Способ определения амплитудно-частотной характеристики световода Советский патент 1982 года по МПК G01M11/02 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНОЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОВОДА

1

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для определения амплитудно-частотной характеристики многомодовых световодов.

Известны способы определения амплитудно-частотной характеристики световода по данным измерений импульсного отклика путем численного интегрирования I.

Однако это усложняет обработку результатов измерений. Кроме того, так как для точного определения формы амплитудно-частотной характеристики необходимы точные значения импульсного отклика во всем временном интервале, могут иметь место.неконтролируемые погрешности определения этой характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суш,ности является способ заключаюшийся в амплитудной модуляции светового потока, вводимого в световод гармоническим сигналом, выделении и измерении величины выходного сигнала с частотой модуляции и нахождении отношений величин двух указанных сигналов 2.

Известный способ дает недостаточную точность при исследовании коротких отрезков световода.

Цель изобретения - повышение точности определения амплитудно-частотной характеристики многомодовых световодов, что обеспечивается тем, что измерение выходного сигнала производят при фиксированной

5 частоте5 дмодуляции для рлда значений длин Zj., где j 1...П световода, при этом указанные отношения соответствуют текушим значениям частоты -

Таким образом, варьируют не частоту мо)Q дуляции света, а изменяют длину исследуемого регулярного световода и регистрируют амплитуду сигнала на частоте модуляции при детектировании излучения на выходе световода. При этом амплитудно-частотную характеристику, Т;е. зависимость сигнала на

15 частоте модуляции от частоты модуляции, получают по данным измерений величины сигнала на фиксированной частоте модуляции, но при изменяюш,ейся длине световода Zj.

Z1

0)

-Ло) Ч 0

Zo.( 2о

где Zj - некая

фиксированная (приведенная) длина регулярного световода;

Zj - текущее значение длины исследуемого отрезка регулярного световода;

Ло-фиксированное значение частоты модуляции.

Проанализируем экспериментальные данные исследования амплитудно-частотной характеристики многомодового световода длиной 1 км, из которых видно, что нормированная амплитуда сигнала на частоте модуляции 200 МГц уменьшается до 0,65. Если при реализации способа по данному изобретению использовать фиксированную частоту модуляции 10 ГГц, то такое же уменьшение сигнала было бы получено при длине волокна всего 20 м.

Для получения формы амплитудно-частотной характеристики исследуемого световода формируют гармонический сигнал на частоте й модулируют (амплитудно) источник непрерывного излучения указанным гармоническим сигналом; возбуждают исследуемый световод начальной длины Z модулированным (частота Яо)световым полем; измеряют амплитуду сигнала на частоте модуляции, затем укорачивают световод и снова измеряеют амплитуду сигнала, повторяя эту операцию многократно, измеряя каждый раз амплитуду сигнала на частоте модуляции; строят амплитудно-частотную характеристику, используя приведенное соотношение (1).

На фиг. 1 показан пример схемы устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - амплитудно-частотная характеристика.

Устройство содержит источник 1 светового излучения, узко-полосный электрооптический модулятор 2, светоделительные зеркала 3,3, зеркала 4,4, микрообъектив 5, исследуемый световод 6, фотоприемник 7, регистрирующий прибор 8, источник 9. модулирующего сигнала частоты Л.

Измерения проводят следующим образом.

В источнике 9 формируют гармонический сигнал частоты Лд, подают этот сигнал на электрооптический модулятор 2, осуществляющий амплитудную модуляцию светового пучка от источника 1, возбуждают исследуемый световод 6, с пощью микрообъектива 5, детектируют излучение с выхода световода, направляя излучение на фотоприемник 7, измеряют величину составляющей на частоте ЛдС помощью прибора, затем укорачивают длину световода и снова измеряют величину составляющей на частотеЛ. Эту операцию повторяют многократно, постепенно уменьшая длину световода. Полученные данные измерений величины составляющей на частоте . от длины световода Zj соответствуют коэффициентам передачи сигнала на частоте модуляции (,) световодом фиксированной длины ZQ. Указанное соответствие выражается соотношением (1).

На фиг. 1 показан также канал, по которому часть модулированной световой мощности со входа световода с помощью снстемы зеркал (3, 4, 4 , 3 ) подают на фотоприемник. Этот канал служит для калибровки.

На фиг. 2 представлена амплитудно-частотная характеристика, измеренная описанным способом и отнесенная к регулярному световоду длиной 1 кмк в соответствии с выражением (1).

При проведении измерении.исследуемый световод укорачивался путем обрезания его части с помощью электроискрового устройства, обеспечивающего высокую чистоту среза и перпендикулярность плоскости среза оси световода. Каждый раз отрезалась задняя

5 часть световода, так что возбуждение, осуществляемое через передний торец световода в процессе измерений, не изменялось. Для устранения возможных потерь светового потока при переходе от одной длины световода к другой выходной конец световода помещался в специальную кювету с иммерсией. Кювета конструктивно сочленялась с фоточувствительной поверхностью фотоприемника. Кроме того, при каждом измерении контролировалась световая мощность на входе

5 световода (канал 3, 4, 4, 3 фиг. 1).

При использовании предлагаемого способа для контроля амплитудно-частотной характеристики световодов в процессе их вытяжки источник светового излучения с электрооптическим модулятором располагагают перед верхним торцом заготовки, помещенной в печь, и засвечивают световод через заготовку. Для устранения влияния засветки, вызванной свечением расплавленной области заготовки, между выходным торцом световода и фотоприемником устанавливают интерференционный светофильтр, пропускающий только рабочее излучение источника света.

Формула изобретения Способ определения амплитудно-частотной характеристики световода длиной Z, заключающийся в амплитудной модуляции светового потока, вводимого в световод, гармоническим сигналом, выделении и измерении величины выходного сигнала с частотой модуляции и нахождении отношений величин двух указанных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности опредления амплитудно-частотной характеристики многомодовых цветоводов, измерение выходного сигнала производят при фиксированной частоте Яц модуляции для ряда значений длин Zj , где j 1...п световода, при этом указанные отношения соответствуют текущим значениям частоты

j -p- o5- к

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Sharma А. В. , Halme S. J. Freguency response of optical fiber usingf a combination time-freguency of optical technigue. «Applied Optics 1979, 18, № 12, 1877. 2. Cohen J G.Astle H. W, KaminowJ. P.

Wavelength dependence of freguency-response measurements in multimode optical fibers. B. S.T.J. 1976, 55, № 10, 1509.

Z;

-f2j(o),)

f.O

0,8

0,6

О.Ч