Способ контроля диаметра одножильных световодов

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к интерферометрическим способам измерения диаметра одножильных световодов с однои двухоболочечных структур как в стационарном режиме, так и режиме вытяжки. Цель изобретения - повышение точности контроля диаметра одножильных световодов . Расщепляют когерентный пучок на ряд дифракционных максимумов, выделяют две пары максимумов одноименных порядков, освещают соответственно первой парой пучков контролируемого световода, второй парой - эталонного световода, непрерывно изменяют фазы дифрагированных волн в пучках, регистрируют распределение интенсивности излучения в виде движущихся интерференционных полос от обоих световодов , дополнительно регистрируют распределение интенсивности отраженного от контролируемого световода излучения в виде движущихся интерференционных полос, сравнивают фазы фотоэлектрических сигналов прямого и отраженного излучения, после чего вычисляют погрешность показателя преломления стекла, с учетом которой вычисляют относительную разность фаз фотоэлектрических сигналов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 В 11/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4934095/28 (22) 05.05.91 (46) 15.07.93. Бюл. N. 26 (71) Институт электроники АН БССР (72) В.Н.Ильин (56} Бухтиарова Т.В. и др. Интерференционный метод измерения параметров одножильных волокон. Радиотехника и электроника, М 8. 1976.

Applied Optfk, 1977. v,16, М 9. рр. 23952402.

Авторское свидетельство СССР

N 1649256, кл. G 01 В 11/10, 1989. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА ОДНОЖИЛЬНЫХ СВЕТОВОДОВ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к интерферометрическим способам измерения .диаметра одножильных световодов с однои двухоболочечных структур как в стационарном режиме, так и режиме вытяжки, Цель изобретения — повышение точности

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено . для измерения диаметра и роз рачн ых оптических волокон и одножильных световодов одно- и двухблочных структур как в стационарном режиме, так и в режиме вытяжки.

Цель изобретения — повышение точности контроля диаметра одножильных световодов.

Основная особенность способа заключается в том, что за счет введения новых операций: регистрации отраженного излучения в виде движущихся интерференционных полос. сравнения разности фаэ,, Ж,, 1827540 A l контроля диаметра одножильных световодов. Расщепляют когерентный пучок на ряд дифракционных максимумов, выделяют две пары максимумов одноименных порядков, освещают соответственно первой парой пучков контролируемого световода, второй парой — эталонного световода, непрерывно изменяют фазы дифрагированных волн в пучках, регистрируют распределение интенСивности излучения в виде движущихся интерференционных полос от обоих световодов, дополнительно регистрируют распределение интенсивности отраженного от контролируемого световода излучения в виде движущихся интерференционных полос, сравнивают фазы фотоэлектрических сигналов прямого и отраженного излучения, после чего вычисляют . погрешность показателя преломления стекла, с учетом которой вычисляют относительную разность фаз фотоэлектрических сигналов. 1 ил. фотоэлектрических сигналов прямого и отраженного излучения, получается дополнительная информация, позволяющая находить флуктуации показателя преломления стекла и корректировать после этого вычисленные значения погрешности диаметра световода. Это стало возможно потому, что период интерференционных полос. отраженных от контролируемого световода, находится только в функции диаметра. а период интерференционных полос, прошедших световод, как s функции диаметра, так и в функции показателя преломления. При сравнении периодов, если последние рав1827540 ны, зто означает, что показатель преломления постоянен и не изменяется, если же они не равны, то значит показатель преломления изменился, а разность пропорциональна приращению показателя преломления..

Для расчета периода интерференционной полосы в прямом излучения воспользуемся формулой для концентрической линзы, у которой оба радиуса г1 и rz равны г» г (ъ, — >) r» n» где n» — показатель преломления стекла контролируемого световода:

Т вЂ” фокусное расстояние.

Учитывая, что f-S /ô", где S" — расстояние от линзы до изображения, j3- коэффициент увеличения оптической системы. окончательно получаем (2) гк пк

СоответственнО для цилиндрического зеркала коэффициент увеличения

Д 25"»/r» (3) В процессе. работы, как указывалось, вычисляется изменение фазы в интерференционном сигнале относительно эталонного объекта и отраженной составляющей

К иЛ = (4)

Д где ф — номинальный коэффициент увеличения цилиндрического зеркала;

Д вЂ” коэффициент увеличения эталонного световода, который вычисляется по аналогичной (2) формуле, где все знаки имеют индекс Э (эталонный), Соответствующая подстановка и несложные преобразования дают следующий результат: гк=гэ(1+ Ь рп(360 ) при n» =сопм и n»=(Лpn+360О)/(Л +360 /п»н) при r»=const и 6 =360 (гк-г ),гн=0 (6)

Определение текущих r» и и, осуществяется следующим образом, Например, Л t/Ih=0 и

Л р Ф0, следовательно, радиус гк изменился, далее, если Лр=- Л ро>, следовательно

n»-cconst, если hp, — hp„= "=ЛЛЕМ то изменился также и n„, зна.чение

+ ЛЛуз подставляется в формулу (6), а для вычисления r» значение Л р,т подставляется в формулу (5).

