ES2539007T3 - Sensor óptico que usa interferometría de baja coherencia - Google Patents
Sensor óptico que usa interferometría de baja coherencia Download PDFInfo
- Publication number
- ES2539007T3 ES2539007T3 ES05784123.1T ES05784123T ES2539007T3 ES 2539007 T3 ES2539007 T3 ES 2539007T3 ES 05784123 T ES05784123 T ES 05784123T ES 2539007 T3 ES2539007 T3 ES 2539007T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- interferometer
- reading
- difference
- length
- path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 81
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 title claims description 11
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 71
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 51
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 229910013321 LiB3O5 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 11
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 10
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012463 LiTaO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-M argininate Chemical compound [O-]C(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- VCZFPTGOQQOZGI-UHFFFAOYSA-N lithium bis(oxoboranyloxy)borinate Chemical compound [Li+].[O-]B(OB=O)OB=O VCZFPTGOQQOZGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000001314 profilometry Methods 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02023—Indirect probing of object, e.g. via influence on cavity or fibre
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02027—Two or more interferometric channels or interferometers
- G01B9/02028—Two or more reference or object arms in one interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02032—Interferometers characterised by the beam path configuration generating a spatial carrier frequency, e.g. by creating lateral or angular offset between reference and object beam
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02062—Active error reduction, i.e. varying with time
- G01B9/02064—Active error reduction, i.e. varying with time by particular adjustment of coherence gate, i.e. adjusting position of zero path difference in low coherence interferometry
- G01B9/02065—Active error reduction, i.e. varying with time by particular adjustment of coherence gate, i.e. adjusting position of zero path difference in low coherence interferometry using a second interferometer before or after measuring interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/266—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light by interferometric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
- G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
- G01J2009/028—Types
- G01J2009/0292—Fizeau; Wedge
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Un interferómetro de polarización (12), que tiene una diferencia en la longitud de la trayectoria, para proporcionar, tras recibir una luz de entrada (24), una señal de salida, comprendiendo el interferómetro de polarización: un polarizador de entrada (15) para descomponer dicha luz de entrada (24) en un primer y un segundo componentes ortogonales de polarización lineal dispuestos a lo largo de una primera (x) y una segunda (y) direcciones respectivamente; una única cuña birrefringente (13) en la cual dichos componentes de polarización se propagan a diferentes velocidades, estando orientada la cuña (13) a lo largo de la primera dirección (x); un polarizador de salida (16) para recombinar, después de la propagación en la cuña (13), los componentes de polarización; y una disposición óptica anamórfica (20) para confinar la luz de entrada (24) en la segunda dirección (y) y para retransmitir la luz de entrada (24) a través de la única cuña birrefringente (13) y el polarizador de salida (16) y hacia una localización de salida, en donde la luz de entrada (24) se considera procedente de una fuente puntual (27) al menos en la primera dirección (x); en donde no hay una disposición óptica de enfoque para enfocar la luz de entrada (24) en la primera dirección (x) entre la fuente puntual (27) y la localización de salida; con lo que dicho interferómetro (12), tras recibir dicha luz de entrada (24), proporciona, en la localización de salida, dicha señal de salida como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria.
Description
15
25
35
45
55
65
E05784123
09-06-2015
DESCRIPCIÓN
Sensor óptico que usa interferometría de baja coherencia
Campo de la invención
Esta descripción se refiere a un sensor óptico basado en interferometría de baja coherencia (LCI) para medir una cantidad física. En particular, se refiere a un sensor óptico basado en LCI basado en una disposición de interferómetros en tándem con un interferómetro de lectura de polarización.
