Спосіб вимірювання оптичної довжини волоконних світловодів

Изобретение относится к области измерения длины элементов оптических трактов с помощью интерферометров и может быть использовано для измерения оптической длины волоконных световодов, на которые воздействуют силовые, температурные, радиационные и другие виды воздействий. Целью изобретения является расширение диапазона и точности измерения оптической длины волоконных.световодов. Когерентное излучение разделяют на опорную и зондирующую волны. Зондирующую волну смещают по частоте ( электрическим сигналом и вводят в контролируемый волоконный световод. Прошедшую световод зондирующую волну совмещают с опорной для образования интерференционной картины. Преобразуют интенсивность в электрический сигнал. Сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смещающего электрических сигналов. Компенсируют фазовый сдвиг выделенного сигнала введением фазового сдвига на частоте смещения до получения нулевой разности флз* Изменяют направление смещения частоты зондирующей волны электрическим сигналом и вновь вводят зондирующую волну в контролируемый волоконный световод. Изменяют знак компенсирующего фазового сдвига, введенного в выделенный электрический сигнал. Вновь сравнивают фазовые сдвиги выделенного и смещающего электрических сигналов. Дополнительно изме" няют фазовый сдвиг смещающего электрического сигнала для восстановления нулевой разности фаз. Оптическую длину контролируемого волоконного световода определяют по формуле» 1 ил. Изобретение относится к области измерения длины элементов оптических трактов с помощью интерферометров и может быть использовано для измерения оптической длины волоконных световодов, на которые воздействуют силовые,температурные, радиационные и другие виды воздействий. Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерения оптической длины волоконных световодов. 00 о 35 1478064 На чертеже представлена структурная схема для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит лазер 1, оптически святэнный через полупрозрачное зеркало 2 с входом электрооптического модулятора (ЭОМ) 3 , управляющие "входы которого через первый двойной переключатель 4 и квадратурный фазорасщепитель 5 соединены с выходом г е нератора 6 низкой частоты (НЧ), контактные линзы 7 и 8, через которые зондирующая волна вводится и выводится из контролируемого волоконного световода 9» зеркала 10 и 11, направляющие отраженную от зеркала 2 опорную волну на полупрозрачное зеркало 12, где она совмещается с прошедшей волоконный световод 9 зондирующей волной, последовательно соединенные фотоприемник 13 и фильтр 14 нижних частот (ФНЧ), второй двойной переключатель 15, последовательно с о е диненные компенсирующий фазовращатель 16, фазовый детектор 17 и индикатор 18, эталонный фазовращатель 19. Причем первый вход второго двойного переключателя 15 соединен с выходом ФНЧ 14, второй вход подключен через эталонный фазовращатель 19 к выходу генератора 6 НЧ, первый выход соединен с входом компенсирующего фазовращателя 16, а второй выход — с вторым входом фазового д е тектора 17, мещается с опорной волной, отражен' ной от зеркал 10 и 11. В результате образуется интерференционная к а р т и на, интенсивность полосы которой в выбранной точке изменяется с ч а с тотой, равной разности распространяющихся по плечам интерферометра ч а с тот излучения. 10 15 20 25 30 35 Способ осуществляют следующим 'образом. Излучение лазера 1, проходя ч е рез полупрозрачное зеркало 2, делит40 ся на зондирующую и опорную волны. Зондирующая волна поступает на Э М 3, О на управляющие входы которого через первый двойной переключатель 4 с выхода квадратурного фазорасщепителя 5, вход которого соединен с выходом генератора 6 НЧ, поступает квадратурный сигнал. Э М 3 работает в полуволО -•новом режиме, когда на его выходе имеется одна составляющая оптическо50 го сигнала со смещенной на величину V частотой. 