Способ измерения межмодовой дисперсии в многомодовом световоде Советский патент 1989 года по МПК G01M11/00 

41

О)

N9

1 1 Изобретение относится к оптически измерениям, в частности к способу определения дисперсии в многомодовых световодах, и может быть использован для контроля их оптических свойств,

Цель изобретения - повышение оперативности измерения и его достоверности.

На чертеже показана структурная ;схема устройства, реализующего пред- ;латаемый способ,

: Устройство содержит источник 1 :когерентного оптического излучения, отрезок многомодового световода 2, амплитудную маску 3, фотоприемник 4, устройство 5 удлинения световода, :устройство 6, измеряющее приращение I длины световода,

i Способ осуществляется следующим -образом,

: Короткий отрезок многомодового световода возбуждается непрерывным ;СветовЬ1м сигналом от источника когерентного оптического излучения. Как. известно, на выходе отрезка световода образуется спекловая картина, ко- Iторая является результатом интерфе- ренции всех мод в световоде. При изменении длины отрезка световода пу тем, например, его растяжения происходит изменение разности фаз между интерферирующими модами, что приводи к изменению спекловой картины; сдвигу, изменению размеров отдельных спеклов. Для регистрации хаотических по направлению сдвигов спеклов и изменения их размеров у выходного торц отрезка световода помещается амплитудная маска, выполненная, например, фотоспособом, которая ослабляет,.уча- стки интерферопраммы с высокой интенсивностью и без ослабления пропускает участки с малой интенсивностью. Запись амплитудной маски (экспонирование) производится при начальной длине отрезка световода. При изменении длины отрезка световод происходит изменение разности фаз между интерферирующими модами, вследствие чего происходит сдвиг спеклов в интерференционной кaptинe в плоскости маски. Яркие пятна смещаются с непропускающих участков маски и . световой поток, прошедпгий световод и маску, увеличивается, но при изменении длины на определенную для данного световода величину,- становится постоянным и не изменяется при дальнейшем изменении длины отрезка свето

19

вода. Отношение первоначального светового потока к потоку, соответствующему отрезку световода измененной длины, при этом равняется 0,5,

По скорости изменения потока излучения судят о межмодовой дисперсии как разности времен распространения мод по световоду длиной Z, которая может быть охарактеризована обобщенным временным параметром ut (обобщенной разностью времен распространения мод) конкретного световода, определяемым по формуле

15

at K.z-(),

Ъ Q

(1)

где

( UZ

- средняя скорость относительного изменения потока излучения до уровня 0,5

5

р 0

5

0

5

на амплитудную маску; UZ - приращение длины.световода на котором происходит изменение потока излучения до уровня 0,5; К - коэффициент пропорциональности, устанавливается экспериментально и. в общем случае зависит от профиля показателя преломления по сечению све- товода (типа волокна) и условия возбуждения световода от источника излучения.

Для пояснения формулы (1) рассмотрим дисперсию двух мод двухслойного волокна; фундаментальной и высшей осевой. Изменение спекловой картины, когда на местах минимумов интенсивности образуются максимулы, а поток излучения, прошедший маску, достигает уровня 0,5 от исходного, соответствует достижению разностью хода фундаментальной и распространяющейся под критическим углом мод в€1личины, рав- ной- Л/2 (гдем А - длина волны излучения) ,

При этом изменение длины отрезка свето вода можно выразить в форме

лг |.

1 U

где

Л 21121. г.

п,

г показатели

преломления сердцевины и оболочки световода, С другой стороны, диспер- сия как разность времен распростране1462219

ния фундаментальной и распространяющейся под критическим углом мод определяется по формуле

it

Z-n --- Ь .

Таким образом, можно определить дисперсию через скорость изменения потока излучения следующим образом,

.f - 7 () t - С

К

bt KZ(-), ЬА

С

В реальном случае, когда имеет место интерференция всех мод и профиль показателя преломления по сечению световода отличен от ступенчатого, вычисление коэффициента К затруднительно, а разность fct в формуле (1) g теряет свое конкретное содержание

и является обобщенной (интегральной) характеристикой межмодовой дисперсии световода.

Формула изобретения

Способ измерения межмодовой дисперсии в многомодовом световоде, i : . включающий возбуясдение световода оптическим излучением, удлинение световода растягивающим усилием и регистрацию прошедшего световод потока излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения оператив- ности измерения и его достоверности, до удлинения световода формируют амплитудную маску, соответствующую :-.- спекл-структуре интерферирующих мод на выходе световода, регистрируют прошедший световод поток за амплитудной маской и по скорости иэйеие- ния потока излучения от приращения длины световода судят о межмодовой г-. дисперсии, при этом возбуждают световод когерентным потоком излучения.

Изобретение относится к способам измерения дисперсии в многомодовых световодах и позволяет повысить оперативность измерения и его чувствительность. Болоконньш световод 2 возбуждают от источника 1 когерентного излучения, формируют амплитудную маску 3 по спекл-структуре интерферирующих на выходе из световода мод, удлиняют волоконньй световод растягивающим усилием, регистрируют поток, прошедший амплитудную маску 3, в функции приращения длины световода- и по скорости его изменения судят о межмодовой дисперсии. 1 ил. ю (Л