Деполяризатор монохроматического излучения и устройство для измерения угловой скорости

,Н.Базаров,аелян,хта и В,Д.Мики 8.8) В.Н.75, К. Е БА, 195 сйтоп Ье 1981,я. ИЧЕСКО волоконльзовано ных свех линиях - повыГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗО(54) ДЕПОЛЯРИЗАТОР МОНОХРОМАГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ(57) Изобретение относится кной оптике и может быть испоН датчиках на основе волоконотоводов, волоконно-оптическисвязи и др, Цель изобретения1 шение чувствительности и точностиволоконно-оптических устройств, Деполяриэатор монохроматического излуче-ния содержит волоконный световод, накотором установлены два сжнмателя,образующие линейные фазосдвигающиеэлементы. Сжиматели развернуты друготносительно друга на угол 45. Ккаждому из сжимателей подключеныгенераторы возКуждающего напряжениИзлучение, прошедшее через сжатыеучастки волоконного световода,становится неполяризованным в среднем эапериод колебаний возКуждающего генератора, если длина сжигателей и расстояние между ними выбраны многоменьшими длины поляризационных биений в световоде. Деполяриэатор используется в устройстве для иэмерениугловой скорости. 2 с.п, ф-.лы, 2 ил.. сжимающих усилий (относительных фа- возбуждеция первого и второго сжцмазовых задержек) аналогичен режиму телейи и. ныбираются так, чтоработы ячеек Поккельса. С точки эре- периоды комбинационных тонов 1/р о, +ния надежности работы волоконного5+е ы ) (р и д - целые числа) окаэы 7деполяризатора он имеет тот недостаток ваются меньше времени усреднения фочто в момент ска ообразного измене- тоцриемцого устройства.ния сжимающих усилий волоконный све- Возможен и такой режим работытовод испытывает ударные нагрузки, 1 О предлагаемого децолярцзатор причто нежелательно по соображениям обес- гармоническом возбуждении сж.дателейпечения механической прочности свето- световода, при котором относительныевода, уровню шумов, связанных с рабо- фазовые задержки /, и с, не сонпатой деполяризатора, и т.п. дают в точности с нулями функции БесУстройство будет работать как де селя 1 (1 1), цо выбраны настолькополяризатор и в том случае, когда большими, что сами значения 1,( д,)ифазовая задержка на каждом иэ сжимае,( l ) оказываются достаточно малыгмых участков ВС изменяется в виде ми. Яз асимптотнки функции 1,(д) слетреугольных импульсов с одной и той дует, что величины о, и с при этомже частотой и одинаковой амплитудой, 20 должны быть порядка 1 ОО радиан.кратной 2 я . Такой режим упрощает При работе пьезопреобразователейи конструкцию деполяризатора, так в сжимателях ВС в режиме резонансакак при этом требуется только один . такие значения фазовых задержек возгенератор треугольных импульсов. можно получить даже при длинах сжиРежим работы волоконного деполя- р 5 маемых участков снетовода Порядкаризатора с треугольным законом изме - 2 см, Однако при этом увеличинения относительно фазовых задержек вается вероятность разрушения свето-не всегда является оптимальным по вода и сокращается срок службы депопростоте его реализации и эффектив- ляриэатора,ностй достижения требующихся фазовьгх ЗО Для устранения этой трудности можзадержек. С практической точки зре- но использовать конструкцию волокон.ния предпочтительнее работать при ного деполяризатора, в которой светогармоцическом изменении фазовых за- вод подвергается це двустороннему,держек (сжимающих усилий в ВС). Приа одностороннему поперечному сжатию,этом если например сжиматели при 1 й Ф35Необходимые для деполяризатора воловодятся в действие пьезокерамически- конные Лф 3 получаются намоткой светоми преобразователями, можно работать , вода с натяжением на два цилиндричесвблизи (или на) собственных реэонан- ких пьезокерамических пьезопреобрасах этих преобразователей, так что, эователя, оси которого повернуты оддля их возбуждения требуются меньшие 4 о,на относительно другой на 45 . Принапряжения. Кроме того, частота воз- этом линейное двулучепреломление набуждеиия пьезопреобразователей может водится на участках световода, уложецвыбираться в значительно более широ- ных с натяжением по боковым поверхноском диапазоне, чем в случае треуголь- тям пьезоцилиндров, при радиальныхных импульсов возбуждения, В результа 45 деформациях этих цилиндров. Величинуте выбор времени усреднения оказывает наведенного двулучепреломлеция можнося возможным в более широком диапазо- оценить по вышеприведенной формуле.не,.