Способ микропозиционирования объекта Советский патент 1991 года по МПК G01B11/02 

10 -8-6-4-2 ° 2 4 6 8 10 А

(мим)

Фиг 2

Изобретение относится к измерительной технике с использованием оптических средств измерений и может быть использовано в волоконно-оптических системах сбора, обработки и передачи информации.

Цель изобретения - повышение точности установки объекта в заданной точке пространства и расширение функциональных возможностей способа.

На фиг. 1 изображена схема реализации способа; на фиг. 2 - 4 - графики зависимости коэффициентов возбуждения мод LPoo, LPoi и во втором световоде при возбуждении в первом моды LPoo.

На фиг, 1 изображены излучающий световод 1, приемный световод 2, сферический отражатель 3. Световоды изначально удалены на одинаковое расстояние от оси зеркала d и их торцы установлены на одинаковом расстоянии от плоскости зеркала, равном радиусу кривизны зеркала R.

При реализации способа в световоде 1 возбуждают фундаментальную моду LPoo, a на выходе световода 2 детектируют эту моду и раздельно от нее не менее чем на одну моду LP0n или LPno, п 1,2,,..

При этом зеркало перемещается перпендикулярно оптической оси.

В соответствии с теорией можно в явном виде определить соотношения, определяющие коэффициент связи мод градиентных световодов 1 и 2 с градиентным параметром о) в схеме фиг. 1. Интегралы перекрытия моды m первого световода

и п второго световода Тт имеют следующий вид:

п

Т0°(т -п1)

- /г

ai - 2k -о) ( Д + d ) ;

fi

( 2 k ш ) 3/2 d 2 ро

v-,. -.(«+Ј) „

d2 k2 to 2

xexP{-kW(A2+d2)

Коэффициенты связи мод равны квадратам модулей соответствующих интегралов перекрытия

Um п I Тт

п |2

На фиг. 2-4 приведены результаты вы- числений коэффициентов связи мод LPoo, LPoi и LPio второго световода с модой LPoo первого световода от смещения Ддля различных величин d. Анализ приведенных зависимостей позволил установить, что коэффициенты связи фундаментальной моды с модами LPon и LPno, n 1,2,... имеют немонотонный характер. Следовательно, измеряя дополнительно к основной моде мощность мод LPon или Рпо, можно получать дополнительную информацию о положении объекта и, следовательно, выставлять его в заданную точку пространства с большей точностью Также г л е дует отметить возможность выставления объекта в ненулевую точку по максимуму сигнала в той или иной моде (тогда как в прототипе это можно сделать только путем высокоточных абсолютных измерений).

Пример. Для возбуждения моды LPoo и выделения моды LPoi использовались синтезированные на ЭВМ модовые фильтры.

Модой LPoo, полученной в результате фильтрации коллимированного излучения He-Ne лазера ЛГ-38, возбуждался градиентный световод с диаметром серцевины 50 мкм и диаметром оболочки 125 мкм Фильтрация моды LPoi в приемном световоде и измерение интенсивности этой моды велись од-, повременно с плавным перемещением отражателя в диапазоне ± 10 мкм от исходного, нулевого положения. Максимум интенсивности, т.е. выставление объекта в заданную точку, наблюдался на уровне 3 дБ при смещении отражателя на 2,85 мкм ±0,03 мкм Таким образом, по сравнению с прототипом предложенный способ обеспечивает повышение точности установки объекта в заданной точке пространства и расширение функциональных возможностей способа.

0

5

Изобретение относится к измерительной технике с использованием оптических средств измерений и может быть использовано в волоконно-оптических системах сбора, обработки и передачи информации Цель изобретения - повышение точности установки обьекта в заданной точке пространства и расширение функциональных возможностей способа При реализации способа используют излучающий световод 1, приемный световод 2, сферический отражатель 3. Световоды первоначально удалены на одинаковое расстояние от оси зеркала и их торцы установлены на одинаковом расстоянии от плоскости зеркала, равном радиусу кривизны зеркала. 4 ил.

-V2k-ш ( Д + d );

Н - двумерные полиномы Эрмита); Д- величина смещения отражателя;

Формула изобретения Способ микропозиционирования объекта, заключающийся в том, что оптически сопрягают два многомодовых волоконных световода посредством сферического отражателя, связанного с объектом, вводят оптическое излучение в один световод, измеряют уровень мощности излучения во втором световоде и по изменению этого уровня судят о пространственном расположении объекта, отличающийся тем.

CWCWWW v

ч

/Т/////////////,

У/7///////////Л

Фиг. 7

Фиг.З

что. с целью повышения точности установки объекта в заданной точке пространства и расширения функциональных возможностей способа, в первом световоде возбуждают фундаментальную моду LPoo, а уровень излучения во втором световоде измеряют в фундаментальной моде и не менее чем в одной моде LPon или LPno. л 1,2... .

3(d--500nM}

2(d 250MKfi)

nd-0)

Ь№--750пкм)

-Ю -8 -б1 -4 -2

(Ьиг.Ь

Ufa

Lt(d--750tiKH)

2 (d--250 мкм)

l(d--O)

3(d--500Mw)

0 2 t+ В 8 Ю д(пкм)