CS273426B1 - Method of mechanically induced optical double refraction's magnitude determination in optical waveguides - Google Patents
Method of mechanically induced optical double refraction's magnitude determination in optical waveguides Download PDFInfo
- Publication number
- CS273426B1 CS273426B1 CS820188A CS820188A CS273426B1 CS 273426 B1 CS273426 B1 CS 273426B1 CS 820188 A CS820188 A CS 820188A CS 820188 A CS820188 A CS 820188A CS 273426 B1 CS273426 B1 CS 273426B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- mechanically induced
- determined
- induced optical
- double refraction
- size
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 13
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Vynález se týká způsobu stanoveni velikosti mechanicky indukovaného optického dvojlomu v reálných světlovodech fotoelasticimetrickou metodou.The present invention relates to a method for determining the size of a mechanically induced optical birefringence in real light guides by the photoelasticimetric method.
Vývoj optoelektronických vláken se v současné době orientuje na zlepšení jejich přesnosových vlastností na základě polarizace vedených světelných vln. K vyvození polarizace světelné vlny po celé délce vlákny se využívá dvojlomu světla vznikajícího v optických materiálech anorganických i organických následkem deformační anizotropie způsobené mechanickým namáháním. Tento přístup k řešení problému motivoval vznik vícevidových vláken, majících v příčném průřezu vlákna oblasti s odličnou teplotní roztažností, než je teplotní roztažnost základního materiálu vlákna. Při chladnutí vzniká v příčném průřezu vlákna napjatost, působící vznik pružné deformační .aniotropie, a tím i optického dvojlomu a polarizace vedeného světla. U těchto polarizačních světlovodů je hodnota optického dvojlomu závislá na tvaru pole mechanických napětí v průřezu vlákna. Pro objekty makroskopických rozměrů se pro stanovení velikosti tohoto mechanicky indukovahého optického dvojlomu používá fotoelasticxmetrické metody. K provádění měření slouží fotoelasticimetr, v němž je objekt umístěn mezi polarizátor a analyzátor a pozorují se optické jevy, které vznikají při průchodu světla. Fotoelasticimetrická analýza napětí je pro mechaniku materiálu a konstrukcí především metodou modelovou, a v případě transparentních materiálů ji lze užít i in šitu. Její dosavadní metodiky a experimentální zařízení jsou přizpůsobeny k měření modelů makrokonstrukcí. Přímá měření na mikroskopických objektech o rozměrech desítek mikrometrů nebyla dosud metodicky ověřena a zvládnuta. Průměry světlovodů jsou řádově milimetrové, přičemž jsou obvykle tvořeny jádrem a obalem. Rozměry jádra mohou být až lOOkrát menší. Pro tak malé objekty je užití obvyklé fotoelasticimetrické metody ke stanovení mechanického napětí příliš hrubé, bez dostatečného rozlišení. Pro experimentální analýzu pole napětí a optického dvojlomu optoelektronických vláken in šitu, tj. přímo na daném vlákně, není dosud známa žádná vhodná metoda.The development of optoelectronic fibers is currently oriented towards improving their transmission properties by polarizing the guided light waves. The birefringence of light produced in optical materials both inorganic and organic due to deformation anisotropy caused by mechanical stress is used to infer the polarization of the light wave along the entire length of the fiber. This approach to solving the problem has motivated the formation of multimode fibers having regions of different thermal expansion than the thermal expansion of the fiber base material. Upon cooling, a stress is created in the cross-section of the fiber, resulting in the formation of a elastic deformation anniotropy, and thus an optical birefringence and polarization of the guided light. In these polarizing light guides, the optical birefringence value depends on the shape of the field of mechanical stresses in the fiber cross-section. For objects of macroscopic dimensions, photoelasticxmetric methods are used to determine the size of this mechanically inductive optical birefringence. A photoelasticimeter is used to measure, in which the object is placed between the polarizer and the analyzer, and the optical phenomena that occur when light is transmitted are observed. Photoelasticimetric stress analysis is mainly a model method for material mechanics and structures, and in the case of transparent materials it can be used in situ. Its existing methodologies and experimental equipment are adapted to measure macro-model models. Direct measurements on microscopic objects measuring tens of micrometers have not yet been methodically verified and managed. The diameters of the light guides are of the order of millimeters, usually consisting of a core and a shell. Core dimensions can be up to 100 times smaller. For such small objects, the use of the usual photoelasticimetric method to determine the mechanical stress is too coarse, without sufficient resolution. For the experimental analysis of the field of voltage and optical birefringence of optoelectronic fibers in situ, i.e. directly on a given fiber, no suitable method is known so far.
