Волоконно-оптический датчик Советский патент 1991 года по МПК G02B6/00 

1

,(21) 4411319/10 (22) 14.03.88 (46) 07.01.91. Бюп. № 1 (72) А.Т.Полухин

(53)681.7.068:621.396.2 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1462206, кл. G 01 Р 3/36, 1986.

Trans, of the V Int. Conf. of Fiber Optic and Lazer Sensors. - California, USA, 17-19 August, 1987, p. 186-189.

(54)ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

(57)Изобретение относится к технике оптического приборостроения и может быть использовано для изготовления чувствительных волоконно-оптических датчиков. Цель изобретения - упрощение устройства. В волоконно-оптическом датчике, содержащем замкнутый оптический участок, соединенный с оптической линией, связывающей источник излучения с приемником излучения, источник излучения выполнен когерентным. В датчик введен дополнительный замкнутый оптический участок, соединенный с оптической линией, связываю щей источник излучения с приемником излучения, время пробега света по которому, равное , удовлетворяет равенству , , где К, и К - целые числа, Ј( - время пробега света по замкнутому оптическому участку. При этом время когерентности источника излучения берется меньше любой из величин Ј| или 2 1 ил.

а 5S

Изобретение относится к технике оптического приборостроения и может быть использовано для изготовления чувствительных волоконно-оптических датчиков.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На чертеже представлена функциональная схема датчика, выполненного в виде интерферометра Маха-Цендера.

Датчик содержит источник 1 излучения, приемник 2 излучения и регистратор 3, а также ответвитель 4, первый замкнутый оптический участок 5, второй ответвитель 6 и второй замкнутьй оптический участок 7.

Датчик работает следующим образом.

Оптический луч от источника 1 излучения попадает в оптическую линию

8 и разбивается на два основных луча, которые интерферируют на фотоприемнике 2. Первый измерительный луч попадает через ответвитель 4 в первый замкнутый оптический участок 5, где совершает К оборотов и при этом К раз проходит через первый замкнутьй оптический участок 5. Затем измерительный луч через тот же ответвитель 4 выходит из замкнутого оптического участка 5 и по оптической линии 8 попадает на приемник 2 излучения, где интерфе- рирует с опорным лучом. Опорный луч образуется из части оптического луча, которая от источника излучения попадает в оптическую линию 8, далее через второй ответвитель 6 попадает во второй замкнутый оптический участок 7, совершает по нему один оборот и

ими.

о

QO

к

м

«л.

выходит обратно через второй ответви- тель 6 на оптическую линию 8, по которой попадает в приемник 2 излучения, в котором происходит его интерференция с измерительным лучом. В общем случае опорный луч совершает не один, а несколько оборотов по второму замкнутому оптическому участку, что позволяет уменьшить длину второго замкнутого оптического участка и тем самым дополнительно упростить конструкцию датчика. В действительности в датчике образуется много лучей, часть которых проходит по опорному каналу, а часть - по измерительному, но с разным количеством оборотов. Выбор величины времени когерентности источника излучения достаточно малой и выбор длин опорного и измерительно- го каналов позволяют исключить из интерференции все множество этих лучей.

Когерентными оказываются только два луча, один из которых (опорный) проходит оптическую линию 8 и с-овер- шает один оборот по второму замкнутому оптическому участку, а другой (измерительный) также проходит оптическую линию 8 и совершает заданное К число оборотов через первый замкнутый оптический участок. Все остальные лучи оказываются некогерентными и только ухудшают видность интерференционной картины, образованной выбранными опорным и измерительным лучами. Для каждого из этих лучей различие времени пробега от источника до приемника излучения отличается от времени - пробега любого другого луча на величину, больше времени когерентности источника излучения, поэтому они не могут образовывать устойчивой интерференционной картины.

Опорный и измерительные лучи проходят одну и ту же оптическую линию 8. Время их прооега точно равно друг другу, если Јг KЈ, или К2Ј, К, . В этом случае видимость их интерференционной картины максимальна. Но лучи интерферируют и при неточном соблюдении этих равенств. Для их интерференции достаточно, чтобы времена их пробега не отличались более, чем на время когерентности источника излучения. При неточном соблюдении этих равенств видность интерференционной картины падает пропорционально величине exp - Ј, К J /Јс, где сс - время когерентности источника излучения. Формула изобретения

Волоконно-оптический датчик, содержащий источник излучения,оптическую линию, на которой установлен чувстви - тельный элемент, выполненный в виде первого замкнутого оптического участ- ка световода с ответвителем, приемник излучения и регистратор, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введен второй замкнутый оптический участок, ссединенньй с оптической линией и установленный последовательно с первым, длина второго замкнутого оптического участка соответствует 1 с2 С, при условии . , , где С - фазовая скорость волны; Ј, - время пробега света по первому замкнутому оптическому участку; Ј - время пробега света по второму замкнутому участку; К и KЈ - целые числа, при этом источник излучения выполнен когерентным, время когерентности которого 6С удовлетворяет условию ЈcЈЈj , с Ј2 .