Способ определения оптических потерь в материалах

 

Изобретение относится к области определения характеристик оптических материалов , например оптических волокон, и позволяет повысить точность определений оптических потерь при оценке работоспособности материалов, обладающих эффектом обратимого фотообесцвечивания, в широком диапазоне оптических мощностей. Через образец исследуемого материала пропускают световой пуучок при трех разИзобретение относится к области определения характеристик оптических материалов , например оптических волокон, и наиболее эффективно может быть использовано при определении работоспособности материалов, подвергаемых воздействию ионизирующего излучения в оптическом диапазоне длин волн. Целью изобретения является повышение точности определения оптических потерь в материалах, обладающих эффектом обратимого фотообесцвечивания. личных заданных мощностях lot, Io2, оз. Регистрируют соответствующие мощности h, 2, 1з прошедшего через образец светового пучка. Затем определяют характеристические коэффициенты Ki, K2, Кз материалов из следующей системы уравнений: ffn loi/li + Kith (loi + K2) / (h + K2) K3L; fn Ioi/l2 + Kifo (Io2 + K2) / (12 + Kz) 1 KaL; tn 1оз/1з + Kifo (1оз + K2) / (I3 + Kz) KsL при этом оптические потери материалов определяют из формулы fn loc/lc + Kiln (loc + Кг) / Ос + К2) - Кз1с. где loc - мощность светового пучка, вводимая в исследуемый материал; 1С - мощность светового пучка на выходе из исследуемого материала; U- длина исследуемого материала . 3 ил. На фиг.1 изображены зависимости мощности выходного пучка от мощности входного пучка, полученные известными способами для входной мощности 100 мкВт (линия 1), 20 мкВт (линия 2) и 1 мкВт (линия 3) и зависимость (линия 4), полученная предлагаемым способом; на фиг.2 - начальные участки зависимостей; на фиг.З - зависимости выходной мощности от длины образца, полученные известными способами для входной мощности 20 мкВт (кривая 5) и 1 мкВт (кривая 6), а также зависимость (криО оэ Ч) 00 О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Ц5 G 01 N 21/59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4768464/25 (22) 14,12.89 (46) 07.11,91, Бюл, М.41 (72) И,И.Долгов, А.Ф.Пастушенко, Д,А.Белогуров, Ю.А.Соколов, В.М,Фирсов и Г.А.Тавшунский (53) 535,.024 (088.8) (56) Кабели оптические. Методы измерения параметров. ГОСТ 26814-86.

Документы международной электротехнической комиссии М 86А. Публикация 7931, январь, 1988. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к области определения характеристик оптических материалов, например оптических волокон, и позволяет повысить точность определения оптических потерь при оценке работоспособности материалов, обладающих эффектом обратимого фотообесцвечивания, в широком диапазоне оптических мощностей.

Через образец исследуемого материала пропускают световой пуучок при трех разИзобретение относится к области определения характеристик оптических материалов, например оптических волокон, и наиболее эффективно может быть использовано при определении работоспособности материалов, подвергаемых воздействию ионизирующего излучения в оптическом диапазоне длин волн, Целью изобретения является повышение точности определения оптических потерь в материалах, обладающих эффектом обратимого фотообесцвечивания. Ы, 1689810 А1 личных заданных мощностях Ip1, Ip2, !0з. Регистрируют соответствующие мощности !1, I2, !3 прошедшего через образец светового пучка. Затем определяют характеристические коэффициенты Кг, К2, Кз материалов из следующей системы уравнений:

101/11+ К1В ((101+ K2) / (I1+ K2) ) = К31-: и 101/ 2 + Кг!гг ((!02 + К2) / (12 + K2) ) = KÇL; ! Ь 103/13+ K1fb ((!03+ К2) / (!3 + К2) ) = K3L, при этом оптические потери материалов определяют из формулы (и !ос/!с + Кг!и ((!ос + К2) / (!с + К2) ) = КЗ! с, де 1 с — мощность светового пучка, вводиг мая в исследу мыи материал, lс мощность светового пучка на выходе из исследуемого материала; L — длина исследуемого материала. 3 ил, На фиг.1 изображены зависимости мощности выходного пучка от мощности входного пучка, полученные известными способами для входной мощности 100 мкВт (линия 1), 20 мкВт (линия 2) и 1 мкВт (линия

3) и зависимость (линия 4), полученная предлагаемым способом; на фиг.2 — начальные участки зависимостей; на фиг.3 — зависимости выходной мощности от длины образца, полученные известными способами для входной мощности 20 мкВт (кривая 5} и 1 мкВт (кривая 6), а также зависимость (кри1689810

Л = I Ni ri AL.