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob stanovení velikosti mechanicky indukovaného optického dvojlomu ve světlovodech s použitím fotoelasticimetrické metody podle vynálezu. Podstata způsobu spočívá v tom, že Se ze světlovodů zalitého do média, například epoxidové pryskyřice, zhotoví příčný řez tloušťky 1 až 3 mm, který se po vyleštění pozoruje ve světelném mikroskopu s optickou soustavou odpovídající fotoelasticimetru. Velikost mechanicky indukovaného optického dvojlomu B se stanoví ze vzorceThese disadvantages are overcome by a method for determining the magnitude of a mechanically induced optical birefringence in light guides using the photoelasticimetric method of the invention. The principle of the method consists in making a cross-section of 1 to 3 mm thickness from light guides embedded in a medium, for example epoxy resin, which, after polishing, is observed in a light microscope with an optical system corresponding to a photoelasticimeter. The magnitude of the mechanically induced optical birefringence B is determined from the formula
B = ·—N-·· (mm-1),B = · - N - ·· (mm -1 ),
X kde N je řád izochromat, stanovený z počtu přechodů mezi červenou a zelenou izochromatou, případně zjištěním počtu tmavých pruhů v případě monochromatického světla, £ je tloušťka vrstvy změřená posuvným měřítkem s noniem.Where N is the order of isochromates, determined from the number of transitions between red and green isochromates, or by determining the number of dark bars in the case of monochromatic light, δ is the layer thickness measured by vernier caliper.
Výhoda způsobu stanovení velikosti mechanicky indukovaného optického dvojlomu podle vynálezu spočívá zejména v tom, že ho lze použít i pro reálné vzorky světlovodů, jejichž rozměry jsou velmi malé, takže fotoelasticimetrie v běžném provedení je nepoužitelná. Fotoelasticimetrickou metodu měření na mikroobjektech, jakými jsou např. optoelektronická polarizační vlákna, lze uskutečnit v polarizačním mikroskopu. Optická soustava takového mikroskopu odpovídá optické soustavě obvyklého fotoelasticimetru. Studovaný objekt je umístěn mezi polarizátor a analyzátor a vhodně volený objektiv umožní provést fotoelasticimetrickou analýzu z libovolně malého místa, omezeného jen rozlišovací schopností mikroskopu. K vlastnímu pozorování isochromat světlovodů je třeba použít kvalitní polarizační mikroskop, který by dovoloval pozorovat a odečítat isochromaty až na hranici možností světelného mikroskopu. Zvláštní péčiThe advantage of the method of determining the size of the mechanically induced optical birefringence according to the invention is that it can also be used for real samples of light guides whose dimensions are very small, so that photoelasticimetry in a conventional embodiment is useless. The photoelasticimetric method of measurement on microobjects, such as optoelectronic polarizing fibers, can be performed in a polarizing microscope. The optical system of such a microscope corresponds to the optical system of a conventional photoelasticimeter. The object to be studied is located between the polarizer and the analyzer, and a suitably selected lens allows photoelasticimetric analysis to be performed from an arbitrarily small location, limited only by the resolution of the microscope. It is necessary to use high-quality polarization microscope for observation of isochromates of lightguides, which would allow observation and reading of isochromates to the limit of light microscope. Special care
CS 273426 Bl fc vyžaduje v tomto případě příprava vlákna pro mikroskopickou analýzu a měření dvojlomu.CS 273426 B1 fc in this case requires the preparation of a fiber for microscopic analysis and birefringence measurement.
Postup stanovení velikosti mechanicky indukovaného optického dvojlomu v reálném světlovodu podle vynálezu je blíže osvětlen na následujícím příkladu.The procedure for determining the size of a mechanically induced optical birefringence in the real light guide according to the invention is illustrated in more detail in the following example.