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа контроля одножильных световодов, где 1 — лазер; 2 — коллиматор; 3 — радиаль"0 ный растр; 4 — светоделитель; 5 — зеркало: 6 — клин; 7,8,9,10,11 и 12 — первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой фотоприемники; ОСЭ и ОС» — соответственно эталонный и контролируемый оптические световоды; -1-й, +1-й, 0-й — порядки дифракции ИКЭ, ИК вЂ” и ИК вЂ”, соответственно, п от к к интерференционные картины от эталонного световода и от контролируемого в прямом и

20 отраженном направлении; p — угол дифракции; а — угол сходимости пучков соответственно на контролируемом и эталонном световодах; (о- угловая скорость вращения растра.

Способ осуществляют следующей совокупностью операций, Когерентный коллимировэнный пучок расщепляют на дифракционные порядки 0й, -1-й и +1-й. Дополнительно 0- и порядок расщепляют еще на два пучка Фй и б-й, После этого формируют две пары пучков:

-1-й, О:й и +I-й, о-й, использующихся для освещения контролируемого и эталонного световодов. Непрерывно и синхронно изменяют фазу дифрагированных волн в пучках каждой пары. За световодами в прямом направлении формируют две интерференционные картины, а от контролируемого дополнительно еще в отраженном нэправ40 лении. За счет изменения фазы в пучках интенференционные полосы во всех трех картинах перемещаются с частотой, пропорциональной частоте изменения фазы, и регистрируются в плоскости анализа. Пери45 од полос сформированных в прямом направлении функционально связан с диаметром световода и с его показателем преломления. Период отраженной от контролируемого световода интерференционной картины находится в функциональной зависимости только от внешнего диаметра.

Путем сравнения этих периодов вычисляют погрешность показателя преломления стекла и с его учетом погрешность диаметра

55 световода. Если периоды равны, то это означает, что,показатель преломления либо постоянен, либо изменился при постоянном диаметре. Последнее определяется в сравнении с интерференционной

1827540 картиной.от эталонного световода. Если периоды не равны, при неизменном диаметре, то, следовательно, показатель преломления имеет новое значение, После сравнения вычисляют погрешности изготовления световода и флуктуации показателя преломления стекла по относительной разности фаз фотоэлектрических сигналов.

Способ реализован следующим образом, Луч от лазера 1 преобразуют в параллельный пучок посредством коллиматора 2 и направляют на вращающийся радиальный растр 3. Монопучок дифрагирует на растре с образованием ряда дифракционных максимумов, изменение световой волны в котерых пропорционально скорости вращения растра. От радиального растра формируются две пары пучков. Первая — О-й, -1-й пучка ми прошедшими светоделитель 4 и клин 5.

Вторая — О-й, +1-й пучками, отраженными от светоделителя 4 и зеркала 6, Первая пара пересекается в районе контролируемого световода ОС с формированием первой интерференционной картины в прямом излучении, регистрируемой первым 7 и вторым

8 фотоприемниками. Эта же пара пучков в отраженном от боковой поверхности световода излучении формирует третью интерференционную картину. Вторая пара пучков пересекается в районе эталонного световода с формированием второй интерференционной картины, регистрируемой третьим 9 и четвертым 10 фотоприемниками. Отраженная (вторая) интерференционная картина регистрируется пятым 11 и шестым 12 фотоприемниками.

При вращении радиального растра 3 достигается абсолютная синхронность в оптических и электрических сигналах.

Изменение размера ОС вЂ” или показателя преломления приводят к изменению периода интерференционных сигналов в пропорциональной зависимости, а возникающая разность фаз при сравнении с периодом интерференционного сигнала от ОС, буде1 пропорциональна погрешности изготовле . ния ОСк — и изменению показателя преломления стекла.

5 Таким образом, за счет формирования и регистрации отраженной от световода интерференционной картина получена дополнительная информация об геометрических и оптических параметрах контролируемого

10 световода, что позволило уменьшить погрешность измерения на 1,5„.2.0 мкм и расширить функциональные возможности способа.

Способ контроля диаметра световодов

15 может найти широкое применение в производстве волоконно-оптических элементов, преимущественно в системах управлениях технологическими процессами вытяжки волокон и одножильных световодов, 20 Формула изобретения

Способ контроля диаметра одножильных световодов, заключающийся s том, что формируют ряд дифракционных максимумов, выделяют две пары максимумов одно25 именных порядков, освещают первой парой пучков контролируемый световод. второй парой — эталонный световод, непрерывно изменяют фазы дифрагированных волн в пучках, регистрируют распределение ин30 тенсивности излучения в виде движущихся интерференционных полос от обоих световодов и осуществляет контроль по относительной разности фаз фотоэлектрических сигналов, отличающийся тем, что, с

35 целью повышения точности контроля, дополнительно регистрируют распределение интенсивности отраженного от контролируемого световода излучения в виде движущейся интерференционной полосы, 40 сравнивают фазы фотоэлектрических сигналов прямого и отраженного излучений, вычисляют погрешность показателя преломления стекла, с учетом которой вычисляют относительную разность фаз фото45 электрических сигналов.

1827540 и

Составитель В.Климов

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор M.Êåðåöìàí

Заказ 2353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и.открытиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Ãàlàðèíà. 101