N e па

10 lo1 а = — Г9 —, 1 11 (2) откуда следует 1 = 1 1 + 12, (3) 50 где

, М;г ; нэя 7), полученная предлагаемым способом.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью излучателя задают входные мощности, например, 20; 3 33; 1 мкВт, Пропускают пучок счета через образец (например, волоконный световод длиной 50 м), Обладающий эффектом обратимого фотоОбесцвечивания.

Известно, что потери мощности оптического пучка на участке Л L пропорциональны концентрации центров окраски, способных к поглощению N1 мощности 1 проходящего через этот участок оптического пучка, и коэффициенту г1, определяющему вклад в поглощение нэ рабочей длине волны дефекта i-го типа.

В простейшем случае, если количество центров окраски не зависит от мощности светового пучка, выполняется закон БугерэЛамберта, коэффициент поглощения а не зависит от мощности светового пучка и определяется формулой где L — длина образца;

1o1 — мощность светового пучка нэ входе в образец;

11 — мощность светового пучка на выходе из образца.

Однако, если центры окраски хотя бы одного типа после поглощения могут длительное время находиться в возбужденном (нспоглощаемом состоянии), количество центров окраски этого типа будет зависеть

От мощности светового пучка, что приведет к нарушению соотношения (2). В этом случае потерю мощности Л I можно представить в виде

n — 1

Л11 -= 1N1r Л1, (4)

I === 1 где h, 11 — вклад л поглощение, ОпределяемыЙ центрами Окраски количествО которых

В аКТИБНОМ (СПОСОбНОМ К ПОГЛОЩЕНИЮ) СОстоянии не Зле1иси1 От мощнос1и сВр голого пучка, h lz = I Nna rn h, L, (5) где Л lz — вклад центров окраски, количество которых в активном состоянии зависит от

5 мощности светового пучка.

При установившемся режиме светопропускания количество активных N» (как и возбужденных Nng) центров окраски не зависит от времени, что может быть отражено

10 соотношением

ЬNna = Nna т IA! -17 МлаЛ1. = О, (6) где т и о — коэффициенты, характеризую15 щие вероятность перехода Nna - Nna u

Nne Nna (причем Nna+ Nns = N}., Иэ (6) находим

Nng 71 =(Nn — Nng) l7, (7) С учетом (4), (5) и (7) выражение (3) примет вид

Проинтегрировав полученное соотношение и обозначив

1689810 получим

) !02 К 102+ К2 ! г Iг+ Кг

Jвх, мкЬг

Фиг. 1.

tn — + К! и

1о! !о1+ Кг

11 11 + К2

=Кз! .

Проведя три измерения для различных мощностей зондирующего светового пучка, получим систему трех уравнений, из которой определяются коэффициенты К1, Кг, Кз.

Мощность на выходе из образца измеряют оптическим тестером. При этом выходные мощности составляют 5,9; 0,464 и 0,023 мкВт соответственно. Затем полученные данные подставляют в систему трех уравне- 15 ний и получают характеристические коэффициенты (K1 = 4,356; Кг = 0,326, Кз = 50,81).

Оптические потери определяют из соотношения (11).

На фиг.1 видно, что зависимости 1 — 3, построенные с помощью известного способа, значительно отличаясь одна от другой, не отражают реальной картины явления.

Особенно заметно это различие при малых 25 мощностях света (фиг,2). Столь же сильное различие будет наблюдаться в измерении мощности светового излучения в зависимости от длины образца (фиг.3), на этом графике при построении кривых 5 и 6 30 использовалась формула {2). Кривая 7 построена с использованием формулы (11) для коэффициентов К1, К2 и Кз, полученных на описанном образце.

Формула изобретения 35

Способ определения оптических потерь в материалах, обладающих эффектом обратимого фотообесцвечивэния, включающий пропускание через образец светового пучка мощностью !01, регистрацию мощности 11 прошедшего через образец светового.пучка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, через образец дополнительно пропускают два световых пучка с различными мощностями 102 и

1оз, при которых возникает эффект обратимого фотообесцвечивания образца, и регистрируют на выходе образца соответствующие им мощности 12 и Iз светоIо1 вых пучков, а оптические потери tn — в

11 образце длиной L определяют из формулы п 101 (й 101 + Кг

11 + К2 где К1, Кг, Кз — характеристические коэффициенты, определяемые из системы уравнений (и! +К ) +К =К,1

" 11 " 11 + Кг

1оз К р 103+ К2 К

13 13+ К2

0,5

0,4

0,3

0,2

О,I

0 20 40 бО Зо i ; 0;4ii KiO

Cvr.3

Составитель С.Голубев

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 3807 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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