Способ определения модовых задержек в волоконно-оптических волноводах и устройство для его осуществления

(51)5 С 01 М 11/00 ОПИСАН К АВТОРСКОМ Е ИЗОБРЕТЕН8 ИДЕТЕЛЬСТВУ 1.сз,у и т в нии ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДОВЫХЗАДЕРЖЕК В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХВОЛНОВОДАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОЯЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к,изметельной технике, а именно к средвам определения модовых задержекволоконно"оптических волноводах,и может применяться для исследова систем оптической связи. Изобретениепозволяет повысить точность определения модовых задержек за счет увеличения отношения сигнал/шум, В испытутуемый волновод вводят излучение счисловой апертурой, превышающей числовую апертуру испытуемого волновода,и определяют модовые задержки по приведенному соотношению. Модулированноеизлучение попадает в оптическую систему формирования пучка, состоящуюиз последовательно расположенных четвертьволновой пластинки 4, объектива 5, диафрагмы 6 и объективов 7 и 8.Часть волновода закреплена в кювете 9с иммерсионной жидкостью 10. Выходнойторец волновода связан с фотоприемником 11. Обработка выходного сигналапроизводится вычислительным устройством 19. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам определения модовых задержек в волоконно-оптических волноводах, и может Применяться при производстве и для исследований волоконно-оптических волНоводов, предназначенных для системптической связи и передачи информаи.10Целью изобретения является повышеие точности определения модовых заержек за счет увеличения отношенияигнал/шум.На фиг. 1 показана блок-схема 15редложенного устройства; на Фиг. 2 -вета, осевой разрез.Устройство содержит последовательо расположенные лазер 1, напримерелий-неоновый, модулятор 2, пропус кание которого изменяется под действим сигнала генератора 3 гармонических олебаний. Далее излучение попадаетоптическую систему формирования пуча, состоящ 3 ю из последовательно рас оложенных четвертьволновой пластин 4, объектива 5, например 3-кратноо, диафрагмы 6 (диаметром 50 мкм)объективов 7 и 8 (например, 5 и 20микрообъективов), Часть входного кон-;,0 ца испытуемого волновода без защг" ного покрытия закреплена в кювете 9 с иммерсионной жидкостью 10, коэффициент преломления которой равен или превышает коэффициент преломления на оси волновода. Выходной конец волновода связан с фотоприемником 11, электрический сигнал которого, пройдя узкополосный фильтр 12, подается на первые входы умножителей 13 и 14. Второй вход умножителя 13 подключен к второму выходу генератора 3, первый выход генератора - к модулятору 2. Второй вход умножителя 14 подключен к выходу фазовращателя 15, вхсд кото рого подключен к второму выходу генератора 3. Выходы умножителей 13, 14 подключены соответственно к входам интеграторов 16, 17, а их вьгходы соединены с раздельньгми входами аналого-цифрового преобразователя 18, например Ф 7077/1. Выход АЦП подключен к входу вычислительного устройства 19, например "Электроника ДЗ". Первый выход этого устройства подключен к5 алфавитно-цифровомупечатающему устройству (АЦПУ) 20, второй выход - к исполнительному механизму.трехкоординатного устройства 21 линейного перемещения, который жестко соединенс кюветой 9. Диафрагма 6 расположенав задней фокальной плоскости объектива 5, которая одновременно являетсяпередней Фокальной плоскостью объектива 7.Основными элементами кюветы 9(Фиг. 2) являются входное окно 22(покровное стекло), выходное окно 23,капилляр 24, расположенный в центревыходного окна, основание 25, которое жестко крепится к трехкоординатному устройству 21 линейного перемещения. Часть испытуемого волновода(10 мм) без защитного покрытия входит сквозь капилляр 24 до упора кстеклу 22 и полностью иммерсируется,Способ осуществляют следующим образом,Излучение лазера 1, модулированное по интенсивности гармоническимсигналом частоты Л от генератора 3в модуляторе 2 через четвертьволновую пластинку 4, преобразующую линейную поляризацию в круговую, направляют на объектив 5, в заднейфакальной плос,гости которого отверстие диафрагмы 6 служит вторичнымистчником излучения и пространственным фильтром. Объективы 7,8 трансформируют излучение из отверстия диафрагмы 6 в пучок с числовой апертурой 0,5и диаметром пятна 2 мкм в задней фокальной плоскости объектива 8, с которой совпадает входной торец испытуемого квазипараболического волновода.При сканиронании по командам вычислительного устройства 19 пятна излучения по входному торцу волновода лучи,входящие в волновод под углами, большими угла захвата направляемыми модами (Фиг, 2), рефрагируют из волноводав иммерсионную жидкость 10. На фиг,2показано; з 1 п 8 - локальная числоваяапертура волновода в точке входноготорца с координатой г; зп- числовая апертура возбуждающего пучка.С выходного торца испытуемого волновода излучение поступает на фотоприемник 11, где преобразуется в электрический сигнал той же частоты 0Далее сигнал после фильтрации в узкополосном фильтре 12 поступает на первые входы умножителей 13, 14. На второй вход умножителя 13 поступает гармонический сигнал с частотой Я, свторого выхода генератора 3, а на второй вход умножителя 14 поступает тот1536233 где х = (г/а) нормированный параметр, соответствующий определенной группе мод;текущая координата вдоль радиуса волновода; 20 радиус сердцевины волновода;частота гармонического, сигнала;разность фаз электри-,25 ческаго сигнала на Р (х) выходе испытуемоговолновода и гармонического сигнала;амплитуда. электрического сигнала. 1(х) 30 2. Устройство для определения модовых задержек в волоконно-оптических волноводах, содержащее последовательно установленные источник мона- хроматического излучения, модулятор, оптическую систему формирования пучСоставитель В, Лавров едактор М, Бандура Техред Л.Сердюкова Корректор Н. КорольТираж 432 Подписное комитета по изобретениям и открытия Москва, Ж, Раушская. наб., д, 4/5 Заказ 102 при ГКНТ СС 1 ИИПИ Государственно 11303оизвадственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 вых задержек за счет увеличения отношения сигнал/шум, в испытуемый волновод вводят пучок излучения с числовой апертурой превышающей числовую аперУ5 туру испытуемого волновода, а модовые задержки вычисляют по формуле 1 ( ), ф(х) ь(х) = - 9 (х) + агсгд( дх10 ка, кювету с иммерсионной жидкостью,в которой закреплен входной торециспытуемого волновода с удаленнымзащитным покрытием, фотоприемник, оптически связанный с выходным торцомиспытуемого волновода, соединенныйчерез паласовой фильтр с первыми входами двух умножителей, выход каждогоиз которых соединен с входом одногоиз двух интеграторов, выходы которыхподключены к раздельным входам аналого-цифрового преобразователя, выходкоторого подключен к входу вычислительного устройства, генератор гармонического сигнала,выход которого соединенс модулятором с вторым входом первого умножителя и через фазовращательс вторым входом второго умножителя,а выход вычислительного устройствасоединен с исполнительным механизмомтрехкоординатного устройства линейного перемещения, на котором установлена кювета, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиопределения модовых задержек за счетувеличения отношения сигнал/шум, оптическая система формирования пучкасостоит из четвертьволновой пластинки, трех объективов и диафрагмы, расположенной в задней фокальной плоскости первого объектива, которая совпадает с передней фокальной плоскостьювторого объектива, причем числоваяапертура третьего объектива установленного на выходе системы превышаетчисловую апертуру испытуемого волновода.