Способ определения оптических и теплофизических характеристик оптических волокон Советский патент 1993 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к области определения физических параметров влияющих на процессы выделения и распространения тепла, и может быть использовано для определения оптического поглощения и тепло- физических характеристик оптических волокон.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Способ осуществляется с помощью устройства, показанного на чертеже. Оно содержит источник 1 излучения - лазер, модулятор 2, линзу 3, образец оптического волокна 4, оптико-акустическую камеру 5 с микрофоном и предусилителем, измеритель б мощности излучения, пару светодиод-фо- тодиод 7 для создания опорного сигнала, частотомер 8, синхронный усилитель 9, цифровые вольтметры 10.

Для реализации способа дополнительно определяют область частот модуляции или подбирают размеры камеры, чтобы выполнялось условие

dl -d2 2 ,

где di - поперечный размер рабочего объема камеры; da - диаметр волокна; ад - температуропроводность газа в камере; f - частота модуляции светового потока.

Устройство работает следующим образом.

Модулированное излучение линзой 3 фокусируют на торец волокна 4. Излучение частично поглощается в образце волокна. Тепловая волна от волокна нагревает газ в камере, что вызывает колебания давления, регистрируемые микрофоном. Сигнал с микрофона предварительно усиливается пред- усилителем и поступает на вход синхронного усилителя 9. Опорный сигнал с фотодиода 7 поступает на вход синхронного усилителя 9 и на частотомер 8. К двум выходам синхронного усилителя 9 подсоединены два вольтметра 10, которые служат для

Формула изобрет е.н и я

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН, заключающийся в том, что пропускают через волокно, помещенное в оптико-акустическую камеру с микрофоном, модулированный световой поток заданного спектрального диапазона и регистрируют соответствующий сигнал с микрофона, отличающийся

измерения синфазной UA и квадратурной UB составляющих сигнала. Фазовый сдвиг определяют как р arctgUA/Ue.

Изменяя частоту модуляции в диапазоне 12-50 Гц, установили, что если di - da 2 , вариации в величине сигнала не превышают 30%, а фазового сдвига 1-2° при изменении положения волокна относительно оси - измерительной камеры, что

позволяет проводить измерения с указанной погрешностью.

Устанавливая в камеру диаметром 1 мм образцы волокон с разным заранее известным уровнем потерь на поглощение, получили, что отношение сигналов соответствуют отношению потерь на поглощение, т.е. способ позволяет проводить количественные измерения поглощения.

При использовании способа определения оптических и теплофизических характеристик оптических волокон повышается точность измерений, так как изменение положения волокна в камере не изменяет параметров регистрируемого сигнала;

упрощается подготовка к измерениям благодаря тому, что не нужно обеспечивать на- тяжение волокна вдоль оси камеры; повышается точность измерений за счет повышения в несколько раз (в эксперименте в

3 раза) уровня сигнала, что увеличивает отношение сигнал/шума, (56) Захаров А.В. и др. Об измерении световых потерь в волоконно-оптических световодах фотоакустическим методом./ В кн.:

Тезисы докладов XIII Всесоюзной конференции по акустоэлектронике и квантовой акустике. 4.1, Киев, 1986, с.265.

Chardon D., Huard S.J. - Absorption losses and thermal diffusivity of optical fibers

investigated by photothermal methods: theory and experiments - Canadian. J. Phys. 1983, v. 61, Nh 9, p.1334-1346.

тем, что, с целью повышения точности измерений, частоту модуляции или размеры камеры выбирают так, что выполняется условие

di - da Ј 2Vag/ rf,

где di - поперечный размер рабочего объема камеры;

da - диаметр волокна; ад - температуропроводность газа е камере;f - частота модуляции светового потока.

Изобретение относится к области определения физических параметров оптических деталей и может быть использовано для определения оптического поглощения и теппофизических характеристик оптических волокон. Целью изобетения является повышение точности измерения характеристик волокон с использованием оптико-акустической камеры с микрофоном, которая регистрирует сигнал, появляющийся при пропускании через волокно модулированного светового потока заданного спектрального диапазона Изобретение реализует термически тонкую камеру, в которой разница между поперечным размером рабочего объема камеры и диаметром волокна не превышает одной трети длины тепловой волны в газе при используемой частоте модуляции При этом несмотря на тепловые потери, сигнал увеличивается за счет более эффективного прогрева всего объема камеры и не зависит от положения волокна в ней 1 ид