Устройство для измерения дисперсии показателя преломления одномодовых волоконных световодов Советский патент 1990 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для измерения параметров волоконных световодов (ВС).

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерений.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг о 2 - расположение импульсов различных длин волн на экране времяанализирующего устройства.

Устройство для измерения показателя преломления одномодовых волоконных световодов содержит импульсный лазер 1, диафрагму 2, светофильтр 3, устройство 4 ввода и вывода излучения из волоконного одномодового световода 5, устройство 6 ввода и вывода излучения из исследуемых одномодовых волоконных световодов, диспергирующий элемент 7 в виде дифракционной решетки и регистратор 8 временных задержек световых импульсов, соединенный с блоком индикации дисперсии показателя преломления (не показан). Для проверки синхронизма импульсов во времени устройство снабжено системой зеркал 9.

Устройство работает следующим образом.

ел

СП

со оо оо о

3

Излучение лазера 1 с длиной волны %п 0,53 мкм после пространственно и спектральной селекции на диафрагме 2 и светофильтре 3 посредством устройства 4 ввода и вывода излучения вводят в короткий отрезок одномодо- вого волоконного световода 5 длиной L 1 м, где в результате нелинейного преобразования частоты лазера получают набор длин волн , fla ., , ... ftn Стоксовых компонент,сдвинутых одна относительно другой на частоту 440 С выхода короткого отрезка одномодового волоконного световода 5 набор пикосекундных импульсов различных длин волн, перекрывающих широкий спектральный диапазон, посредством системы зеркал 9 направляют на диспергирующий элемент v7 в виде дифракционной решетки, а после пространственного разложения спектральных компонент излучения - на регистратор 8 временных задержек световых импульсов,, представляющий собой скоростное времяанализирующее устройство для контроля синхронизма этих импульсов во времени. Вертикальное расположение импульсов различных длин волн на экране времяанали- зирующего устройства (фиг.2) свидетельствует о наличии синхронизма во времени для этих импульсов с точностью, задаваемой времяанализирую- щим устройством, В случае отклонения импульсов от вертикали длину короткого отрезка волоконного световода уменьшают и вновь контролируют положение импульсов. После контроля временного синхронизма систему зеркал 9 убирают и с выхода короткого отрезка одномодовог о волоконного световода импульсы различных длин волн одновременно вводят в исследуемый световод длиной L v 1 м. Различные спектральные составляющие излучения, введенные в исследуемый волоконный- световод, распространяются соответственно своим групповы скоростям, в результате чего на его выходе они имеют-различные временные задержки ut, С выхода исследуемого волоконного световода излучение с « - „ направляют на дифракционную решетку и после пространственного разл жжения проецируют на входную щель времяана- лизирующего устройства одновременно все длины волн, получая на экране устройства картину временного распр

0

5

0

5

0

деления импульсов этих длин волн в соответствии с их временными задержками после прохождения исследуемого волоконного световода.

Групповая задержка ut импульса света длины волны 9v в слабо направляющем волоконном световоде с длиной L и показателем преломления п определяется по следующей формуле:

« - -ь- - f) -

+ i.v. -&{.,.

где ЬЪ , Ln , an ( -ЗтГ

(0

с V ъ

величины изменения длины волны ft и показателя преломления п; скорость света в вакууме;

нормированная частота; параметр замедления фазовой скорости моды в волоконном световоде В выражении (1) первое слагаемое представляет собой вклад в задержку At материальной дисперсии, а второе - волноводной дисперсии. В одномодовых волоконных световодах величина задержки At в области положительной дисперсии обусловлена в первую очередь материальной дисперсией ВС,Поэтому в первом приближении вторым слагаемым в выражении (I) можно пренеб- 5 речь. Тогда выражение (1) для групповой задержки импульса света примет вид

L d2n с

t --Ј.-; (4. ft). (2)

Полагая в выражении (2) AV Ъ 1 (наиболее жесткие условия на параметры излучения), получим следующее соотношение:

5

U «

L с

d2n

т.е.

d L ut-c/

dun

а-л

(3)

При значениях &fl« ft 1 длина короткого отрезка ВС может быть увеличена.

Устройство для измерения дисперсии показателя преломления одномодовых волоконных световодов в отличие от известных позволяет производить измерение дисперсии в широком спектральном диапазоне без дополнительной перестройки схемы в процессе измерений, что увеличивает точность и существенно сокращает время измерений. Время измерений сокращается во столько раз, сколько спектральных длин волн используется для измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения дисперсии показателя преломления одномодо- вых волоконных световодов, содержащее импульсный лазер и последовательно установленные по ходу излучения лазера волоконный световод с устройством ввода и вывода излучения, второе устройство ввода и вывода излучения для исследуемых одномодовых волоконных световодов, регистратор временных задержек световых импульсов, соединенный с блоком индикации

15538866

дисперсии показателя преломления, отличающееся тем, что,

целью повышения точности и производительности измерений, в устройство введен диспергирующий элемент,волоконный световод выполнен одномодовым и длиной L, определяемой по формуле

10

т - но i:

At . с

где ut - точность измерения регистраторов временных задержек световых импульсов; с - скорость света в вакууме; d n/d X1 - дисперсия показателя преломления материала одномо- дового волоконного световода,

а диспергирующий элемент установлен перед регистратором временных задержек световых импульсов.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано для измерения показателя преломления одномодовых волоконных световодов. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений. Устройство содержит импульсный лазер и последовательно установленные по ходу излучения диафрагму, светофильтр, устройство ввода и вывода излучения для исследуемых световодов, диспергирующий элемент в виде дифракционной решетки и регистратор временных задержек световых импульсов, соединенный с блоком индикации дисперсии показателя преломления. Длина отрезка одномодового волоконного световода выбирается такой, чтобы синхронизированные в нем при нелинейном преобразовании световой энергии пикосекундные импульсы различных длин волн не получили расстройки вследствие дисперсии показателя преломления. 2 ил.

Јп7ь

Т

х

ч

Фш.1

V