Спосіб компенсації осьової неузгодженності елементів одномодової волоконно-оптичної системи

Изобретение относится к области волоконной оптики, способам ввода оптического излучения в одномодовый световод и стыковки элементов волоконно-оптической системы. Известен способ совмещения осей оптических волокон [1], включающий последовательное размещение двух световодов, в торец первого световода направляют излучение, вышедшее излучение направляют в торец второго световода, которое после прохождения через второй световод преобразуется в электрический сигнал, регистрируется и через систему обратной связи перемещает входной торец второго световода. Затем вновь прошедший через второй световод сигнал преобразуется в электрический и регистрируется.. Под действием сигнала величиной, равной разности двух зарегистрированных сигналов, осуществляют перемещение входного торца второго световода. Совмещение осей оптических волокон достигается при нулевой разности сравниваемых сигналов. Недостатком такого способа является низкая точность совмещения осей оптических волокон из-за сравнения мощности излучения, прошедшего через световод по методу "крутого восхождения". Известен способ компенсации рассогласования лазерного диода и многомодового световода [2], включающий направление излучения на входной торец световода, преобразование вышедшего из световода сигнала в электрический и регистрацию сигнала, при этом модуляцию положения световода относительно оси вводимого излучения осуществляют в двух взаимно перпендикулярных направлениях, из электрического сигнала на частотах модуляции входного торца многомодового световода выделяют сигнал переменной составляющей, по которой формируют сигнал обратной связи и используют для юстировки торца световода до получения минимального значения амплитуды этой составляющей. Недостатком такого способа является низкая точность юстировки за счет использования только фазового детектора, что недостаточно для обеспечения компенсации осевого рассогласования элементов одномодовой системы. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ компенсации путем выделения первой гармоники электрического сигнала на частотах модуляции входного торца, который компенсирует наличие этого сигнала при перемещении входного торца световода. Поставленная задача решается тем, что излучение направляют на входной торец световода, который модулируется относительно оси вводимого излучения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, на выходе световода излучение преобразуют в электрический сигнал, регистрируют и на частотах модуляции входного торца световода из электрического сигнала выделяют сигнал переменной составляющей, по которой формируют сигнал обратной связи, который подают на входной торец световода. Согласно изобретению, из электрического сигнала на частотах модуляции входного торца световода выделяют переменную составляющую в виде сигнала первой гармоники, а модуляцию положения входного торца выполняют до момента, при котором сигнал первой гармоники равен нулю. При этом повышается точность юстировки, так как с помощью настройки полосы пропускания резонансного усилителя увеличивается отношение сигнал/шум системы формирования сигнала обратной связи, что весьма существенно для одномодового световода, учитывая его размеры и зависимость сигнала на выходе одномодового световода от осевого рассогласования системы ввода. Компенсация осевого рассогласования элементов одномодовой системы достигается при сигнале обратной связи, равном нулю, т.е. при устранении из сигнала на выходе световода первой гармоники. Способ обеспечивает повышение точности ввода излучения в одномодовое волокно, поддержание входного излучения на максимальном уровне в течение длительного времени в автоматическом режиме. На чертеже представлена схема устройства для реализации способа. Собирают установку, содержащую источник излучения 1, оптическую систему 2, в фокусе которой расположен входной торец одномодового световода 3, расположенные по ходу оптического излучения. Входной торец световода скреплен с микроподвижками 4, 5, под действием которых осуществляют модуляцию по двум взаимно перпендикулярным направлениям относительно оси вводимого излучения. Излучение, вышедшее из световода, направляется на фотоприемник 6. Выходы фотоприемника 6 через последовательно соединенные резонансные усилители 7 и 8, синхронные детекторы 9 и 10 и усилители 11 и 12 соединены с микроподвижками 4 и 5, а опорные генераторы 13 и 14 соединены со входами синхронных детекторов 9 и 10 и микроподвижками 4 и 5. Излучение источника 1 ЛГН-212 через оптическую систему с увеличением, равным 40, направляется в торец одномодового световода с диаметром 2,208 мкм и NA = 0,18. Положение оси одномодового световода модулируется относительно оси вводимого оптического излучения по двум взаимно перпендикулярным направлениям с различными частотами, например, f1 = 10 кГц и f2 = 7 кГц, микроподвижками 4 и 5, одновременно обеспечивающими перемещение оси световода при подаче на них сигнала обратной связи. После фотоприемника 6, установленного на выходе световода, гармонический электрический сигнал подается на резонансные усилители 7 и 8, выделяющие на частотах модуляции сигналы первой гармоники, наличие которых указывает на осевое рассогласование системы. Сигнал с выхода резонансного усилителя 7, 8 и сигнал с опорного генератора 9, 10 поступает на вход синхронного детектора 13, 14. В зависимости от направления смещения положения оси одномодового световода относительно оси вводимого излучения сигнал с резонансного усилителя 7, 8 оказывается в фазе или противофазе с сигналом генератора 9, 10. Синхронный детектор 13, 14, усилитель 11, 12 постоянного тока вырабатывают напряжение отрицательной обратной связи, увеличение или уменьшение которого зависит от того, в фазе или противофазе находятся сигналы с генератора 9, 10 и резонансного усилителя 7, 8. Напряжение отрицательной обратной связи с выхода усилителя 11, 12 постоянного тока подается на микроподвижки 4, 5 и приводит к смещению положения оси одномодового световода относительно оси оптического излучения до положения, в котором сигнал обратной связи равен нулю, т.е. до устранения из сигнала на выходе световода первой гармоники.