Устройство для измерения длины волоконного световода Советский патент 1988 года по МПК G01B11/02 

X

4 го

с

со

114

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве и исследованиях волоконных световодов, жгутов и кабелей из них, а также в метрологии при создании оптических задержек.

Целью изобретения является повьшш- ние точности измерений.

Цель достигается за счет того,

что длина волоконного световода определяется через величину перемещения интерференционной картины подсчетом интерференционных полос

На фиг. 1 изображена функциональ- ная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема нуль-органа.

Устройство содержит источник 1 излучения, управляемьй генератор 2 гар- монргческих колебаний, на выходе кото- рого установлен светоделитель 3, делящий излучение на два потока - отраженный и проходящий, блок 4 регулр-фу- емой оптической задержки, состоящий из призм 5 и 6 (элемент 6 перемещает- ся вдоль оси ЛВ) и связанный с измерителем 7 перемещений, выполненным из зеркальных элементов 8 и 9, светоделителя 10, источника 11 когерентного излучения и счетчика 12 интер- ференционных полос.

Блок регулируемой оптической задержки оптически связан с одним из входов нуль-органа 13, на другой вход которого подается поток излуче- ния, прошедший светоделитель 3, зеркало 14, призьгу 15 (установленную с возможностью поворота), зеркало 16, полупрозрачное зеркало 17, связанное через световод 18 с отражателем 19.

Нуль-орган 13 (фиг. 2) содержит фотодетектор 20, выход которого соединен с нуль-индикатором 21, а вход через линейны поляризатор 22, сопря- жен с полупрозрачным зеркалом 23, которое сопряжено через последовательно установленные первый циркулярный ; поляризатор 24, оптический клин 25 и зеркало 26 с одним из входов нуль- органа 13, другой вход которого через второй циркулярный , . поляризатор 27 сопряжен также .с полупрозрачным зеркалом 23, причем в первый и второй циркулярные поляризаторы 24 и 2 7 взаимно ортогональны.

Устройство для измерения длины волоконного световода работает следу- Ю1ЦИМ образом.

5

О 5 О

д

С

0

142

На источник 1 излучения подается с генератора 2 гармонических электрических колебаний напряжение с соответствующей частотой (длина волны колебаний заведомр меньше длины измеряемого волоконного световода). Световой поток источника 1 излучения, промодулированнь й по интенсивности, падает, на светоделитель 3, на котором образуются два потока - отраженный и проходящий. Отраженный поток, проходит через блок 4 регулируемой оптической задержки (призмы 5 и 6), который позволяет перемещением призмы 6 вдоль линии АВ изменять величину пути, проходимого указанным световым потоком, т.е. осуществлять сдвиг фазы модулированного по интенсивности светового потока. Величина перемещения считьшается счетчиком 12 интерференционных полос по сдвигу интерференционной картины.

Пройдя через блок 4 регулируемой оптической задержки, призма 6 которого установлена так, что величина задержки светового потока минимальна, отраженный поток попадает через один из входов в нуль-орган 13.

Цроходящий поток, отразившись от зеркала 14, попадает на призму 15, с помощью которой устанавливается соответствующая длина пути послед- него. Цройдя призму 15 и отразившись от зеркала 16, проходящий поток через полупрозрачное зеркало 17 достигает отражателя 19, вначале установленного перед волоконным световодом 18. Отраженный от зеркала 19, а затем и от (Полупрозрачного зеркала 14 световой поток через другой вход по- пад,ает в нуль-орган 13. Передвижением зеркала 16 добиваются минимального показания на нуль-органе 13, сравнивающем интенсивности одновременно приходящих лучей. После этого, устанавливают отражатель 19 за волоконным световодом 18 и, изменяя величину задержки (длину оптического пути), добиваются, чтобы нуль-орган 13 имел минимальное показание. Изменение величины задержки осуществляют с помощью блока 4 регулируемой оптической задержки. Отмечают с помощью измерителя 7 перемещений перемещение призмы 6 блока регулируемой оптической, задержки, получают величину оптического пути, который проходит световой поток в волоконном световоде 18. Зная

314

величину показателя преломления волоконного световода 18 и учитьшая тот факт, что световой поток проходи в волоконном световоде 18 двойной путь, и прокалибровав счетчик 12 интерференционных полос непосредственно в единицах длины, получают результат измерений.

