 4.

Датчик работает следующим образом.

Пучок излучения, формируемый. световодом 1, преобразуется отражающим элементом 4 и возбуждает излучение в световоде 2,. Внешние воздействия, приводящие к любым смещениям отражающего элемента 4, обуславливают модуляцию интенсивности направляемых мод световода

2, чем и обеспечивается использование этой схемы в качестве амплитудного датчика микроперемещений.

При выполнении отражающего элемента 4 в виде плоского рельефного элемента с высотой рельефа h(x, у), определяемой из соотношения.2 4

К оо, 2 2а где 1 =1(1+ г )!по К!А

41

К = 2/x/Ë вЂ” волновое число;

iL — рабочая длина волны излучения; х, у — координаты в плоскости элемента;

2Н вЂ” расстояние между осями световодов; где 2а — диаметр сердцевины световода, обеспечивается полное согласование светбводов, т.е, модовый пучок, выходящий из световода 1 (т.е. имеющий перетяжку на торце световода), отображается в модовый пучок, входящий в световод 2,0 перетяжкой на торце, 2 4

К оо где L= l (1+ 2 ) сто — KNA

Л вЂ” рабочая длина волны излучения; х, у — координаты в плоскости элемента;

1606853

Составитель В. Бахтин

Редактор M. Келемеш Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Э. Лончакова

Заказ 3544 Тираж 494 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 ро — постоянная (допускается равной нулю);

2Н вЂ” расстояние между осями световоI дов;

I — расстояние от торцов световодов до отражателя;

oo — радиус основной моды световодов по уровню 1/! интенсивности;

mode(t) — наименьший положительный остаток от деления t на 2л;

5 йА — числовая апертура световодов;

2а — диаметр сердцевины световодов.