Способ контроля радиуса кривизны оптических поверхностей второго порядка

 

Изобретение относится к области волоконно-оптической связи и интегральной оптики . Цель изобретения - повышение производительности и точности контроля путем увеличения изображения пучка света, выходящего из сформированной оптической поверхности, - достигается тем, что дополнительно моделируют концевую часть оптического световода 2 с радиусом кривизны торца сердцевины, равного половине диаметра его сердцевины, а радиус кривизны контролируемого световода контролируют на экране 3 с двумя проградуированными взаимно перпендикулярными шкалами 4 относительно двух эталонных окружностей 5 и 6, расположенных на экране 3 соосно шкале 4, которые образованы ходом лучей выходящих из смоделированной эталонной сферической поверхности 2 и из сердцевины прямого торца световода 2а, расположенных на определенном расстоянии от экрана 3, сравнивая геометрические параметры пятен излучения 5 и 6 с полученным изображением светового пятна от контролируемого свекжода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 В 11/24 (51) 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 19 ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (л

ОО фь.

Ю

Ь5 (21) 4785300/28 (22) 23.01.90 (46) 30.08.92. Бюл. N 32 (71) Институт общей физики АН СССР (72) О.А.Власенко (56) Афанасьев А.В. Оптические измерения.

M. Высшая школа, 1981, с, 56-57 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ВТОРОГО ПОРЯДКА (57) Изобретение относится к области волоконно-оптической связи и интегральной оптики. Цель изобретения — повышение производительности и точности контроля путем увеличения изображения пучка света, выходящего из сформированной оптической поверхности, — достигается тем, что

Б0 1758422 А1 дополнительно моделируют концевую часть оптического световода 2 с радиусом кривизны торца сердцевины, равного половине диаметра его сердцевины, а радиус кривизны контролируемого световода контролируют на экране 3 с двумя проградуированными взаимно перпендикулярными шкалами 4 относительно двух эталонных окружностей 5 и

6, расположенных на экране 3 соосно шкале

4, которые образованы ходом лучей выходящих из смоделированной эталонной сферической поверхности 2 и из сердцевины прямого торца световода 2а, расположенных на определенном расстоянии от экрана

3, сравнивая геометрические параметры пятен излучения 5 и 6 с полученным изображением светового пятна от контролируемого световода. 2 з;и. ф-лы, 1 ил.

1758422

Изобретение относится к области волоконно-оптической связи и интегральной оптики.

Известен способ контроля радиуса кривизны оптических поверхностей второго порядка, при котором исследуемую поверхность центрируют, затем фокусируют на автоколлимационное изображение перекрытия и на поверхность детали до совмещения с предметной плоскостью микроскопа. Разность отсчетов двух положений линзы составляет искомый радиус кривизны.

Недостатком этого способа является невозможность контроля поверхностей с радиусом кривизны меньше 0,5 мм.

Цель изобретения — повышение точности и производительности контроля путем увеличения изображения.

Указанная цель достигается тем, что в способе контроля радиуса кривизны оптических поверхностей второго порядка, перед фокусировкой .излучения на контролируемой поверхности, вводят излучение в эталонный световод с эталонной выходной поверхностью, направляют излучение, вышедшее из.эталонного световода на экран, регистрируют геометрические параметры пятна этого излучения, перед регистрацией излучения от контролируемой поверхности направляют излучение, вышедшее из контролируемой поверхности, сравнивают геометрические параметры пятен излучения от эталонного светового и контролируемого световода и по результатам сравнения определяют радйус кривизны контролируемой поверхности.

Указанная цель достигается тем, что при контроле сферических поверхностей, используют эталонный световод со сферической выходной поверхностью с радиусом кривизны равным половине диамеТра его сердцевины.

Указанная цель достигается также тем, что при контроле цилиндрических и эллиптических поверхностей используют эталонный световод с прямым торцом.

На чертеже схематично изображено осуществление способа, Схема содержит источник света 1 для ввода его излучения в оптический световод

2 и 2а;(для точности контроля необходимо использовать источник света соответствующий длине волны данного световода,или, белый свет) экран 3, расположенный на определенном расстоянии от торцов 2 и 2а, с двумя проградуированными взаимно перпендикулярными шкалами 4, для контроля радиуса кривизны; соосно шкале 4, контур светового пятна 5 (в форме окружности) об55 ленная и проконтролированная поверхность на торце сердцевины оптического световода также является эталонной.

После этого в противоположный его торец вводят свет, а выходящий из эталонной сферической поверхности 2 направляют на экразуемый ходом лучей от эталонной сферической поверхности торца сердцевины световода 2, для контроля радиуса кривизны; соосно шкале 4, контур светового пятна 6 (в

5 форме малой окружности)„образуемый ходом лучей выходящих из прямого торца сердцевины световода.2а, для контроля радиуса кривизны; изображение светового пятна 7,образуемое ходом лучей, выходящих

10 из цилиндрической поверхности контролируемого торца сердцевины световода для сравнения с:эталонным; изображение светового пятна З,образуемое ходом лучей выходящих из эллипсоидной поверхности

15 контролируемого выходного торца сердцевины световода, для сравнения с эталонным, Способ осуществляют следующим образом.

