Устройство для контроля диаметра световодов и оптических волокон Советский патент 1991 года по МПК G01B11/10 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для измерения диаметра прозрачных оптических волокон и одножильных световодов с одно- и двухоболочечной структурой.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет исключения влияния флуктуации длины волны излучения, атмосферного давления и температуры окружающей среды.

На чертеже представлена схема устройства для контроля диаметра световодов и оптических волокон.

Устройство содержит лазер 1, коллиматор 2, установленные на одну сторону радиального растра 3, за которым в 0-м, -1-м, +1-м порядках дифракции размещены светоделитель 4, оптический клин 5, зеркало 6. Пучки и -1-й лежат в одной плоскости, а

в точке их пересечения установлен контролируемый световод ОСк, за которым по оптической оси размещены первый 7 и второй 8 фотоприемники, разнесенные в пространстве на величину, равную периоду интерференционной полосы.

Пучки и +1-й расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости пучков о 0-й и 1-й, в точке их пересечения размещен эталонный световод ОСЭ, за которым по оптической оси установлены третий 9 и четвертый 10 фотоприемники,

На чертеже введены обозначения: S - коллимировзнный монопучок света; -1, О, + 1 - порядки дифракции; а) - угловая скорость вращения радиального растра; - угол сходимости дифрагированных пучков в измерительном канале;/ - угол сходимости пучков ч эталонном канале; рт - угол дифракю ш

ции; UKa и иКк - интерференционные картины соответственно эталонного и контролируемого волокон, ОСэ и ОСк - эталонный и контролируемый оптические световоды (волокна).

Устройство работает следующим образом.

С помощью осветительной системы, состоящей из лазера t и коллиматора 2, создается широкий пучок S, которым освещается радиальный растр 3. Последний непрерывно вращается с равномерной угловой скоростью ft). На растре монопучок света S дифрагирует с образованием ряда дифракционных максимумов, из которых выделяются 0-й - светоделителем 4, -1-й - оптическим клином 5 и +1-й - зеркалом 6. Часть нулевого пучка СГпроходит в светоделитель, не изменяй своего направления, а отраженная часть отклоняется на 90°, Пучок -1-й проходит клин 5 м отклоняется им на угол a -(n - 1) в, где рт - угол дифракции выделенного пучка; n - показатель преломления материала оптического клина; в - отклоняющий угол при вершине оптического клина 5. Оба пучка Огй и 1-й пересекаются друг с другом и взаимодействуют на ОСк с .образованием интерференционной картины иКк, период полос которой обратно пропорционально диаметру световода. Вращение растра 3 вызывает перемещение интерференционных полос, которые считываются первым 7 и вторым 8 фотоприемниками, установленными в пространстве на расстоянии, равном .периоду интерференционной полосы иКк.,

Отклоненные пучки (Јй м +1-й, лежащие в плоскости, перпендикулярной плоскости пучков Огго и -1-го порядка дифракции, сходятся под углом @ друг к другу. Изначально должно выполняться условие, что а Д В точке их пересечения устанавливают эталонный световод (волокно), который формирует интерферирующие пучки в плоскости анализа в виде второй интерференционной картины UK3, которая аналогично с первой считывается фотоприемниками третьим 9 м четвертым 10, также разнесенными в пространстве на величину периода интерференционной полосы икэ. При продольном движении контролируемого световода-в процессе вытяжки его диаметр изменяется произвольным образом. Синхронно изменяется период интерференционной полосы

иКк, следствием чего является появление сдвига фаз фотоэлектрических сигналов между эталонным и контролируемым периодами. Эта разность фаз пропорциональна

погрешности диаметра изготавливаемого световода.

В данном устройстве за счет введения новых оптических элементов осуществлены выделение и коррекция направления распространения одноименных порядков дифракции, организован дополнительный измерительный канал диаметра эталонного световода, что в конечном итоге позволило повысить точность контроля по сравнению

с прототипом за счет обеспечения инвариантности устройства к указанным выше флуктуациям, которые вызывают равновеликие изменения периода интерференционного сигнала в обеих картинах, При этом

относительных изменений между периодами не возникает, что является гарантией нечувствительности устройства к флуктуациям длины волны лазера, атмосферного давления и температуры окружающей среды.

Формула изобретения

Устройство для контроля диаметра световодов и оптических волокон, содержащее лазер и расположенные по ходу излучения коллиматор, радиальный растр, держатель

контролируемого световода, и установленный в плоскости регистрации фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено размещенными между радиальным растром и держателем контролируемого световода оптическим клином, установленным по ходу пучка, соответствующего одному из дифракционных максимумов, зеркалом, установленным походу пучка, соответствующего другому одноименному дифракционному максимуму.и светоделителем со светоделительной гранью, установленным по ходу пучка, соответствующего нулевому порядку дифракции и ориентированного так, что нормаль к его светоделительной грани составляет угол 45° к направлению излучения, эталонным световодом, размещенным в точке пересечения пучков, отраженных от светоделителя и зеркала, вторым фотоприемником, установленным в плоскости регистрации первого фотоприемника, и третьим и четвертым фотоприемниками, размещенными походу излучения за эталонным световодом.

Ю

Mi

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для измерения диаметра прозрачных оптических волокон и одножильных световодов. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет исключения влияния флуктуации длины волны излучения, атмосферного давления и температуры окружающей среда. От лазера 1 освещают радиальный растр 3, который вращается с равномерной угловой скоростью. Дифрагированный максимум нулевого порядка выделяется светоделителем 4, а одноименные порядки - оптическим клином 5 и зеркалом 6. Нулевой и один из одноименных порядков освещают контролируемый световод и образуют интерференционную картину, которая регистрируется фотоприемниками 7 и 8, Отраженные от светоделителя 4 и зеркала 5 пучки освещают эталонный световод и формируют за ним интерференционную картину, которая регистрируется фотоприемниками 9 и 10. По разности фаз фотоэлектрических сигналов интерференционных картин контролируют диаметр световода. 1 ил,