PL177773B1 - Sposób określania drogi zdudnień w światłowodach jednomodowych - Google Patents

Abstract

Sposób okreslania drogi zdudnien w swiatlowodach jednomodowych, znamienny tym, ze droga zdudnien jest okreslana przez zbadanie zaleznosci intensywnosci sygnalu wyjsciowego z odcinka badanego swiatlowodu od przesuwu wzdluz swiatlowodu elementu wymuszajacego lokalnie dwójlomnosc liniowa. (1 3 ) B1 P L 1 7 7 7 7 3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz układ do określania drogi zdudnień w światłowodach jednomodowych. Znajduje on zastosowanie np. w kwalifikacji przydatności światłowodów jednomodowych do konstrukcji polametrycznych i interferencyjnych czujników światłowodowy ch.

W znanych z literatury rozwiązaniach standardowo drogę zdudnień określa się poprzez wprowadzenie do badanego odcinka światłowodu światła o liniowym stanie polaryzacji oraz azymucie 45 stopni do osi głównych włókna. Wówczas obserwując włókno z boku widoczne są cykliczne wypromieniowania światła co odcinek równy drodze zdudnień. Wadą tej metody jest konieczność stosowania cieczy imersyjnej. W wielu przypadkach występuje konieczność usunięcia zewnętrznego pokrycia. Ponadto w przypadku badania włókien przystosowanych do pracy w podczerwieni (współcześnie pracuje się głównie na zakresie długości fal 1300 nm oraz 1500 nm) konieczne jest zastosowanie odpowiedniej kamery pracującej w zakresie podczerwieni, co dodatkowo zwiększa znacznie koszt. Proponowana metoda nie ma tych wad.

Istotą wynalazku jest określenie drogi zdudnień przez zbadanie zależności intensywności sygnału wyjściowego z odcinka badanego światłowodu od przesuwu wzdłuż światłowodu elementu wymuszającego lokalnie dwójłomność liniową.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość określenia zarówno dwójłomności liniowej jak i kołowej w dowolnym zakresie długości fali bez konieczności usuwania zewnętrznego pokrycia oraz stosowania specjalistycznej kamery.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku zbiorczym, na którym fig. 1 przedstawia układ pomiarowy, który jest przykładem realizacji rozwiązania będącego przedmiotem. wynalazku, fig. 2 pokazuje przykładowe wyniki otrzymane w czasie pomiaru, zaś pozostałe rysunki objaśniają istotę uzyskiwania informacji o kołowej (fig. 3) oraz liniowej (fig. 4) drodze zdudnień.

Sposób działania urządzenia (fig. 1) polega na wprowadzeniu światła ze źródła 1 poprzez obrotowy polaryzator 2 i obiektyw mikroskopowy 3 do badanego odcinka światłowodu 4. Światłowód ten umieszczony jest w V-rowku urządzenia pomiarowego 5 tak, że część światłowodu wystaje powyżej powierzchni podłoża. Wyjściowe światło z odcinka włókna 4 po jego skolimowaniu przez soczewkę 7 przechodzi przez układ kompensujący składający się z ćwierćfalówki 8 i analizatora 9, a następnie pada na detektor 10.

We włóknie jednomodowym (wzdłuż włókna - oś Z) następuje cykliczne powtarzanie się stanu polaryzacji propagującego się światła co odcinek równy tzw. drodze zdudnień. Odnosi się to zarówno do całkowitego obrotu płaszczyzny polaryzacji jak i stopnia eliptyczności. Przyczyną obrotu płaszczyzny polaryzacji jest występująca w światłowodzie dwójłomność kołowa, zaś zmiana eliptyczności jest wywołana dwójłomnością liniową.

Oczywiście w ogólności droga zdudnień wywołana dwójłomnością liniową jest różna od drogi zdudnień wywołanej dwójłomnością kołową.

