Спосіб визначення вагових коефіцієнтів вихорів оптичного волокна

Спосіб визначення вагових коефіцієнтів вихорів оптичного волокна, що включає напрямок випромінювання через поляризатор і мікрооб'єктив на вхідний торець оптичного волокна, напрямок вихідного випромінювання через мікрооб'єктив, другий поляризатор на реєструвальний пристрій, який відрізняється тим, що випромінювання, що минує другий поляризатор, попередньо направляють на послідовно розташовані фотодіод і мікроамперметр, вимірюють залежність величини фотострум у від кута пропускання поляризатора, визначають ступінь поляризації випромінювання I -I волокна за формулою P = max min , де Imax Imax + Imin максимальне значення показань мікроампермет 3 20070 слідовно розташовані фото діод і мікроамперметр, вимірюють залежність величини фотостр уму від кута пропущення поляризатора, визначають ступінь поляризації випромінювання волокна по формулі I -I P = max min , Imax + Imin де Imax - максимальне значення показань мікроамперметра, Imin - мінімальне значення показань мікроамперметра. А вагові коефіцієнти визначають по картині реєстрації вихідного випромінювання по формулах а1=(sin2Y+Q2cos 2Y)1/2, де а1 ваговий коефіцієнт парної LP11 моди, Q - еліптичність, Y - азимутальний кут повороту великої півосі еліпса, a2=(Q2sin2Y+cos 2Y)1/2, де а2 ваговий коефіцієнт непарної LP11, моди, R a sin((b 2 - b1)z ) a0 = 0 2 sinY0 , sin((b0 - b1)z) де a0 ваговий коефіцієнт LP01 моди, R0=r0/r - нормований радіус нуля інтенсивності, b 1, b 2, b 0 - постійні поширення парних LP11, непарної LP11 й LP01 мод, z - довжина волокна. У волокні з волноводним параметром 2,4£V£3,8, порушуваним лінійно поляризованим світлом уздовж однієї з осей анізотропії волокна, реалізуються три LPlm моди: LР11 паркої, LP11 непарна й LP01 моди. Нехай ваги цих мод будуть a1, а2 а0, відповідно, а їхні постійні поширення: b 1, b 2, b 0. На вихідному торці волокна довжини z розподіл інтенсивності буде мати вигляд, схематично представлений на Фіг.1. У картині буде присутній нуль поля, оточений лініями рівної інтенсивності еліптичної форми. На [Фіг.1] наведені параметри еліпса рівної інтенсивності поблизу нуля. Х, Y - лабораторна система координат (СК), X , Y - СК, перенесена в центр еліпса, X', Y' - власна СК еліпса, Х0, Y0 - координати нуля інтенсивності. Спосіб реалізується таким чином. Збирається пристрій (Фіг.2), що складається He-Ne лазера, поляризатора Р1, мікрооб'єктива МО1, оптичного волокна із сильною анізотропією F закріпленого й термостатироваванного для зменшення зовнішніх впливів на волокно, мікрооб'єктива МО2, поляризатора Р2, фотодіода Ph і мікроамперметра Ма. Для досліджень модового складу необхідно визначити осі анізотропії волокна. При обертанні поляризатора Р2 визначають ступінь поляризації випромінювання волокна по формулі I -I P = max min Imax + Imin залежно від кута повороту a поляризатора Р1. Якщо вісь цього поляризатора збігається з віссю анізотропії волокна, то випромінювання, що вийшло, 4 повинне бути лінійно поляризовано, а його ступінь поляризації повинна прагнути до 1. Для виміру вагових коефіцієнтів вихрів оптичного волокна збирають пристрій (Фіг.3) Ls - лазер, P1, Р2 - поляризатори, МО1, МО 2 -микрообъективы, F - оптичне волокно, CCD - CCD камеру, PC - комп'ютер. Випромінювання He-Ne лазера, проходить поляризатор Р1, установлений уздовж однієї з осей анізотропії волокна, після чого за допомогою мікрооб'єктива МО1 проектується на вхідний торець маломодового оптичного волокна F із сильною анізотропією, розташоване у фокальній площині мікрооб'єктива. Вихідне ни промінювання після волокна проектується мікрооб'єктивом МО2 на матрицю CCD камери. Розташований між ними поляризатор Р2 установлюється на максимум інтенсивності випромінювання й відтинає слабку частину енергії, що перекачалася в ортогонально поляризовані моди. CCD камера з'єднується з комп'ютером. Отримані зображення розподілу інтенсивності на вихідному торці волокна оброблялися таким чином. Для даного зображення знаходиться максимум інтенсивності. Далі по координатах крапок, у яких інтенсивність зменшується в е раз, знаходять координати центра пучка хс, yс й радіуса волокна r в пикселях. Після цього в області поблизу нуля інтенсивності знаходять координати крапок рівної інтенсивності І0. По них методом найменших квадратів знаходять параметри еліпса: еліптичність Q, азимутальний кут повороту великої півосі еліпса Y відповідно до формул 1 æBö y = arctg ç ÷ , (1) 2 èAø Q= h C - A 2 + B2 = , a C + A 2 + B2 (2) det1 det2 det3 , B= B, C = , а значення det det det визначників det, det1, det2, det3 визначаються координатами крапок лінії рівної інтенсивності: де A = S cos2 2yi S cos 2Yi sin2yi S cos 2Yi det = S cos 2Yi S sin2 2yi S sin2Yi , Scos 2Y S sin2yi N (3) cos 2y i S cos 2yi sin2y i S cos 2yi ri2 sin2yi det1 = S S sin2 2yi S sin2yi , r2 i 1 S S sin2yi N ri2(4) S 5 20070 cos2 yi S cos 2yi r2 i s in2yi det2 = S cos 2yi s in2yi S S s in2yi , r2 i 1 S cos 2yi S N r2 i S cos2 2yi S cos2 2yi (5) S cos 2yi sin 2yi S det3 = S cos 2yi sin 2yi S sin2 2yi S cos 2yi Довжина зсуву центра еліпса r0 і кут Y 0 повороту нуля інтенсивності щодо лабораторної системи координат визначаються як S cos 2yi r2 i sin 2yi , S ri2 1 S ri2 S sin 2yi (6) де r1, Yi - поточні полярні координати експериментальних крапок щодо центра еліпса, а підсумовування ведеться по i від 1 до N, де N - число експериментальних крапок. Координати центра еліпса знаходять як середнє значення координат всіх крапок рівної інтенсивності (7) xv=Sxi/N, yv=Syi/N. Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 6 r0 = (x v - xc )2 + ( y v - yc )2 , (8) æ x - xc ö Y0 = arctanç v çy -y ÷ ÷ cø è v При підстановці формул (1)-(2), (8) у формули (2) перебувають вагові коефіцієнти LP мод. a1=(sin2Y+Q2 cos 2Y)1/2 , a2=(Q2 sin2Y+cos 2Y)1/2 , (9) R a sin((b 2 - b1)z ) a0 = 0 2 sinY0 , sin((b0 - b1)z) де R0=r0/r - нормований радіус нуля інтенсивності, cos(( b 2 - b1 )z) = sin(2 y)( Q2 - 1) 1/ 2 é(1 + Q4 ) sin 2 (2 y) + 4 Q2 (cos4 y + sin 4 y )ù ê ú ë û a1 ctgy0 + ctg((b2 - b1)z) a2 sin((b 2 - b1)z) Спосіб забезпечує визначення вагових коефіцієнтів вихрів маломодового волокна із сильною лінійною анізотропією. ctg((b 0 - b1)z ) = Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601