Способ контроля геометрических размеров оптических волокон

(19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР 01 В" 21/00 С 51 ОТКРЫТИЯМИЕ, ИЗОБРЕТЕНИСВЙДТЕЛ ЬСТВгУ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ 1 .:":.: .;.,: .:,: ,:,:,:;, 2. (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повыше 29 .;: . -;.": ние точности измерений. Способй оптичеСкий институт згаклюдчгаентСя в измерении интенсивностипрошедкшегО световод йзлучкенйял вдвух точБ.И,Молочников ": .:. :Ках, расположенных на различном расстоя- ,Ортес,1986, : .:.,.- нии от оси волокна, и определенииТРОЛЯ ГЕОМЕТРИтЧЕ- . параметров волокна по измеренной йнтенОПТИЧЕСКИХ ВОЛО- ".сивностй. 2 ил. 1 табл,(21) 4619471728(54) СПОСОБ КОНСКИХ РАЗМЕРОВКОН кИзобретение относится к измкеригтетль- . ца на экране монитора и измерении диамет- )нкойтехнике и йредйазначено для измере-ра изображенйя. Зная передаточную функния геометрических параметров - .:цию оптоэлектронной системы,диамтетров и эллиптичности сердцевины и вычисляется диаметр волокна. Названныйобойочки волоков. Оно может быть исполь-способ не требует измерения читслейных зовано в приборостроительной и электрон- ." значений интенсивностиизмерения, выхо-- ной промцшлейностти йрй производстве . дящего йз торца волокна гдля опгтреденлениясредств оптической связи. " ., " :диаметра волокна данным способом требуИзвестны, способыойредаеления к гео-ется определение коордсийсатц границы изометрических параметров волокон методами:"- бражения на экране.".:. - ": ." 1"4 измерительной микроскопии, когда вйзут-. К йедостаткам известного способаотно- Д альным или полуавтоматическим пуктем из- . сится потеря точности измерений при конт д) меряются коордлитнаты границ перехода роде градиентггньи оптических волокон;. я.иммерсионнвя мидкссть оболочка и обо когда диаметр световсго пятна,в плоскости )Олочка-сердцевина для различнйх положе- ": предмета не совпадает с диаметром волок-орний волокна. Определение геометрических: : на. Цель изобретения - повышение точно- параметров таким путем требует большого - сти измеренийчисла измерений, обработка дданныгх являет- "Укаэанная цель дотстигалгетгся тем; что со- ся трудоемкой процедурой; " -.:гласйо способу контроля геометрическихНаиболее близким потехническойсущ- размеров оптических волокон, эаключаюности к "изобрегтекнлипюг ягвнляетСя метод опре- . щемуся в формировании йзобрагжения торделения геометрических размеров волоконца волокна в плоскости регистрирующей по рефракции света в ближнем поле. В наи-системы, значения ийтенсивности прошедболее современной модифйкациион заклю-" шего светового потока измеряются в двух чается в формировании изображения произвольно выбранных точках иэображеосвещенного проходящим светом торца во-ния торца волокйа, а диаметр оптического локна, воспроизведении иэображения тор волокна вычисляют по формуле:=11 (г 1) где а=2 Се-г 1 ИС. 11)Д,где С 11 (г 1)/2(2)На фиг.1 представлена структурная схема устройства, с помощью которой можно осуществить способ; на фиг.2 - функция(г),Реализация предложенного способа может проводиться с помощью самых различных устройств, В йростейшем варианте в плоскости изображения мойноустановить два неподвижных фотоприемника на разных (произвольных) расстоявиях от центра изображения, Возможно исйользование одного фотоприемного устройства, допускающего сканирование в плоскости изображения. В качестве фотоприемного устройства может быть использована ПЗС- линейка или ПЗС-матрица.