СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАМЕТРА ПЯТНА МОДЫ ОДНОМОДОВОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА Российский патент 2000 года по МПК G02B11/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диаметра пятна моды одномодового оптического волокна.

Известен способ /1/ определения диаметра пятна моды одномодового оптического волокна методом прямых измерений, основанный на сканировании поперечного сечения излучающего торца одномодового световода фотоприемным устройством и определении границ мощности на уровне 1/е. Специальное трехкоординатное юстировочное устройство обеспечивает известное перемещение торца вспомогательного волокна относительно неподвижного торца возбуждаемого испытуемого волокна. При этом испытуемое и вспомогательное волокна должны быть идентичны. Для исключения дифракции и потерь на отражение торцы волокон помещают в иммерсионную жидкость на расстояние, превышающее диаметр сердцевины волокон. Реализация данного способа достаточно сложна и требует специального оборудования, поскольку необходимо обеспечить известные перемещения волокон в пределах диаметра их сердцевин, что составляет 5...10 мкм. Погрешность оценки обусловлена погрешностью определения изменяющихся в поперечном сечении расстояний, качеством обработки торцов, отличием показателя преломления иммерсионной жидкости от показателя преломления сердцевины волокна, что особенно сказывается при сложном профиле показателя преломления, а также взаимодействием мод на стыке оптических волокон с зазором.

Известен способ /2/ определения диаметра пятна моды одномодового оптического волокна методом прямых измерений, заключающийся в том, что испытуемое оптическое волокно соединяют с вспомогательным волокном такого же типа, измеряют затухание оптического излучения на стыке с зазором испытуемого и вспомогательного оптических волокон и определяют диаметр пятна моды из соотношения

где a - результат измерения затухания на стыке волокон;
λ - длина волны, на которой производят измерения;
δ - зазор между торцами оптических волокон на стыке;
W - искомый диаметр пятна моды.

Здесь волокна неподвижны в процессе измерений. Зазор между торцами может быть выставлен с более высокой точностью по сравнению с радиальным смещением. Соответственно данный метод по сравнению с рассмотренным выше исключает погрешность за счет погрешности определения изменяющихся в процессе измерений радиальных смещений. А погрешности за счет неидеальной юстировки и погрешности определения зазора существенно меньше. При этом также имеются погрешности, обусловленные отличием показателя преломления иммерсионной жидкости от показателя преломления сердцевины волокна и взаимодействием мод на стыке оптических волокон с зазором.

Сущностью предлагаемого изобретения является упрощение реализации и снижение погрешности измерений диаметра пятна моды одномодового оптического волокна.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу определения диаметра пятна моды одномодового оптического волокна испытуемое оптическое волокно соединяют с вспомогательным волокном такого же типа и измеряют затухание оптического излучения на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон, при этом при соединении оптических волокон обеспечивают физический контакт их торцов, диаметр пятна моды вспомогательного волокна известен, затухание оптического излучения на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон измеряют методом обратного рассеяния во временной области с двух сторон, а диаметр пятна моды испытуемого оптического волокна определяют из соотношения

где a_И, a_В - результаты измерения затухания оптического излучения в дБм на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон со стороны испытуемого и вспомогательного волокон, соответственно;
W_И, W_В - диаметры пятна моды испытуемого и вспомогательного волокон, соответственно.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что испытуемое и вспомогательное оптические волокна соединяются без зазора и могут сращиваться методом сварки. Это исключает погрешности, связанные с погрешностью определения расстояний, а также погрешность, обусловленную отличием показателя преломления иммерсионной жидкости от показателя преломления сердцевины волокна. За счет повышения регулярности на стыке волокон уменьшается связь мод и соответственно снижается связанная с этим погрешность. При сварке волокон исключается погрешность за счет качества обработки торцов волокон. Погрешность данного способа определяется в основном погрешностью оценки диаметра пятна моды вспомогательного волокна.

Предлагаемый способ не требует определения смещений торцов волокон относительно друг друга, что исключает необходимость применения сложных юстировочных устройств и, соответственно, упрощает реализацию способа.

В отличие от известного решения, которым является прототип, заявляемый способ не требует определения смещений торцов волокон относительно друг друга на стыке, измерение затухания осуществляется с двух сторон методом обратного рассеяния, диаметр пятна моды вспомогательного волокна должен быть известен и диаметр пятна моды испытуемого волокна определяется из соотношения (1).

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит испытуемое оптическое волокно 1, вспомогательное оптическое волокно 2, соединяемое с испытуемым волокном на стыке 3, и оптический рефлектометр 4.

Устройство работает следующим образом. Оптический рефлектометр 4 подключают к испытуемому оптическому волокну 1 и измеряют затухание на стыке волокон 3 а_И со стороны испытуемого волокна 1. Затем оптический рефлектометр 4 подключают к вспомогательному оптическому волокну 2 и измеряют затухание на стыке волокон 3 a_В со стороны вспомогательного волокна 2. После чего определяют искомый диаметр пятна моды из соотношения (1).

Предлагаемый способ не требует использования сложных юстировочных устройств и реализуется с помощью основного средства измерений для волоконно-оптических линий передачи - оптического рефлектометра обратного рассеяния, что значительно расширяет область применения предлагаемого способа по сравнению с прототипом. Сращивание волокон без зазора исключает погрешности, обусловленные погрешностью определения смещений торцов волокон относительно друг друга, а при сварке волокон исключаются погрешности, связанные с отличием показателя преломления иммерсионной жидкости от показателя преломления сердцевины волокон, качеством обработки торцов волокон. Снижается погрешность за счет связи мод. Таким образом, увеличивается точность измерений.

Литература
1. Волоконно-оптические системы передачи и кабели. Справочник /И.И. Гроднев и др. - М.: Радио и связь, 1993, - 264с.: ил.

2. Оптические кабели: конструкции, характеристики, производство и применение /И.И. Гроднев, Ю.Т. Ларин, И.И. Теумин. - М.: Энергоатомиздат, 1991, - 264с.: ил.

Использование: для определения диаметра пятна моды одномодового оптического волокна. Сущность: в способе определения диаметра пятна моды одномодового оптического волокна измеряют затухание оптического излучения на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон при этом диаметр пятна моды вспомогательного волокна известен; затухание оптического излучения на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон измеряют методом обратного рассеяния во временной области с двух сторон, а диаметр пятна моды испытуемого оптического волокна определяют из соотношения где a_И, a_В - результаты измерения затухания оптического излучения в дБм на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон со стороны испытуемого и вспомогательного волокон соответственно; W_И, W_В - диаметры пятна моды испытуемого и вспомогательного волокон соответственно. Технический результат - упрощение реализации и снижение погрешности измерений диаметра пятна моды одномодового оптического волокна. 1 ил.

Способ определения диаметра пятна моды одномодового оптического волокна, заключающийся в том, что испытуемое оптическое волокно соединяют с вспомогательным волокном такого же типа и измеряют затухание оптического излучения на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон, отличающийся тем, что при соединении оптических волокон обеспечивают физический контакт их торцов, диаметр пятна моды вспомогательного волокна известен, затухание оптического излучения на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон измеряют методом обратного рассеяния во временной области с двух сторон, а диаметр пятна моды испытуемого оптического волокна определяют из соотношения

где а_И, а_В - результаты измерения затухания оптического излучения в дБм на стыке испытуемого и вспомогательного оптических волокон со стороны испытуемого и вспомогательного волокон соответственно;
W_И, W_B - диаметры пятна моды испытуемого и вспомогательного волокон соответственно.