20 Предварительно. моделируют сферическую поверхность с радиусом кривизны световода 2. На практике это может быть плоско-выпуклая линза с диаметром 5 мм с радиусом кривизны, равным половине ди25 аметра этой линзы, которую помещают в диафрагму без зазора (на экране не обозначено). На определенном расстоянии устанавливают экран 3 (белая бумага), на котором имеются две проградуированные

30 взаимно перпендикулярные шкалы 4. Точка пересечения двух шкал лежит на оптической оси смоделированной сферической поверхности 2. Параллельный пучок света 1 направляют перпендикулярно к плоскости

35 линзы 2 (на чертеже плоскость линзы не обозначена), Расходящийся пучок света от фокусировки сферической поверхностью 2 попадает на экран З„после чего измеряют угловую расходимость пучка света, которая

40 является эталоном расходимости для радиуса кривизны, равного половине диаметра этой линзы. Чтобы не измерять каждый раз угловую расходимость пучка света при контроле и определять радиус кривизны не по

45 расходимости света, а по изображению светового пятна на экране 3 и шкале 4, для этого изготовляют сферическую поверхность на торце сердцевины оптического световода и добиваются, чтобы угловая

50 расходимость света выходящего из сферической поверхности была равна расходимости света, выходящего из смоделированной поверхности, т,е, линзы с радиусом кривизны равной половине ее диаметра. Изготов1758422 поверхности. Для этого s один прямой торец отрезка световада вводят свет, а второй выходной прямой торец 2а направляют перпендикулярно к экрану 3, который располагают на том же определенном расстоянии, что и сферический торец 2. Полученное круглое изображение светового пятна 6 на экране 3 также будет эталанным.от прямого торца сердцевины световада?а. Незначительную угловую расходимасть от прямого торца световода 2а, возника ащую из-за дифракции,необходимо учитывать при контроле радиуса кривизны цилиндрической поверхности в горизонтальном направлении, а эллипсаидный поверхности 8 еще и в вертикальном направлении. Получив эталонное световое пятно от торца световода со сферической поверхностью 2 и световое пятно 6 от светавода с прямым торцом 2а, можно контролировать поверхности аналогичных световадов и их радиус кривизны во всех направлениях больше или меньше эталонного. Чтобы проконтролировать радиус кривизны на торце сердцевины световода с цилиндрической поверхностью, для этого в противоположный его торец вводят свет, а, контролируемый направляют на экран 3, который всегда установлен на определенном расстоянии от исследуемых тарцав,и получают на нем изображение светавага пятна

7. Экспериментально подтверждено, что горизантальная ось изображения светового пятна 7 равна диаметру иэображения светавога пятна 6, выходящего из прямого торца

23, аналогичного световада. Эта говорит а там, чта в горизонтальном направлении фокусировки нет, тогда KGK в вертикальном имеется. Это подтверждает расходящееся изображение светового пятна 7 на экране 3 т.е. происходит фокусировка свата цилиндрической поверхностью. При контроле эллипсоидной поверхности изображение светового пятна 8 на экране 3 в перпендикулярном направлении на шкале 4 имеет расхадимасть такую же, как и ат цилиндрической поверхности 7, а по горизонтали, почти в два раза больше чем от цилиндриче15

55 ран 3, который располагают на каком-то ortределенном расстоянии от торца световода

2. Полученное изображение расходящегося светового пятна 5 является эталонным для радиуса кривизны равного половине диаметра сердцевины этого световада на этом определенном расстоянии. После определения эталонного светового пятна 5 неабходимо еще получить эталонное световое пятно на экране 3 от прямого торца анало- 10 гичнага световода для контроля цилиндрической, эллипсоиднай и сферической ской. Это подтверждает; что эллипсоидная поверхность в горизонтальном направлении также имеет определенный радиус кривизны.

Использование данного технического решения позволит повысить производительность и точность контроля радиуса кривизны оптических поверхностей на торце сердцевины оптического световода, а это дает возможность с большей эффективностью осуществлять ввод излучения от полупроводниковых лазеров, которые имеют неравномерную угловую расходимость.

При проведенных испытаниях подтвердилась возможность контроля радиуса кривизны оптических поверхностей на торце сердцевины оптического светавода с точность до 0,001 мкм, при этом ошибка измерений составляла меньше 1g.

Формула изобретения

1. Способ контроля радиуса кривизны оптических поверхностей второго порядка, заключающийся в том, что фокусируют излучение на контролируемой поверхности, регистрируют излучение от контролируемой поверхности и определяют радиус кривизны контролируемой поверхности, о т л и v аю шийся тем, что, с целью повышение точности и производительности контроля торцовых поверхностей световодав, перед фокусировкой излучения на контролируе мой поверхности вводят излучение в эталонный световод с эталонной выходной поверхностью, направляют излучение, вышедшее из эталонного световада, на экран, регистрируют геометрические параметры пятна этого излучения перед регистрацией излучения от контролируемой поверхности направляют излучение, вышедшее из контролируемой поверхности световада на экран, после регистрации излучения ат контролируемой поверхности сравнивают геометрические параметры пятен излучения от эталонного светавода и контролируемого световода и по результатам сравнения определяют радиус кривизны контролируемой поверхности.

2. Способ па и. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности при контроле сферических поверхностей, используют эталонный световод со сферической выходной поверхностью с радиусом кривизны, равным половине диаметра его сердцевины.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при контроле цилиндрических и эллиптических поверхностей, используют эталонный световод с прямым торцом.