Antecedentes de la técnica
El interferómetro se conoce como una herramienta de medición óptica muy precisa para medir una cantidad física mediante cambios inducidos por el mesurando en la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro. Cuando se usa una fuente de luz de banda estrecha, la longitud de coherencia de la fuente generalmente es mayor que la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro y, por lo tanto, la medición sufre una ambigüedad de fase 2π, debido a la naturaleza periódica de las franjas del interferograma, que pueden restringir muy severamente las aplicaciones de medición. El problema de ambigüedad en fase 2π se evita usado una fuente de luz con longitud de coherencia corta. En este caso, las franjas del interferograma se localizan estrechamente en una región con una diferencia en la longitud de la trayectoria de manera que la variación de la diferencia en la longitud de la trayectoria puede determinarse sin la ambigüedad 2π localizando el pico de la franja o el pico de la envolvente del interferograma. Este tipo de interferometría se conoce como interferometría de luz blanca o de baja coherencia (LCI).
Los sistemas ópticos basados en interferometría de baja coherencia han sido estudiados ampliamente y se han desarrollado satisfactoriamente en aplicaciones comerciales tales como tomografía de coherencia óptica (OCT) y perfilometría de baja coherencia (LCP), que se han convertido en herramientas de medición convencionales. Se obtiene información de una imagen en sección transversal bidimensional usando OCT o información de la profundidad de la superficie usando LCP formando un interferómetro entre las superficies de ensayo y de referencia y explorando la diferencia en la longitud de la trayectoria entre ellas a través de un intervalo de valores. Estos sistemas de medición óptica están dirigidos en su mayoría a aplicaciones de tipo laboratorio o similares cuando las condiciones medioambientales son una preocupación menor.
Los sistemas de detección óptica basados en LCI y dirigidos a aplicaciones industriales y otras aplicaciones de tipo distinto de laboratorio han emergido también como productos comerciales pero aún no son herramientas de medición convencionales y hay solo unos pocos proveedores comerciales. Para estos tipos de aplicaciones se requiere que la parte detectora del sistema de medición esté significativamente separada de la parte de acondicionamiento o lectura de señal. En este caso, el sensor óptico basado en LCI necesita dos interferómetros normalmente conectados con una fibra óptica: 1) el interferómetro de detección, que está sometido a la magnitud física que se va a medir y 2) el interferómetro de lectura que se usa para medir los cambios inducidos por el mesurando en la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de detección. Esta disposición denominada de interferómetros en tándem generalmente es más compleja que la de la configuración de un único interferómetro.
Es probable que los sensores ópticos dirigidos a aplicaciones industriales y otras aplicaciones de tipo distinto de laboratorio se expongan a condiciones medioambientales severas. Por lo tanto, es importante que el interferómetro de detección se diseñe para que sea sensible a un tipo de mesurando y que limite los efectos falsos de otros mesurandos. Debe producir también una relación constante e idealmente lineal entre la diferencia en la longitud de la trayectoria y el mesurando. De la misma manera, el interferómetro de lectura debe ser muy estable, es decir, su calibrado interno debe permanecer válido durante un largo periodo de tiempo. También debe proporcionar una lectura constante con una dependencia mínima de factores ambientales tales como temperatura, vibración etc. Estos requisitos industriales "obligatorios" añadidos a las restricciones económicas evitan que muchas de las tecnologías de detección óptica desarrolladas en los laboratorios alcancen el mercado de los sensores industriales y otros mercados distintos del laboratorio.
Ya se ha propuesto un número de sensores ópticos para medir una magnitud física. La Patente de Estados Unidos Nº 4.140.393 de Cetas, febrero 1979 y la Patente de Estados Unidos Nº 4.598.996 Taniuchi, julio 1986 desvelan el uso de diferentes cristales birrefringentes en una configuración de interferómetro de dos haces como el elemento detector para medir la temperatura. Usan cristales tales como LiTaO3, LiNbO3, BaTiO3 y SrxBa1-xNb2O6 para formar un interferómertro de detección de polarización y miden la intensidad de la luz en la salida del interferómetro, que varía sinusoidalmente debido a los cambios inducidos por la temperatura en la birrefringencia del cristal. Su sistema de detección óptica está basado en una fuente de luz de banda estrecha de manera que su técnica de medición sufre una ambigüedad de fase 2π y, por lo tanto, ofrece un intervalo de medición limitado.
