Устройство для контроля диаметра световодов и оптических волокон

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной 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,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 6 01 В 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4697465/28 (22) 29.05.89 (46) 15.05.91. Бюл. M 18 (71) Институт электроники АН БССР (72) В. К. Александров, В, В. Баранов, Ю.Н, Биенко, В. H. Ильин, А, Ф, Рубцов и А. Л. Старков (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1538015, кл. 6 01 В 11/10, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА СВЕТОВОДОВ И ОПТИЧЕСКИХ

ВОЛОКОН (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для измерения диаметра прозрачных оптических волокон и одножильных световодов.

Цель изобретения — повышение точности контроля эа счет исключения влияния флукИзобретение относится к контрольноизмерительной 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 флуктуаций 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, эа которым в О-м, -1-м, +1-м порядках дифракции размещены светоделитель 4, оптический клин 5, зеокало 6.

Пучки 0-й и — 1-й лежат в одной плоскости, а

„„ Ы „„1649257 А1 туаций длины волны излучения, атмосферного давления и температуры окружающей среды, 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 световад и формируют за ним интерференцианную картину, которая регистрируется фотоприемниками 9 и 10. По разности фаз фотоэлектрических сигналов интерференцианных картин контролируют диаметр световода, 1 ил, 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 О-й 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— коллимированный монопучок света; -1, О, + 1 — порядки дифракции; в — угловая скорость вращения радиального растра;а— угол сходимости дифрагированных пучков в измерительном каналеф — угол сходимости пучков в эталонном канале; pm — угол дифрак1649257

10

30 ции; UI4 и 0К» —, интерференционные картины соответственна эталонного и контролируемого волокон, ОСэ и ОС» — эталонный и контролируемый оптические световоды (волокна).

Устройство работает следующим образом.

С помощью осветительной системы, состоящей из лазера 1 и коллиматора 2, создается широкий пучок Я, KQTopbfM освещается радиальный растр 3, Последний непрерывно вращается с равномерной угловой скоростью м 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 0"проходит в светоделитель, не изменяя своего направления, а отраженная часть отклоняется на 90, Пучок — 1-й проходит клин 5 и отклоняется им на угол а = уЪ вЂ” (n — 1) О, где уЪ - угол дифракции выделенного пучка, n — показатель преломления материала оптического клина;

Π— отклоняющий угол при вершине оптического клина 5. Оба пучка О=й и 1-й пересекаются друг с другом и взаимодействуют на ОС» с .образованием интерференционной картины UK», 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 UK», Отклоненные пучки 0-й и +1-й, лежащие в плоскости, перпендикулярной плоскости пучков О=го и -1-го порядка дифракции, сходятся под углом вдруг к другу. Изначально должно выполняться условие, что а =P. 8 точке их пересечения устанавливают эталонный световод(волокно), который формирует интерферирующие пучки в плоскости анализа s виде второй интерференционной картины UK>, которая аналогично с первой считывается фотоприемниками третьим 9 и четвертым 10, также разнесенными в пространстве на величину периода интерференционной полосы UK3. При продольном движении контролируемого световода.в процессе вытяжки его диаметр изменяется произвольным образом. Синхронно изменяется период интерференционной полосы

UK», следствием чего является появление сдвига фаз фотоэлектрических сигналов между эталонным и контролируемым периодами, Эта разность фаэ 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, о т л и ч а ю щ е е с я 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 по ходу пучка, соответствующего другому одноименному диф ра кцион ному 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 световодам, размещенным в точке пересечения пучков, отраженных от светоделителя и зеркала, вторым фотоприемником, установленным в плоскости регистрации первого фотоприемника, и третьим и четвертым фотоприемниками, размещенными по ходу излучения за эталонным световодом.

1649257

-1u ОСоставитель В. Бахтин

Техред М,Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор В. Клинова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1867 Тираж 397 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5