Работа куль-органа ТЗ осуществля- ется следующим образом.

Отраженный от светоделителя 3 поток, введенный через один из входЬв нуль-органа 13, отражается от отражающего зеркала 26, проходит через по- следовательно установленные оптический клин 25, с помощью которого вы- . равнивается при настройке устройства неидентичное ослабление оптическими элементами интенсивности отраженного и проходящего потоков, и циркулярньй поляризатор 24 и падает на полупрозрачное зеркало 23, а отраженный от отражателя 19 и полупрозрачного зеркала 14 световой поток через другой вход нуль-органа 13 проходит через циркулярный поляризатор 27 и также падает на полупрозрачное зеркало 23.

Таким образом, на полупроз-рачном зеркале 23 встречаются два световых потока с ортогональной циркулярной поляризацией. При равенстве фаз модулированных световых потоков, падающих на полупрозрачное зеркало 23

интенсивности и пути, проходимые

обоими световыми потоками, равны. Благодаря тому, что циркулярные поляризаторы 24 и 27 взаимно ортогоналны, .в момент совпадения фаз результирующий световой поток окажется линей- но поляризованным и задержится линейным поляризатором 22, заранее ориен- Гированным ортогонально к поляризации результирующего потока, а нуль-: индикатор 21 отметит минимальный ток

14

преобразователя светового потока в напряжение.

Формула изобретения

1.Устройство дпя измерения длины волоконного световода, содержащее источник излучения, управляемый генератором гармонических колебаний, полупрозрачное зеркало и отражатель, устанавливаемьй за измеряемым световодом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено светоделителем, двумя зеркалами, призмой, установленной с возможностью поворота относительно вершины, измерителем перемещений, блоком регулируемой оптической задержки, связанным с измерителем перемещений, и нуль-органом, один из входов которого оптически связан с блоком регулируемой оптической зё- держки, установленным в ходе излучения, отраженного от светоделителя,

а другой вход связан с полупрозрачным зеркалом, призма установлена меж- ДУ двумя зеркалами, первое из которых последовательно расположено в ходе излучения, прощедщего светоделитель, а второе оптически связано с полупрозрачным зеркалом.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нуль-орган вы1Г1ДПнен с двумя оптическими входами, по ходу излучения через один из которых пгследовательно установлены зеркало, оптический клин и циркулярный поляризатор, а по ходу излучения через другой - второй циркулярный поляризатор, установленный ортогонально первому, полупрозрачное зеркало, оптически связанное с первым тщркуляр- ным поляризатором, линейный поляризатор и нуль-индикатор.

77

Изобретение относится к области измерительной техники. Целью изобретения является повьппение точности измерений, достигаемой за счет определения длины волоконного световода: через величину перемещения интерференционной картины подсчетом интерференционных полос. С помощью блока 4 ..регулируемой опт1-1ческой задержки, состоящего из призменных элементов 5 и 6, через величину перемещения подвижного элемента-определяют длину волоконного световода. Измерение величины перемещения реализуе7 ся с помощью интерферометрического измерителя перемещений (элементы 8-12). На полупрозрачном зеркале нуль-органа 13 встречаются два световых потока с ортогональной циркулярной поляризацией. Благодаря тому, что циркулярные поляризаторы взаимно ортогональны, в момент совпадения фаз результирующий световой поток окажется линейно поляризованным и задержится линейным поляризатором, а нуль-индикатор отметит минимальньй ток преобразователя светового потока в напряжение. 2 ил. 2 (Л

26

(pu.Z