PříkladExample
Pro stanovení velikosti mechanicky indukovaného optického dvojlomu ve skleněném optickém světlovodu bylo vlákno světlovodu o délce asi 100 mm navléknuto do polyetylénové injekční stříkačky a zalito zalévací hmotou, v tomto případě epoxidovou pryskyřicí. Po vytvrzení zalévací hmoty byl takto získaný váleček rozřezán na tenké řezy tloušíky 2 mm a obě plochy řezu byly vybroušeny a dokonale vyleštěny. Na takto získaných výbrusech bylo provedeno vlastní pozorování a měření metodou mikrofotoelasticimetrie. K pozorování bylo použito světelného polarizačního mikroskopu Zeiss AMPLIVAL, jehož optickou soustavu lze uspořádat podle schématu fotoelasticimetru. Mikroskop byl opatřen fotonástavcem s kamerou, která umožňovala při vhodně voleném zvětšení získat mikrosnímky fotoelasticimetrických interferenčních pruhů ve světlovodu. Spočítáním počtu přechodů N a změřením přesné tloušťky řezu mezi červenou a zelenou isochromatou byla podle vzorceTo determine the size of the mechanically induced optical birefringence in the glass optical fiber optic, the fiber of the fiber optic about 100 mm in length was threaded into a polyethylene syringe and encapsulated with an encapsulating compound, in this case epoxy resin. After hardening of the sealing compound, the roller thus obtained was cut into thin sections of 2 mm thickness and the two cut surfaces were ground and perfectly polished. Microscopyelasticimetry was used for observation and measurement. The Zeiss AMPLIVAL light polarization microscope was used for observation. Its optical system can be arranged according to the diagram of the photoelasticimeter. The microscope was equipped with a photomultiplier with a camera, which allowed to obtain micrographs of photoelasticimetric interference bands in the light guide at a suitably selected magnification. By counting the number of N transitions and measuring the exact thickness of the cut between red and green isochromate,
B = : —γ- (mm-1) zjištěna velikost mechanicky indukovaného optického dvojlomu ve světlovodu.B =: —γ- (mm -1 ) found the amount of mechanically induced optical birefringence in the light guide.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS820188A CS273426B1 (en) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | Method of mechanically induced optical double refraction's magnitude determination in optical waveguides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS820188A CS273426B1 (en) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | Method of mechanically induced optical double refraction's magnitude determination in optical waveguides |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS820188A1 CS820188A1 (en) | 1990-07-12 |
| CS273426B1 true CS273426B1 (en) | 1991-03-12 |
Family
ID=5432263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS820188A CS273426B1 (en) | 1988-12-12 | 1988-12-12 | Method of mechanically induced optical double refraction's magnitude determination in optical waveguides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS273426B1 (en) |
-
1988
- 1988-12-12 CS CS820188A patent/CS273426B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS820188A1 (en) | 1990-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Inaudi et al. | Low-coherence deformation sensors for the monitoring of civil-engineering structures | |
| Peters | Polymer optical fiber sensors—a review | |
| Afromowitz | Fiber optic polymer cure sensor | |
| KR100326302B1 (en) | Apparatus and method for measuring residual stress and photoelastic effect of optical fiber | |
| Bhowmik et al. | High intrinsic sensitivity etched polymer fiber Bragg grating pair for simultaneous strain and temperature measurements | |
| Guo et al. | Simultaneous measurement of strain and temperature by a sawtooth stressor-assisted highly birefringent fiber Bragg grating | |
| Yuan et al. | Sensitivity coefficient evaluation of an embedded fiber-optic strain sensor | |
| Chen et al. | Multiple cladding fiber Bragg gratings inscribed by femtosecond laser point-by-point technology | |
| Zhu et al. | D-shaped optic fiber temperature and refractive index sensor assisted by tilted fiber bragg grating and PDMS film | |
| Zhang et al. | A MMF-TSMF-MMF structure coated magnetic fluid for magnetic field measurement | |
| Durana et al. | Assessment of an LPG mPOF for strain sensing | |
| Zhang et al. | Spider silk as a flexible light waveguide for temperature sensing | |
| CS273426B1 (en) | Method of mechanically induced optical double refraction's magnitude determination in optical waveguides | |
| Sun et al. | An improved strain sensor based on long-period fiber grating with a local ellipse-core structure | |
| Chen et al. | Femtosecond laser-inscribed cladding mode small-period long-period fiber gratings for temperature and strain sensing | |
| Yablon | Recent progress in optical fiber refractive index profiling | |
| Macioski et al. | Measuring Alkali-Silica Reaction Expansion in Concrete with Optical Fiber Sensors | |
| Maher et al. | Fiber optic sensor for measurement of strain in concrete structures | |
| Olshansky et al. | Measurement of differential mode attenuation in graded-index fiber optical waveguides | |
| Pluta | Variable wavelength interferometry. II. Uniform-field method for transmitted light | |
| Witt et al. | Investigation of sensing properties of microstructured polymer optical fibres | |
| Dangui et al. | Theoretical and experimental study of the fundamental mode propagation phase temperature sensitivity in air-core photonic-bandgap fibers | |
| Biswas et al. | Measurement of gradient refractive index profile using a birefringent lens | |
| Theodosiou et al. | Advanced concrete optical remote sensors: structural health monitoring of concrete buildings using polymer sensors | |
| Fajkus et al. | Standard optical fibers for load measuring of concrete structures using BOTDR |