DE3132414A1

DE3132414A1 - Anordnung zur abtrennung von rueckgestreutem licht in systemen mit optischen lichtwellenleitern

Info

Publication number: DE3132414A1
Application number: DE19813132414
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr. 5600 Wuppertal Brinkmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-17
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1983-02-24

Description

P2 2 ψ 13.8.81

Anordnung sur Abtrennung von rücktestcoubem Licht in Systemen mit optischen _ Liqhfrwellenloi tem.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abtrennung von rückgestreutem Licht in Systemen mit optischen Lichtwellenleitern. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, bei gleichzeitiger Stabilisierung des Polariaationszuobandes des eingestrahlten Lichtes im Lichtwellenleiter den wirksamen Pegel des im Wellenleiter geführten rückgestreüten Lichtes zu vermindern, insbesondere bei ^;

(1) Störung des Betriebsverhaltens einer Lichtquelle, insbesondere eines Lasers, durch optisches feed back aus dem Lichtwellenleiter in die Lichtquelle

(ii) rücks treubedingt er Begrenzung der !empfindlichkeit eines

faseroxrfcischen Sagnac- Interferoraol;ors( faseropt. Kreisel) (iii) rückstreubedingter Begrenzung der Möglichkeiten magnetooptischer Strommessungen mit optischen Fasern.

Diese Aufgabe wird erfindüngsgemäß dadurch gelöst,daß der Lichtwellenleiter durch Verdrillung um seine Längsachse oder auf andere Weise vorwiegend zirkulär doppelbrechend gemacht wird, so daß eingestrahltes zirkulär polarisiertes Licht annähernd zirkulär polarisiert bleibt. Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, daß durch Streuung in einem Längenelement des Lichtwellenleiters das Licht nicht de\;olarisiert wird, sonden der Polarisationszustand erhalten bleibt; wegen der Richtungsumkehr ruft rechtszirkular polarisiertes Licht der primären Lichtwelle linkszirkular polarisiertes Licht dor rückgestreuten Welle hervor und umgekehrt. Wie in 5¹Xg. 1 beispielhaft dargestellt, kann das rückgestreute Licht vom primären Licht durch ein Viertelwellenlängenplättchen (2) und einen Polarisator oder ein polarisierendes Prisma (5) getrennt werden. Zwischen den Elementer

(2) und (3) sind hier das primäre und, da« rückgestreute Lieht senkrecht zueinander linear polarisiert.Ist der Lichtwellenleiter (1) nicht ideal zirkulär do^pelbrechencl und wird in ihn mit einer Anordnung wie in Fig.1 ein Eigen;-olarisatlonsz\i.stand mit dem Slliptiaitätswinkel £_Λ eingestrahlt ( Elliptizität e = tan£ ), so wird nach eigenen Berechnungen von der gosamton rückgestreuten

Leistung ein Anteil von q = 1/(1+tan 2« ) nicht durch das Element

(3) abgelenkt, sondern in Einstrahlrichtung durchgelassen.Ist

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1"' O ^» AT O O Λ

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der Eigeiipolarisationaz-ustand zirkulär, d.h. £ = - 4-5°» so ist q = ο .

Fig 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungabeis-iel sur Abtrennung des rückgesbreuten Lichtes bei einem Sagnac-Interferometer oder bei magneto-optischer Strommessung: Aus einer Lichtquelle (6) fällt zirkulär polarisiertes Licht auf das Tor A eines optischen Viertores (5) (gegebenenfalls unter Einschaltung eines eines Viertelwellenlängenplättchens, falle eier /.uogangspolarisatioiiszustand der Lichtquelle linear ist). Aus d.-.n Toren B und C wird gleichsinnig zirkulär polarisiertes \icht in beido Enden· des Lichtwellcnleiters eingekoppelt. Falls gegensinnig zirkulär polarisierte Wellen bei B und G austreten, wird hinter einem der Tore ein Halbwellenlängen^lättchen (4-) angeordnet. Nach Umlauf durch den Wellenleiter treten beide primären Wellen im Tor D gleichsinnig zirkulär polarisiert auf, wähi^ud die von ihnen erzeugten sekundären Wellen gegensinnig zirkulär polarisiert zu den primären Wellen im Tor D auftreten. Durch ein Viertelwellenlängenplättchen (?) und einen Polarisator oder ein polarisierendes Prisma (3) können die beiden primären Wellen von den beiden sekundären Wellen getrennt werden. Durch eine Messung dor Phasenverschiebung zwischen den primären Wellen, die bei Rotation der Anordnung durch den Sagnac-Effekt auftritt, kann die Rotationsgeschwindigkeit bestimmt werden, wobei die abgetrennten sekundären Streuwellen die Messung nicht mehr beeinflussen können. Dasgleiche gilt in dem Falle, daß die Phasenverschiebung zwischen den beiden primären Wellen durch dein Faraday-Effekt hervorgerufen wird, wenn sich der Lichtwellenleiter in einem externen Magnetfeld befindet. Die zu messende Phasenverschiebung ist dann ein Maß für das Linienintegral der magnetischen Feldstärke längs des Lichtwellenleiters. Falls das Magnetfeld durch einen Strom hervorgerufen wird, kann die Phasenverschiebung als Maß für die Stromstärke benutzt v/erden. Der EinfluS der sekundären Wellen ist dabei wiedr eliminiert bzw. bei nicht ideal zirkulär Jo^pelbrechenden Lichtwellenleitern stark reduziert.