что является дополнительным преи- длина участков световода, намотанныхмуществом при использовании предлага- на пьезоцилиндры, может быть эцачиемого деполяриэатора в различных во; тельно больше, чем в деполяриэаторелоконно-оптических устройствах. с двусторонним сжатием ВС (фиг.1),. Устройство будет работать как вследствие чего необходимые значениядеполяризатор и при гармоническом относительных фазовых задержек полуЪвозбуждении сжимателей при условии, чить существенно проще даже при малыхчто относительные фазовые задержки напряжениях возбуждения пьезоцилинд 55иа сжимаемых участках световода (в ров и без опасности разрушения светорадианах) равны значениям, при кото- вода. Для реализации такого деполярирых обращаются в нуль функция Бессе- затора необхоцимо использовать светоля первого рода нулевого порядка вод с большим периодом поляризационк опорному входу синхронного детектора в схеме 8 электронной отработки .10сигналя к сиГнальному Входу которойЙадклкЧен ВыхОД фатап.Немцика 6, у, та,новленного у Оцнага из концов голакац.:Ного светавада (после разветвителя 2),яет, естественную оптическую активноспь ВС можно скомпенсировать раскручиванием ВС вдоль его продопьной оси перед намоткой ца пьезацилиндр или подавить ее достаточно сильным двулучепреломлением, создаваемым предварительным напряжением волокна при намотке на пьезоцилиндрУстройство для измерения угловой скорости "Остоит из источника 1 монахроматическаго излучения разветвителя 2, волоконного цеполяризатора 3 монахраматичесхаго излучения, волоконного световода, уложеццопо в много витковое кольцо 4, фазового модулятора 5, фотоприемника 6 и схемы электронной обработки сигнала фо.оприемцика, включающей генератор 7 зозбуждеция фазового модулятора и усилитель с синхронным детекторсм 8. Источник 1 монохроматического излучения связан чедэ разветвитель 2, образованный оптически связанными цачальнььм и коцечцым участками волоконного световода и служащий устройством Ввода(Вывода) излучения моцохроматическаГо источника 1, с оставшейся частьюволоконного световода, уложенной вмноговитковае кольцо . Деполпризятар 3 монохраматического излучениярасположен в середине волоконногасветаеадя я фазовый модуляторУстановлен перед разветьИтелем 2 причем к его электрическому входу подключен вьгход генератора 7 Возбуждения фазового модулятора и одц.эвреь 5 енна БЦход этОГО Генератора подключен Устройство работает следующим сб"разом,Излучение от источника манохроматическога излучения 1 поступает навход Волаконнога разветвителя 2,катаром интенсивность излучения,целится параьну между вьыодными пле а:МИ РаЗВЕтвнтЕЛЯ, Я ЭатЕМ РаСПРОСТОЯняется по волоконному светавоцу 4 впротивоположных направпениях, прока.дя через волоконный фазовый модулятор 5 и Волоконный деполяризатор 3. 21 6ПГОШЕДШЕЕ ПО КОЛЬПу В ПратиВОПОЛОжных направлениях излучение через разветвитель 2 попадает ца фотапрнемцик (, вызывая в электрической цепи последнего ток, который поступает в схему электронной обработки сигнала, где выделяется первая гармоника фазовой модуляции. При этом поступающее на фотоприемник 6 излучение после прохождения ( В обоих направлениях) волокоццога депапяризатора становится неполяризовацным В среднем по времени при выполнении условия йГ1-100 = Выходной сигнал не будет испытывать поляризациоцных флуктуации. 1, Деполяризатар монохроматического излучения содер:курций два линейных фязосдвигающих элемента, к каждому из которых подключен генератор возбуждающего напряжения, о т л И - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствитепьности и точности волоконно-оптических устройств, линейные фазосдвигающие элементы выполнены в ниде световада, на двух участках которого установлены сжиматеНи световода, развернутые друг отоносительцо друга на 45 , причем длины сжимятелей и рясстаяцие между ними выбраны много меньшими длины па" ляризационцыхбиений в световоде.2, Устройство для измерения угловой скорости, содержащее волоконный световод, свернутый в многовитковае кольца, с устройством ввода-вывода излучения в светавац, источник излучения на входе, фатоприемник на выходе, фазовый мсдулятор и волоконный разветвитель, установленные по длине световода, и деполяризатор, установленный в середине светавада, о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности устройства, источник излу-чения вьполнен в виде источника манохроматического излучения, деполяриэятор - В виде деполяризатора моцохромятическсго излучения с временцой постоянной деполяриэатарай (100 ЛГ ) ,где ьГ - ширина пало - сы пропускания фотоприемника.1 З 2942 1 андош ставите екмар кред А.Кравчук Корректо едактор Л. Курасов аз 142 ПодписноСССР ИИПИ д.4/5 поЗОЗ зводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж Государстве елам иэобре Москва Ж-З