Интерферометрический способ измерения параметров объектов

(1 ц 890822 Сева Советских ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 30.04.82(51) М.Кл.д б 01 В 9/02 Гесударствелимй комитет СССР ло делам изобретений и открытий54) И НТЕРфЕРОМЕТРИ ЧЕСКИ й СПОСОБИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТОВ 2 к", .=г. (О) г- ЯУ 2 где Л Ь среднии квадраткогерентности ина выходе волоке1. =- Л+ЛЛ;номер гармоники иизлучения в предесы излучения, уинтенсивНОСть Вше, чем у централмоники; степени злучения а длиной М сточ ника ах поло- которой раз меньной гарT)21 г гд- времкратно запазг 0/гг; вани Изобретение относится к оптике и может быть использовано при определении дисперсионных свойств регулярных оптических волокон.Известен интерферометрический способ измерения параметров объектов 11.Недостатком его является невысокая точность измерения.Наиболее близким техническим решением является интерферометрический спо соб измерения параметров объектов, основанный на помещении объекта в одно из плеч интерферометра, облучении его электромагнитным излучением и формировании интерференционной картины 12.Недостатком его является низкая точность при гзмерении параметров волокна.Для достижения этой цели в интерферометрическом способе измерения параметров объектов волокно освещают с торца ис точником с периодической функцией когерентности, меняют длину плеча интерферометра за счет изменения длины исследуемого волокна на величину ЛУ, при этом последовательно для каждого значения ЛЕ 2 формируют картины интерференции выходного поля волокна с опорным полем, измеряют для каждой интерференционной картины степень когерентности интерферирующих полей и определяют профиль импульс ного отклика волокна и его ширину пформуле е То - ширина импульсного отклика;10 - длина резонатора источника излучения;ь,д (О) - 2 одг,(0)40При этом из выражения (3 и 4) получаем для 2 о(6) 45 3и - коэффициент преломления волокна;Л 2 мин О, Ь 2 макс=/о/и,Суть предложенного способа состоит в следующем. Степень когерентности Т излучения газового ОКГ является периодической функцией, изменяющейся от Тг(0) =1 до Тг(/о/ц). Когда излучение такого ОКГ возбуждает многомодовое волокно, световая мощность распространяется по нему в виде собственных модов, каждая из которых характеризуется своими групповой и .фазовой скоростями. В итоге на выходе волокна поля разных модов придут с разным отставанием во времени и со случайными друг относительно друга фазами. Формула (1) получена с учетом описанной выше специфики распространения излучения электромагнитного поля по волокну, она спраьедлива, если 0,2 Тг(0)С 0,8. Из выражения (1), в частности, следует Обозначим через 2 О такую длину волокна.при которойг/г,(О) То =Чг, сИ = 1, (4) Показано, что для такой 2 о импульсный отклик имеет ширину То на уровне половины максимальной амплитуды для широкого класса функций, описывающих форму импульсного отклика, Также справедливо соотношение 20= Тг (0)У 2" М 2 1и, соответственно, для о (при 2=/.) 7 о2, -г (0) Е, М 1 2",Итак, по измерениям Т-(Л 2) для фиксированного 2=Ь определяют профиль импульсного отклика, по которому находят его ширину, Если требуется найти только ыирину импульсного отклика, то измеряют Тг (О) и из выражения (6) находят ту длину волокна 2 о, при которой ширина импульсного отклика на уровне 1/2 от максимального значения То. Как легко видеть, в предложенном способе измерения параметров оптического волокна не требуется регистрировать широкополосных сигналов, измеряемыми величинами здесь Являются расстояние Л 2 и Т (Л 2), точность измере 5 10 15 20 25 30 35 5055 6055 ния которых оказывается существенно большей, чем точность при измерении (тР - тР) в прототипе.На чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство содержит микрообъектив 1, светоделительное зеркало 2, исследуемое волокно 3, отрезок. волокна 4 в опорном канале, объектив 5, экран 6 с отверстием, объектив 7, щелевую диафрагму 8, ФЭУ 9, регистрирующий прибор 10, газовый ОКГ 11.Предлагаемый способ реализуют следующим образом.Возбуждают исследуемое волокно 3 пучком а, сфокусированным микрообъективом 1, при этом короткий отрезок волокна 4 образует короткое плечо интерферометра, возбуждаемое опорным пучком б, отраженным от светоделительного зеркала 2,Формируют, картину интерференции поля с выхода исследуемого волокна и поля из опорного канала. Для формирования картины интерференции выходные излучения коллимируются объективом 5, затем ограничиваются диафрагмой 6 и ее увеличенное изображение строится объективом 7 в плоскости щелевой диафрагмы 8,Измеряют профиль степени когерентностн Т(Л 2) для исследуемого волокна (2=Ц от Л 2 (Л 2 - /о/и С 2). При измерениях у (Л 2) ФЭУ с фотометрической щелью движется возвратно-поступательно, ечитывая распределение интенсивности в интерференционной картине, При этом степень когерентности для фиксированного Ь 2 определяется из соотношения2 1 ./1 г/мзкс ми)1, + У/.1 акс - , - мни где 7, - интенсивности пучков, ограниченных экраном 6 из полей излучения волокон 3 и 4, соответственно;У1 - максимальное и минимальноезначения интенсивности в интерференционной картине.Определяют профиль импульсного отклика и его ширину по измеренным значениям уг(Ь 2) и 2=1 из формул (1) и (2).Предложенный способ измерения параметров оптического волокна реализуется по схеме, представленной на черт. для оптического волокна градиентного типа, Длина исследуемого волокна 2=2=230 м. В опорном канале устанавливают отрезок волокна того же типа длиной порядка 1 м. Для использованного в измерениях ОКГ параметры /О и М соответственно были равны 1,96 и 4 м. Измеренная степень когерентности уг (0) составила 0,64, Подставляя эти данные в формулу (2), находим ширину профиля импульсного отклика б = 2,7 пс/м,формул а изобретенияИнтерферометрический способ измерения параметров объектов, основанный на помещении объекта в одно из плеч интерферометра, облучении его электромагнитным излучением и формировании интерференционной картины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения параметров оптического волокна, волокно освещают с торца источником с периодической функцией когерентности, меняют длину плеча интерферометра за счет изменения длины исследуемого волокна на величину ЛЕ, при этом последовательно для каждого значения ЛЯ формируют картины интерференции выходного поля волокна с опорным полем, измеряют для каждой интерференционной картины степень когерентности интерферирующих полей и определяют профиль импульсного отклика волокна и его ширину по форму. ламМ 1/2 кВ=г = тг=с(ЬЯ)о=То1:где (ЬД - средй кдраткогерентности излучения на выходе волокна длинойЕ = 2+ЬЯ 1 М - номер гармоники источникаизлучения в пределах полосы излучения, у которой интенсивность в 1 раз меньше, чем у центральной гармоники;где То - ширина импульсного отклика;1 О - длина резонатора источника из лучения,пЬЯ С 2 Огде т - время запаздывания;Л - кратно 2 1 оЪ;и - коэффициент преломления волок.на;1 мин =0 Амакс = 101 п.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе;30 1. Авторское свидетельство СССР185511, кл. б 01 В 9/02, 1965,2, Авторское свидетельство СССР360594, кл. б 01 В 21(45, 1970.890827 актор Л Пись аж 614 Подписное делам изобретений и открытий аб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. Патен каз 363/2ПО Поис Составитель Л. Гойх ехред И, Заболотнов Изд,127осударствениого комитета СССР 113035, Москва, Ж, Раушск Корректор И. Осиновска