Устройство для измерения длины волны в световодных системах связи и передачи информации Советский патент 1993 года по МПК G01J3/28 G01J7/00 

(Л

С

Использование: в области конструирования контрольно-измерительной аппаратуры для световых систем связи и передачи информации в качестве портативного устройства для спектральных измерений, например длины волны излучателей световодных систем связи и передачи информации в полевых условиях. Сущность: устройство состоит из блока обработки и индикации и двух фотоприемников. Фотоприемники установлены вдоль оптической оси и оптически связаны. Один фотоприемник установлен под острым углом к оптической оси и имеет падающую спектральную характеристику. Другой фотоприемник установлен перпендикулярно оптической оси и имеет возрастающую спектральную характеристику. 5 ил,

Предлагаемое изобретение относится к области конструирования контрольно-измерительной аппаратуры для световодных систем связи и передачи информации и может быть использовано в качестве нормативного устройства для спектральных измерений, например, длины волны излучателей световодных систем связи и передачи информации в полевых условиях.

Цель изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления,

Исключение фильтра из конструкции измерителя длины волны позволяет уменьшить трудоемкость и стоимость изготовления прибора. Трудоемкость изготовления фильтра, куда входит изготовление подложки с высоким качеством поверхностей и многослойное напыление интерференционного фильтра со специальной характеристикой, составляет по данным полученным при изготовлении фильтров на нашем предприятии, от 30 до 50 н/ч.

Исключение фильтра и последовательное расположение фотоприемников вдоль оптической оси измерителя с возможностью регулирования угла наклона поверхностей фоточувствительной площадки фотоприемников по отношению к оптической оси позволяет увеличить чувствительность измерителя за счет уменьшения потерь на отражении излучения:

в прототипе отраженное от фотоприемников излучение (в зависимости от материала можетбыть доЗО-40%) не используется, это дает значительный вклад в потери излучения при измерениях;

00

о

СЛ

со

о

iOO

в предложенном измерителе излучение отраженное от одного фотоприемника поступает на другой фотоприемник, что позволяет уменьшить потери за счет отражения и следовательно, повысить чувствительность измерителя.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства. :

Устройство для измерения центральной длины волны содержит блок обработки и индикации 1 и два фотоприемника 2,3 и работает следующим образом.Световой пучок с известной длиной волны падает на фоточувствительную плоскость фотоприемника 2, работающего, например, на падающей ветви кривой спектральной характеристики, размещенную к нему под острым углом, и разделяется на два пучка. Один пучок преломляясь поглотится фотоприемником 2, другой отражаясь попадает на фоточувствительную плоскость фотоприемника 3 по нормали к ней, работающего на восходящей ветви спектральной характеристики. Так как спектральные характеристики приемников различны и сильно зависят от длины волны в диапазоне измерений,то отношение фотоответов приемников также зависит от длины волны излучения, но не от его мощности. Отношения сигналов фотоприемников измеряется в блоке обработки и индикации 1 и индицируется на цифровом табло.

Размещение приемника с расположением фоточувствительной площадки под углом к оптической оси, позволяет выбрать оптимальней вариант распределения потоков излучения на фотоприемниках, например, аополам, а также скорректировать разброс чувствительностей фотоприемников выбором этого угла и следовательно изменениераспределения по фотоприемникам.

Численное значение угла выбирается в зависимости от материала фотоприемников, их чувствительности по таблицам из справочников или вычислением по формулам отражения.

При конкретном выполнении измерителя длины волны, например, на диапазон 0,85-1,1 мкм могут быть использованы фотоприемники из Ge и Si имеющие в этом диапазоне спектральные характеристики с dK/dA 0 и dK/dA 0 соответственно. Если фотоприемники изготовлены без просветляющих покрытий и имеют в центре спектрального диапазона одинаковые чувствительности, то угол между оптической осью и чувствительной площадкой первого приемника (из Si) в соответствии с расчетом устанавливается 7°, если чувствительность первого приемника в два раза хуже чувствительности второго этот угол увеличивается до 10°. Если фотоприемники имеют просветляющие покрытия, то этот угол рас- считывается с учетом этих покрытий или определяется экспериментально, если характеристики покрытий неизвестны.

Экспериментальное устройство, изготовленное в соответствии с изобретением,

содержитдва полупроводниковых приемника со спектральными характеристиками, приведенными на фиг.2, и блок обработки и индикации.

На основании проведенных измерений

и расчета были построены кривые зависимости отношения мощностей световых потоков отраженного к пропущенному Worp/Wnp от длины волны излучения для интерференционного фильтра (фиг.З). и зависимости отражения фотооткликов с приемников от длины волны излучения (фиг.4). При пересчете,в относительных еди- ницах кривые W0rp/Wnp ( А ) и ( А) отличаются, причем кривая

(А ) проходит выше аналогичной кривой прототипа, т.е. выходная характеристика предлагаемого устройства по чувстви- тельности превосходит выходную характеристику прототипа.

Исходя из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемое устройство позволяет достичь существенного упрощения конструкции и технологии изготовления прибора измерения центральной

длины волны излучения при сохранении его выходной характеристики, а также увеличения чувствительности (см.фиг. 5), где I - выходная характеристика прототипа, II - предлагаемого устройства), вследствие того, что второй по ходу луча света приемник отраженный от его поверхности свет возвращает первому приемнику, уменьшая таким образом потери света при отражении. В известных конструкциях отражений от приемников свет теряется безвозвратно. Формула изобретения Устройство для измерения длины волны в световодных системах связи и передачи информации, содержащее два фотоприемника излучения, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока обработки и индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, первый фотоприемник выбран с падающей dk/dx А 0, а второй - с возрастающей dk/d А 0 спектральными характеристиками чувствительности k в рабочем диапазоне длин волн А причем приемники оптически связаны и расположены вдоль оптической

51805303 6

оси, при этом угол между оптической осью ки первого приемника меньше я/2 а второ- и плоскостью фоточувствительной площад- го равен л/2 .

%е2. 5°° G°° 7GO GDO 90° icoo iioo A, KM

Х/отр, V/пр. безразглер.ел

16

14

12

10

w.5.Ј

безразмер. ед.

6007000 800

г.4

600 700 800

9СО ICOO

А,нм

Л HJvl

9001000

Wp/np

1%. отн.ед.

ЮО