Для выбранных оператором на изображении торца световода точек г 1 и г 2 определяютсяя значения интенсивности 11(г 1) и 2(гр), а затем по формуле:а=2 Сг 2 -г 12 )/(С,С=1 (г 1)/2 (г 2),определяется диаметр волокна"аФизическая сущность предлагэемого способа заключается в следующем. Согласно теоретическим и экспериментальным исследованиям поток энергии Р излучения )-моды, выходящего из оптического волокна, имеет следующий вид:,Р= 0,5 а 1 хЬу бв, где а - амплитуда; ) - моды;и Ь - электрический и магнитный векторы; к - координата, параллельная оси волнбвода; з - сечение,Для многомодового режима распространения распределение интенсивности излучения по торцу волокна 1/г можйо предста вщ ь: ив (о) " И- П,(1 - р)", (1п (О) - п 3 где пс - показатель преломления оболочки;. а п(0) - показатель преломления в центре световода. Обозначив Ь=- п(0) -пс для отношения интенсивности прй двух значениях радиуса г 1 и г 2 получим: 2 а 2 а 2 + 4 г 1 а 4 Г 2гГ 2 Ра-фа 2+4 32) (аДля реальной ситуации Ь поэтому преобразуя Формулу /, сПогрешность формулы /3/, возникаюыая из-за пренебрежения членами порядка Ь, значительно меньше экспериментальных погрешностей фотометрирования, мо жет в дальнейшем не учитываться.Таким образом удается получить выражение, непосредственно представляющее радиус волокна через значения интенсивности прошедшего светового потока по край ней мере для двух произвольно выбранныхоператором расстояний от центра изображения волокна в плоскости фотометрирования, Полученные результаты позволяют принципйально улучшить используемую в 15 настоящее время методику измерения размеров волокон. Существовавший в известном способе произвол в выборе оператором уровня интенсивности для дальнейшего определения радиуса волокна приводил к то му, что на практике измерялся не радиусволокна, а радиус светового пятна для некоторого уровня интенсивности прошедшего излучения. Отличие диаметра светового пятна от действительных размеров светово да быстроувеличивается суменьшениемдиаметра световодной, жилы и для одномодовых световодов может составить до сотни процентов,Предложенный способ позволяет таким 30 образом существенно увеличить точностьизмерения геометрических размеров световодов, что было практически недостижимо известным способом. Кроме того, для многомодовых световодов удается увеличить 35 точность измерений в ситуациях (короткиесветоводы, нестационарный модовый режим и т.д.), когда значительную долю энергии несут вытекающие модььПрактическое использование.40 Для оценки работоспособности предложенного способа была проведена серия измерений геометрических параметров многомодового оптического волокна известным способом /3/ и предложенным. Из мерения проводились на приборе МЯСИ.фирмы. Ортех, 1986,При каждом измерении установка оптического волокна в приборе, фокусировка оптической системы, выбор уровней интенсивности на изображейии торца и расчет геометрических параметров волокна проводились заново. В таблице приведены результаты измерений известным и предложенным способами, Из приведенных данных видно, что предложенный способ позволяет уменьшить погрешность определения волокна с 2,91 до 0,82 мкм и погреш ность определения диаметра сердцевины с 0,59 до 0,14 мкм.1753266 6ра волокна, измеряются значения интенсивности прошедшего светового потокав двух произвольно выбранных точках изображения торца волокна, а диаметр оптического волокна вычйслявт по формуле3=2 СГ 2 Г /(С)где С=11 (г)l г (г 2),Формул а изобретенияСпособ контроля геометрических размеров оптических волокон, заключающийся в формировании изображения торца волокна в плоскости регистрирующей системы,5 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения точности определения диаметтитееевввиее ееивитетиввтитиееееееИзвестный способ (3) Предложенный сгюсоб ва в ве и ти е т и те в в а аа й а е а е атт ие иии в а е те тГ изме 0 й .:.0 с 1 ения та иив т ат тв 1 2 120,911753266 у Составйтель М.Кузнецоведактор С;Кулакова Техред М;МоргенталКорректор Палий . Производственно-издательСкий комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3276 . . Тираж". .: Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5