PL170851B1

PL170851B1 - Refraktometr swiatlowodowy PL

Info

Publication number: PL170851B1
Application number: PL29856193A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Ostrowski; Aleksander Kiezun; Leszek Jaroszewicz
Original assignee: Wojskowa Akad Tech
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1997-01-31

Abstract

1. Refraktometr swiatlowodowy posia- dajacy zródlo sw iatla polaczone jed- nomodowym swiatlowodem z wejsciem jednomodowego sprzegacza swiatlowodo- wego, do którego przylaczony jest jednomo- dowy swiatlowód tworzacy petle zawierajaca glowice czujnikowa oraz nastawniki polary- zacji, a do wyjscia sprzegacza przylaczony jest uklad detekcji fazy, znamienny tym, ze glowice czujnikowa (6) stanowi odcinek swiatlowodu jednomodowego z przewe- zeniem w ksztalcie dwóch stozków zwróco- nych do siebie wierzcholkami (14). Fig.3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest refraktometr światłowodowy stosowany do pomiarów zmian współczynnika załamania światła cieczy i gazów w fizyce, medycynie i chemii.

W znanych z amerykańskiego opisu patentowego nr 4 981 338 refraktometrach, do pomiaru współczynnika załamania światła w cieczy wykorzystuje się jako głowicę czujnikową odcinek światłowodu wielomodowego w kształcie dwu stożków zwróconych do siebie wierzchołkami. Refraktometr taki posiada wielomodowe źródło światła połączone światłowodem wielomodowym z w/w głowicą oraz detektorem amplitudy.

W innym znanym z amerykańskiego opisu patentowego nr 5 044 723 refraktometrze wykorzystuje się jako głowicę czujnikową odcinek światłowodu wielomodowego w kształcie stożka, którego wierzchołek jest końcem światłowodu. W obu przedstawionych rozwiązaniach zmiana współczynnika załamania otaczającej głowicę czujnikową cieczy wywołuje zmianę amplitudy światła prowadzonego w światłowodzie.

W proponowanym rozwiązaniu do pomiaru zmian współczynnika załamania światła wykorzystuje się zmiany fazy światła prowadzonego w światłowodzie jednomodowym. Istotą rozwiązania jest to, że głowicę czujnikową stanowi odcinek światłowodu jednomodowego z przewężeniem w kształcie dwóch stożków zwróconych do siebie wierzchołkami.

W innym wariancie refraktometru głowicę czujnikową stanowi odcinek światłowodu jednomodowego z przewężeniem w kształcie ściętego równolegle do osi walca.

W kolejnej modyfikacji rozwiązania głowicę czujnikową stanowi odcinek światłowodu jednomodowego planarnego.

Proponowany refraktometr zostanie bliżej wyjaśniony w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia refraktometr w układzie interferometrycznym Sagnaca, fig. 2 - refraktometr, w którym mierzona jest różnica stałych propagacji w układzie polarymetrycznym, fig. 3, fig. 4 i fig. 5 przedstawiają kolejne warianty głowic refraktometrycznych.

W konfiguracji interferometru Sagnaca fig. 1 światło prowadzone jest światłowodem 1 ze źródła 2 do jednomodowego sprzęgacza 3, w którym jest rozdzielane na dwie wiązki biegnące

170 851 w przeciwnych kierunkach cw i ccw w pętli światłowodowej. Nastawniki polaryzacji 4 służą do ustawiania różnych stanów polaryzacji wiązek światła cw i ccw na wejściu do głowicy czujnikowej 6. Konstrukcja głowicy zapewnia różną zmianę stałych propagacji ortogonalnych modów, zatem zmiany faz wiązek cw i ccw są różne i zależne od współczynnika załamania ośrodka otaczającego głowicę czujnikową 6.

W układzie polarymetrycznym fig. 2 światło ze źródła 2 jednomodowym światłowodem 1 doprowadzone jest do polaryzatora 10, a następnie za pomocą nastawnika polaryzacji 4 ustawiany jest odpowiedni stan polaryzacji na wejściu do głowicy czujnikowej 6. Przechodzące przez głowicę 6 różne składowe wektora natężenia pola elektromagnetycznego doznają różnego przesunięcia fazowego. Rozdzielenie w/w składowych dokonywane jest w rozdzielaczu polaryzacji 9, a rejestrację sygnałów o różnej polaryzacji zapewniają detektory 8.

Głowicę czujnikową 6 przedstawioną na fig. 3 stanowi odcinek światłowodu jednomodowego z przewężeniem 14 w kształcie dwóch stożków zwróconych do siebie wierzchołkami. Zmiany współczynnika załamania cieczy 5 otaczającej przewężenie 14 wywołują zmiany stałej propagacji lub różnicy stałych propagacji ortogonalnych modów, które to zmiany są mierzone w układzie interferometrycznym fig. 1 lub polarymetrycznym fig. 2.

Głowicę czujnikową 6 przedstawioną na fig. 4 stanowi odcinek światłowodu jednomodowego z przewężeniem 14 w kształcie ściętego równolegle do osi walca 12. Taki kształt uzyskuje się poprzez zeszlifowanie z jednej strony płaszcza światłowodu 12 zamocowanego w kostce z lanego kwarcu 13. W tym rozwiązaniu rdzeń światłowodu 11 jest oddalony o niewielką odległość od cieczy 5, której zmiany współczynnika załamania są mierzone.

Głowicę czujnikową 6 przedstawioną na fig. 5 stanowi odcinek światłowodu jednomodowego planarnego 15.

Fig.3 s

Fig.4

Fig.5

170 851

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Refraktometr światłowodowy posiadający źródło światła połączone jednomodowym światłowodem z wejściem jednomodowego sprzęgacza światłowodowego, do którego przyłączony jest jednomodowy światłowód tworzący pętlę zawierającą głowicę czujnikową oraz nastawniki polaryzacji, a do wyjścia sprzęgacza przyłączony jest układ detekcji fazy, znamienny tym, że głowicę czujnikową (6) stanowi odcinek światłowodu jednomodowego z przewężeniem w kształcie dwóch stożków zwróconych do siebie wierzchołkami (14).
2. Refraktometr światłowodowy posiadający źródło światła połączone jednomodowym światłowodem z wejściem jednomodowego sprzęgacza światłowodowego, do którego przyłączony jest jednomodowy światłowód tworzący pętlę zawierającą głowicę czujnikową oraz nastawniki polaryzacji, a do wyjścia sprzęgacza przyłączony jest układ detekcji fazy, znamienny tym, że głowicę czujnikową (6) stanowi odcinek światłowodu jednomodowego z przewężeniem w kształcie ściętego równolegle do osi walca (12).
3. Refraktometr światłowodowy posiadający źródło światła połączone jednomodowym światłowodem z wejściem jednomodowego sprzęgacza światłowodowego, do którego przyłączony jest jednomodowy światłowód tworzący pętlę zawierającą głowicę czujnikową oraz nastawniki polaryzacji, a do wyjścia sprzęgacza przyłączony jest układ detekcji fazy, znamienny tym, ze głowicę czujnikową (6) stanowi odcinek światłowodu jednomodowego planarnego (15).