Способ измерения оптической длины волоконных световодов Советский патент 1989 года по МПК G01M11/00 

1

Изобретение относится к области измерения длины элементов оптических трактов с помощью интерферометров и может быть использовано для измерения оптической длины волоконных световодов, на которые воздействуют

силовые tтемпературные, радиационные и другие виды воздействий.

Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерения оптической длины волоконных световодов.

На чертеже представлена структурная схема для реализации предлагаемого способа.

Устройство соретжит лазер 1, оптически связанный через полупрозрачное зеркало 2 с входом электоооптнческо- го модулятора (ЭОМ) 3, управляющие входы которого через первый двойной переключатель 4 и квадратурный фаяо- раещепитель 5 соединены с выходом генератора 6 низкой частоты (НЧ), контактные линзы 7 и 8, через которые зондирующая волна вводится и выводится из контролируемого волоконного световода 9, зеркала 10 и 11, направляющие отраженную от зеркала 2 опорную волну на полупрозрачное зеркало 12, где она совмещается с прошедшей волоконный световод 9 зондируюшей волной, последовательно соединенные фотоприемник 13 и фильтр 14 нижних частот (ВДЧ), второй двойной переключатель 15, последовательно соединенные компенсирующий фазовращатель 16, фазовый детектор 17 и индикатор 18, эталонный фазовращатель 19 Причем первый вход второго двойного переключателя 15 соединен с выходом сВДЧ 14, второй вход подключен через эталонный фазовращатель 19 к выходу генератора 6 НЧ, первый выход соединен с входом компенсирующего фазовращателя 16, а второй выход - с вторым входом фазового детектора 17.

Способ осуществляют следующим образом.

Излучение лазера 1, проходя через полупрозрачное зеркало 2, делится на зондирующую и опорную волны. Зондирующая волна поступает на ЭОМ 3 на управляющие входы которого через первый двойной переключатель 4 с выхода квадратурного фазорасщепителя 5, вход которого соединен с выходом генератора 6 НЧ, поступает квадратурный сигнал. ЭОМ 3 работает в полуволновом режиме, когда на его выходе имеется одна составляющая оптического сигнала со смещенной на величину $2. частотой.

Зондирующая волна, имеющая частоту + S3. , проходит через контактную линзу 7 и вводится в контролируемый волоконный световод 9. Прошедшая световод 9 волна выводится с помощью контактной линзы 8 и проходит через полупрозрачное зеркало 12, где совметается с опорной волной, отражен ной от зеркал 10 и II. В результате образуется интерференционная картина, интенсивность полосы которой в выбранной точке изменяется с частотой, равной разности распространяющихся по плечам интерферометра частот излучения

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Лотоприемник 13 преобразует результирующую интенсивность интерфе- реннионной полосы в электрический сигнал, который через 14, второй двойной переключатель 15 и компенсирующий фазовращатель 16 поступает на первый вход фазового детектора 17, где сравнивается с сигналом смещения, поступающим на второй вход фазового детектора 17 через эталонный фазоврашэтель 19 и второй двойной переключатель 15с выхода генератора 6 НЧ. При этом сВДЧ 14 настроен на частоту смещающего напряжения, эталонный 19 и компенсирующий 16 фазовращатели установлены первоначально в нулевое положение. Выходное напряжение фазового детектора 17, пропорциональное разности фаз сравниваемых сигналов., поступает на индикатор 18.

Изменяют фазовый сдвиг, вводимый в выделенный электрический сигнал компенсирующим фазовращателем 16, до получения на выходе индикатора 18 нулевого значения. Изменяют положение первого двойного переключателя 4 на противоположное В результате изменяется квадратурный сигнал, поступающий на управляющие входы ЭОМ 3. Это приводит к изменению направления вращения электрического поля активного кристалла модулятора, что вызывает изменение направления смещения частоты зондирующей волны. Эта волна, имеющая5 частоту } - П. , через контактную линзу 7 вводится в контролируемый волоконный световод 9. Прошедшая световод 9 волна выводится с помощью контактной линзы 8 и совмещается с опорной волной.

Изменяют положение второго двойного переключателя 15 на противоположное. В результате происходит подключение компенсирующего фазовращателя 16 последовательно эталонному фазовращателю 19. Поэтому электрически сигнал с выхода фотоприемника 13 через ВДЧ 14 поступает через двойной

переключатель 15 непосредственно на первый вход фазового детектора 17, где он сравнивается по фазе со сметающим сигналом.) прошедшим эталонный 19 и компенсирующий 16 фазовращатели и через двойной второй переключатель 15 поступающим на второй вход фазового детектора 17, i

Изменяют фазовый сдвиг, вносимый в сигнал смещения эталонным фазовращателем 19, до восстановления нулевой разности фаз, т.е. до восстановления нулевого показания индикатора 18. По шкале эталонного фазовращателя 19 отдчитывают дополнительный фазовый сдвиг 1рй и с учетом частоты смещающего сигнала по формуле определяют оптическую длину контролируемого волоконного световода,

Формула изобретения

Способ измерения оптической длины волоконных световодов, заключающийся в том, что когерентное излучение разделяют на зондирующую и опорную волны, распространяющиеся в плечах интерферометра, смещают частоту зондирующей волны электрическим сигналом, совмещают опорную волну с зондирующей, проходящей чепез контД7806А6

ролируемый волоконный световод, преобразуют периодически изменяющуюся интенсивность излучения в электричес- кий сигнал, сравнивают разности сЬаэ выделенного ч смещающего электрических сигналов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, после сравнения разЮ ности фаз выделенного и смещаемого электрических сигналов компенсируют фазовый сдвиг между этими сигналами до получения нулевой разности фаз, изменяют направление смещения частоты

15 зондирующего излучения электрическим сигналом на противоположное, изменяют знак компенсирующего фазового сдвига выделенного электрического сигнала, дополнительно изменяют фазовый

2о сдвиг смешаюшего электрического сиг- нала до восстановления нулевой разности фаз, а оптическую длину L волоконного световода определяют по формуле

25L - $- - ,

jLi - rt-.-I

- дополнительный фазовый

сдвиг; - скорость света в свободном

пространстве;

- частота смешакчаего электрического сигнала.

Изобретение относится к области измерения длины элементов оптических трактов с помощью интерферометров и может быть использовано для измерения оптической длины волоконных световодов, на которые воздействует силовые, температурные, радиационные и другие виды воздействий. Целью изобретения является расширение диапазона и точности измерения оптической длины волоконных световодов. Когерентное излучение разделяют на опорную и зондирующую волны. Зондирующую волну смещают по частоте электрическим сигналом и вводят в контролируемый волоконный световод. Прошедшую световод зондирующую волну совмещают с опорной для образования интерференционной картины. Преобразуют интенсивность в электрический сигнал. Сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смешающего электрических сигналов. Компенсируют фазовый сдвиг выделенного сигнала введением фазового сдвига на частоте смещения до получения нулевой разности фаз. Изменяют направление смещения частоты зондирующей волны электрическим сигналом и вновь вводят зондирующую волну в контролируемый волоконный световод. Изменяют знак компенсирующего фазового сдвига, введенного в выделенный электрический сигнал. Вновь сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смещающего электрических сигналов. Дополнительно изменяют фазовый сдвиг смещающего электрического сигнала до восстановления нулевой разности фаз. Оптическую длину контролируемого волоконного световода определяют по формуле. 1 ил.