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13.8.81

Unterschriften der Abbildungen

Fig.1 Erfindungsgemäßes Ausführungsb^ispiel einer Anordnung zur Abtrennung rückgestreuten Lichtes

Fig.2 Erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Abtrennung rückgestreuten Lichtes bei Einstrahlung in beide Seiten des Lichtwellenleiters; Einsatzmöglichheit als faseroptisches Sagnac-Interferometer und aur magnetooptischen Strommessung

Bezeichnung dor Komponenten

(1) vorwiegend zirkulär doppelbrechonder Lichtvellenleiter

(2) Viertelwellenlängenplättchen odor äquivalentes, vorzugsweis« als Wellenleiter ausgebildetes Element

(3) Polarisator oder polarisierendes Prisma oder äquivalentes, vorzugsweise als Wellenleiter ausgebildetes Element

(4) Halbwellenlängenplättchen oder äquivalentes, vorzugsweise als V/ellenleiter ausgebildetes Element

(5) optisches Viertor

(6) Lichtquelle

ORiGiISJAL

Claims

Ansprüche:

13.3.81

.J Anordnung mit optischem Lichtwellenleiter (1), insbesondere optischer Monomodefaser, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung der Trennung zwischen der eingestrahlten, in Vorwärtsrichtung im Lichtwellenleiter laufenden Lichtwelle ("primäre Lichtwelle") und der von ihr durch Streuung oder interne Reflexion in Rückwärtsrichtung im Wellenleiter laufenden Lichtwelle ("sekundäre Lichtwelle") sowie zur gleichzeitigen Erzielung eines stabilen Polarisationszustandes der primären Welle ein um seine Längsachse verdrillter od.er auf andere V/eise vorwiegend zirkulär doppelbrechend gemachter Lichtwellenleiter (1) benutzt wird und als primäre Lichtwelle zirkulär polarisiertes Licht eingestrahlt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Lichtwellenleiter (1) ein Viertelwellenlängenplättchen (2) und ein Polarisator oder ein polarisierendes Prisma (3) odex» äquivalente, vorzugsweise als Wellenleiter ausgebildete Elemente angeordnet sind, dergestalt, daß das in den Lichtwellenleiter (1) eintretende Licht zirkulär polarisiert ist und die aus dem Lichtwellenleiter zurückkomnende,vorwiegend gegensinnig zirkulär polarisierte sekundäre Welle im Element (3) entweder absorbiert oder in eine andere als die Einstrahlrichtung abgelenkt wird«
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig in beide Enden des Lichtwellenleiters (1) gleichsinnig zirkulär polarisiertes Licht eingestrahlt wird, so daß die beiden primären Wellen nach Durchlaufen des Lichtwellenlei L-ers (1) ebenso gleich:-innig zirkulär polarisiert austreten, während die von ihnen erzeugten sekundären Lichtwellen beide im entgegengesetzt zirkulär polarisieren Zustand wie die primären Lichtwellen aus dem Lichtwellenleiter austreten und somit von den primären Lichtwellen getrennt v/erden können.

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erzeugten f

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·'+. Anordnung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß, falls zur Einkopplung in beide Enden des Lichtwellenleitars (1) nur gegensinnig zirkulär polarisierte Lichtwellen zur Verfügung stehen, vor einem Ende des Lichtwellenleiters (1) ein Halbwellenlangenplattchen (4-) oder ein äquivalentes Stück eines linear doppelbrechenden Lichtwellenleiters eingefügt v/ird, so daß die primären Lichtwellen im Lichtwellenleiter (1) gleichsinnig zirkulär polarisiert sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, da·.lurch gekennzeichnet, daß zur Trennung der primären Lichtwellen nach Durchlaufen des Lichtwellenleiters (1) und dir seltundären Lichtwellen ein Viertelwellenlängenplättchen (2) oder ein dazu äquivalenter linear doppelbrechender Lichtwellenloiter verwendet wird, so daß gegensinnig zirkulär polarisierte ',/eilen in senkrecht zueinander linear polarisierte '.-.fellen überführt v/erden und dann durch einen Polarisator oder ein polarisierendes Prisma O) oder ein äquivalentes, insbesondere als Wellenleiter ausgebildetes Element voneinander getrennt werden können.

6. Anordnung nach Anspruch 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (1) in vielen Windungen spulenartig aufgewickelt ist und die durch den Sagnac-Effekt hervorgerufene Phasenverschiebung der beiden den Lichtwellenleitcr in entgegengesetzter Richtung durchlaufenden primären Lichtwellen sur Messung der Rotationsgeschwindigkeit der Lientwellenleiterspule benutzt v/ird, während die sekundären v/ellen abgetrennt und eliminiort werden.

7. Anordnung nach Anspruch 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sich der Lichtwellenleiter (1) in einem externen, beispielsweise durch einen Strom erzeugten , Magnetfeld befindet und die durch den Faraday-Effekt hen^orgerufene Phasenverschiebung dir beiden den Lichtwellenleiter (1) in entgegengesetzter Richtung durchlaufenden primären Lichtwellen zur Messung des Linienintegrals 5^-d^ des Magnetfeldes längs des LieEtfcwellenleiters (1) und damit beispielsweise für Strommessungen benutzt wird, während die sekundären Wellen abgetrennt und eliminiert

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3 13.8.31

3. Anordnung nach. Anspruch 3 bis 7» dadurch, gekennzeichnet, daß zur Sin- und Auskopplung des Lichtes ein optisches Viertor (5) wie beispielweise ein metallischer oder dielektrischer Strahlteiler oder ein mit optischen Wellenleitern ausgeführtes Verzweigungsglied verwendet wird, dergestalt, daß das Licht einer Lichtquelle (6) , das in ein Tor A eingestrahlt wird, auf zwei Tore B₅O aufgeteilt wird und das aus beiden Enden des Lichtwellenleiters (1) austretende Licht in d-;ia vierton Tor D analysiert werdon kann.

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