2 Зондирующая волна, имеющая частоту ^ + Q , проходит через контактную линзу 7 и вводится в контролируемый 55 волоконный световод 9. Прошедшая световод 9 волна выводится с помощью контактной линзы 8 и проходит через полупрозрачное зеркало 12, где сов Фотоприемник 13 преобразует р е зультирующую интенсивность интерфе-* ренционной полосы в электрический сигнал, который через Ч 14, второй *Н двойной переключатель 15 н компенсирующий фазовращатель 16 поступает на первый вход фазового детектора 17, где сравнивается с сигналом смещения» поступающим на второй вход фазового детектора 17 через эталонный фазовращатель 19 и второй двойной переключатель '15 с выхода генератора 6 НЧ. При этом ФНЧ 14 настроен на частоту смещающего напряжения, э т а лонный 19 и компенсирующий 16 фазовращатели установлены первоначально в нулевое положение. Выходное напряжение фазового детектора 17, пропорциональное разности фаз сравниваемых сигналов, поступает на индикатор 18. Изменяют фазовый сдвиг, вводимый в выделенный электрический сигнал , компенсирующим фазовращателем 16, до получения на выходе индикатора 18 нулевого значения» Изменяют положение первого двойного переключателя 4 •на противоположное. В результате и з меняется квадратурный сигнал, поступающий на управляющие входы Э М 3 . О Это приводит к изменению направления вращения электрического поля активного кристалла модулятора, что вызывает изменение направления смещения частоты зондирующей волны. Эта - S2 вопна, имеющая'частоту через контактную линзу 7 вводится в контролируемый волоконный световод 9. Прошедшая световод 9 волна выводится с помощью контактной линзы 8 и совмещается с опорной волной. Изменяют положение второго двойного переключателя 15 на противоположное. В результате происходит подключение компенсирующего фазовращателя 16 последовательно эталонному фазовращателю 19. Поэтому электрически сигнал с выхода фотоприемника 13 через ( > Ч 14 поступает через двойной ТН переключатель 15 непосредственно на первый вход фазового детектора 17» где он сравнивается по фазе со смещающим сигналом, прогаедшим эталонный 19 и компенсирующий 16 фазовращатели и через двойной второй переключатель 15 поступающим на второй вход фазового детектора 17, Ю Изменяют фазовый сдвиг, внооимый в сигнал смещения эталонным фазовращателем 19, до восстановления нулевой разности фаз, т . е . до восстановления нулевого показания индикатора 15 18, По шкале эталонного фазовращателя 19 отсчитывают дополнительный фазовый сдвиг ( р и с учетом частоты смещающего сигнала по формуле определяют оптическую длину контролируемо- 2о го волоконного световода. Формула и з о б р е т е н и я Способ измерения оптической длины волоконных световодов, заключающийся в том, что когерентное излучение разделяют на зондирующую и опорную волны, распространяющиеся в плечах интерферометра, смещают частоту зондирующей волны электрическим сигналом, совмещают опорную волну с зондирующей, проходящей через конт 6 1478064 25 ролируемый волоконный с в е т о в о д , п р е образуют периодически изменяющуюся интенсивность излучения в э л е к т р и ч е с кий с и г н а л , сравнивают разности фаз выделенного и смещающего э л е к т р и ч е с ких с и г н а л о в , о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч т о , с целью повышения т о ч ности измерения, после сравнения р а з ности фаз выделенного и смещаемого электрических сигналов компенсируют фазовый сдвиг между этими сигналами до получения нулевой разности ф а з , изменяют направление смещения частоты зондирующего излучения электрическим сигналом на противоположное, изменяют знак компенсирующего фазового сдвига выделенного электрического сигн а л а , дополнительно изменяют фазовый сдвиг смещающего электрического сиг-нала до восстановления нулевой разности ф а з , а оптическую длину L волоконного световода определяют по формуле , т _ 5_ . с L ~ 2ir Fгде if 3 Q с F - дополнительный фазовый сдвиг; - скорость с в е т а в свободном пространстве; - ч а с т о т а смещающего э л е к т р и ческого сигнала. H78064 Редактор В.Петраш Составитель Е.Немчинов Техред М.Дидык Корректор Н,Король Заказ 2354/А 1 Тирах 790 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.» д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, у л . Гагарина,101