Aby określić drogę zdudnień, badany element światłowodu proponuje się zamocować na płaskim podłożu w wyżłobionym tzw. V-rowku tak, że część światłowodu wystaje powyżej powierzchni podłoża. Z góry umieszczamy wałek i przyciskamy go do włókna. Wałek

177 773 tocząc się wzdłuż włókna (od pozycji A do pozycji B - fig. 1) wywiera stały punktowy nacisk wprowadzając do światłowodu miniobszar o wymuszonej dwójłomności liniowej. Ten miniobszar przesuwa się wraz z przesuwem wałka. Wpływ oddziaływania wytworzonego miniobszaru na propagujące się światło zależy od eliptyczności światła wchodzącego do miniobszaru oraz od azymutu względem osi głównych miniobszaru. Oba te parametry zmieniają się z różnym okresem wzdłuż światłowodu. W ogólności intensywność światła na wyjściu jest złożeniem wpływu obu wyżej wymienionych parametrów.

Aby uzyskać maksymalny wpływ na sygnał wyjściowy dwójłomności liniowej, należy pobudzić możliwie równomiernie oba mody o polaryzacjach zgodnych z osiami głównymi (pobudzenie I na fig. 4). Poprzez układ optyczny należy skompensować zmianę stanu polaryzacji wywołaną transmisją przez badany element. Korzystnie jest zastosować do tego celu płytkę ćwierfalową oraz analizator. Przetoczenie wałka wzdłuż włókna spowoduje cykliczne wygaszanie światła na detektorze. Pomiar drogi zdudnienia polega na przemieszczaniu wałka o znaną odległość L i zliczanie występujących wygaszeń N (fig. 4). Droga zdudnień Li = L/N.

W przypadku występowania dwójłomności kołowej, obrót płaszczyzny polaryzacji powoduje cykliczną zmianę obwiedni natężenia sygnału na detektorze. Pomiaru okresu jej zmian Lk dokonuje się analogicznie jak przy dwójłomności liniowej. Przez odpowiednie pobudzenie (polaryzacja wejścia zgodna z jedną z osi głównych) można zminimalizować wpływ dwójłomności liniowej.

Przy ustawieniu wałka w położeniu wyjściowym (A - fig. 1) dla danego dowolnego położenia polaryzatora należy wyzerować sygnał na detektorze przez odpowiednie ustawienie płytki ćwierćfalowej i analizatora. Przy przesuwaniu wałka wzdłuż badanego światłowodu intensywność wyjściowa zmienia się cyklicznie z okresem równym drodze zdudnień od dwójłomności liniowej (fig. 2). Obwiednia tego sygnału także zmienia się cyklicznie, ale z okresem równym drodze zdudnień od występującej w badanym światłowodzie dwójłomności kołowej (fig. 2). Maksymalne zmiany sygnału uzyskuje się przy ustawieniu azymutu wejściowego polaryzatora tak, aby równomiernie pobudzać oba mody, to jest ψ = /66.

Wyeliminowanie wpływu dwójłomności liniowej uzyskuje się przez ustawienie azymutu wejściowego zgodnie z jedną z osi głównych badanego światłowodu. Wówczas detekowany sygnał ma okres zmian odpowiadający jedynie kołowej drodze zdudnień (fig. 3).

Zastosowanie projektu umożliwia bezpośredni pomiar drogi zdudnień. Znajomość tego parametru światłowodu jednomodowego jest niezbędna przy pracach nad zastosowaniem światłowodów jednomodowych, w szczególności do konstrukcji czujników światłowodowych. Proponowana metoda pozwala wyróżnić drogę zdudnień od polaryzacji liniowej oraz kołowej. Stosowane dotychczas metody nie dawały tej możliwości.

ΠΊ ΊΊ3

Fig.1

f(wzgl.]

Fig. 3

45,

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób określania drogi zdudnień w światłowodach jednomodowych, znamienny tym, że droga zdudnień jest określana przez zbadanie zależności intensywności sygnału wyjściowego z odcinka badanego światłowodu od przesuwu wzdłuż światłowodu elementu wymuszającego lokalnie dwójłomność liniową.