Интерферометрический способ измерения параметров объектов Советский патент 1982 года по МПК G01B9/02 

fi - коэффициент преломления волокна; Д-2 макс oiСуть предложенного способа состоит в следующем. Степень когерентности TZ злучения газового ОКГ является периодической функцией, изменяющейся от Т2(0) 1 до Tz(W«). Когда излучение такого ОКГ возбуждает многомодовое волокно, световая мощность распространяется по нему в виде собственных модов, каждая из которых характеризуется своими групповой и .фазовой скоростями. В итоге на выходе волокна поля разных модов придут с разным отставанием во времени и со случайными друг относительно друга фазами. Формула (1) получена с учетом описанной выше специфики распространения излучения электромагнитного поля по волокну, она справедлива, если 0,(0)0,8. Из выражения (1), в частности, следует ЧО)с/ИО)-7 Обозначим через Zg такую длину волокна. при которой 9г„(0),(т)ат 1. Показано, что для такой ZQ импульсный отклик имеет щирину Го на уровне половины максимальной амплитуды для щирокого класса функций, описывающих форму импульсного отклика. Также справедливо соотношение Zq(0)Zoqz(0)(5) При этом из выражения (3 и 4) получаем для 2о 0 Tz(0)- y2T..M-Z И, соответственно, для б (при ) Zo (0)L-M-Y2r. Итак, по измерениям TZ(-) фиксированного определяют профиль импульсного отклика, по которому находят его ширину. Если требуется найти только ширину импульсного отклика, то измеряют Tz (0) и из выражения (6) находят ту длину волокна Zo, при которой ширина импульсного отклика на уровне 1/2 от максимального значения Го- Как легко видеть, в предложенном способе измерения параметров оптического волокня не требуется регистрировать широкополосных сигналов, измеряемыми величина ми здесь являются расстояние AZ (), точность измерения которых оказывается существенно большей, чем точность при измерении () в прототипе. На чертеже изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит микрообъектив 1, светоделительное зеркало 2, исследуемое волокно 3, отрезок волокна 4 в опорном канале, объектив 5, экран 6 с отверстием, объектив 7, щелевую диафрагму 8, ФЭУ 9,. регистрирующий прибор 10, газовый ОКГ И. Предлагаемый способ реализу от следующим образом. Возбуждают исследуемое воло.кно 3 пучком а, сфокусированным микрообъективом 1, при этом короткий отрезок волокна 4 образует короткое плечо интерферометра, возбуждаемое опорным пучком б, отраженным от светоделительного зеркала 2. Формируют картину интерференции поля с выхода исследуемого волокна и поля из опорного канала. Для формирования картины интерференции выходные излучения коллимируются объективом 5, затем ограничиваются диафрагмой 6 и ее увеличенное изображение строится объективом 7 в плоскости щелевой диафрагмы 8. Измеряют профиль степени когерентности y-(AZ) для исследуемого волокна () от AZ (AZ -/o/« g;.Z). При измерениях 7z (Z) ФЭУ с фотометрической щелью движется возвратно-поступательно, считывая распределение интенсивности в интерференционной картине. При этом степень когерентности для фиксированного AZ определяется из соотнощения - А/2макс /Mini Tz(iZ)- f ,f fг-у- Jj -1- /2 /махе ; /мин где /1,2 - интенсивности пучков, ограниченных экраном 6 из полей излучения волокои 3 и 4, соответственно;/макс(мин) - максимальное и минимальное значения интенсивности в интерференционной картине. Определяют профиль импульсного отклика и его ширину по измеренным значениям Yz() и из формул (1) и (2). Предложенный способ измерения параметров оптического волокна реализуется по схеме, представленной на черт, для оптического волокна градиентного типа. Длина исследуемого волокна Z L :230M. В опорном канале устанавливают отрезок волокна того же типа длиной порядка 1 м. Для использованного в измерениях ОКГ параметры /о и Л1 соответственно были равны 1,96 и 4 м. Измеренная степень когерентности YZ (0) составила 0,64. Подставляя эти данные в формулу (2), находим ширину профиля импульсного отклика б 2,7 пс/м.

Формула изобретения

Интерферометрический способ измерения параметров объектов, основанный на помещении объекта в одно из плеч интерферометра, облучении его электромагнитным излучением и формировании интерференционной картины, отличающийся тем, что, с щелью повышения точности измерения параметров оптического волокна, волокно освещают с торща источником с периодической функцией когерентности, меняют длину плеча интерферометра за счет изменения длины исследуемого волокна на величину AZ, при этом последовательно для каждого значения AZ формируют картины интерференции выходного поля волокна с опорным полем, измеряют для каждой интерференционной картины степень когерентности интерферирующих полей и. определяют профиль импульсного отклика волокна и его ширину по формулам

.(AZ).,

Tz(0) L-MY2

средний квадрат степени когерентности излучения на выходе волокна длиной L Z+AZ/

-

номер гармоники источника излучения в пределах полосы излучения, у которой интенсивность в / раз меньше, чем у центральной гармоники;

С

Т„

10

i где Го - ширина импульсного отклика;

/о - длина резонатора источника из15лучения,

20

где т - время запаздывания; Z - кратно 2 /о//г;

п - коэффициент преломления волокна;

J

AZaHH 0, AZwaKC 1о1п.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 185511, кл. G 01 В 9/02, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР ;№ 360594, кл. G 01 В 21/45, 1970.

ff