La Patente de Estados Unidos Nº 5.255.068 de Emo et al., octubre 1993, usa cristales similares y una disposición de interferómetros de detección distinta de la de Cetas y Tanaiuchi para medir la temperatura, pero su sistema de
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
E05784123
09-06-2015
detección óptica aprovecha las propiedades de baja coherencia de la fuente de luz que usan. Sin embargo, el espectro de la fuente de luz, modulado de acuerdo con la birrefringencia dependiente de temperatura del cristal, se registra usando un espectrómetro dispersivo que se sabe que tiene un menor rendimiento óptico que un interferómetro. Puesto que la señal resultante se obtiene en el dominio de la frecuencia o de la longitud de onda en lugar de en el dominio del tiempo o espacial, usan un método de procesamiento de señales por Transformada de Fourier Discreta que puede consumir tiempo, sin mencionar el coste y complejidad de usar una configuración de espectrómetro dispersivo. Además, se sabe que los cristales mencionados anteriormente tienen una fuerte dependencia de su birrefringencia, lo que puede reducir gravemente la precisión del método de procesamiento de señales por transformada de Fourier.
También se conoce en la técnica el documento de Bosselmann y Ulrich titulado "High-accuracy position-sensing with fiber-coupled white-light interferometers" publicado en OFS’84, 5-7 septiembre, 1984, en el que describe el uso de un interferómetro de Michelson como interferómetro de lectura en una configuración basada en LCI. La diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de Michelson se explora desplazando uno de sus dos espejos y las franjas del interferograma se registran en la salida del interferómetro usando un único fotodetector. La localización del pico de la franja en el interferograma se determina a partir de los valores medidos tomados en diferentes posiciones exploradas del espejo móvil. Debido a sus piezas ópticas móviles, la estabilidad mecánica es el punto débil de este sistema, sin mencionar el problema de tener que medir la posición del espejo móvil con alta precisión.
La Patente de Estados Unidos Nº 5.392.117 de Belleville et al., febrero, 1995, la Patente de Estados Unidos Nº
5.349.439 de Graindorge et al., septiembre 1994 y el documento de Duplain et al. "Absolute Fiber-Optic Linear Position and Displacement Sensor" publicado en OSA Technical Digest Series, Vol. 16, 1997 describen el uso de un interferómetro de Fizeau para la medición de la diferencia en la longitud de la trayectoria de un interferómetro de detección. Su sistema de sensor óptico basado en LCI consiste en registrar las franjas del interferograma en la salida de un interferómetro de lectura de Fizeau usando una serie lineal de fotodetectores y localizar la posición del pico de la franja en el interferograma. El interferómetro de Fizeau, aunque no tiene partes móviles, está fabricado de una cuña con espacio de aire o una cuña óptica sólida que no es fácil de producir por que se requiere el uso de métodos de deposición de película fina muy complejos o el uso de métodos de fabricación y montaje de componentes ópticos con tolerancias severas respecto a espesor, alineación óptica, estabilidad del material y calidad óptica. Además, el interferómetro de Fizeau, aunque puede fabricarse con una baja finura, sigue siendo aún un interferómetro de múltiples haces en cuyo caso, la visibilidad de las franjas, cuando se usa en la configuración LCI, generalmente es menor que la de un interferómetro de dos haces.
La Patente de Estados Unidos Nº 4.814.604 y la Patente de Estados Unidos Nº 4.867.565 expedidas a Lequime, así como el documento de Mariller y Lequime titulado "Fiber-Optic White-Light birefringent temperature sensor" publicado en SPIE Proceedings, Vol. 798, 1987, desvelan el uso de un dispositivo de detección óptica basado en LCI que incluye un interferómetro de detección de polarización similar a la configuración desvelada en las Patentes de Cetas y Taniuchi. Su sistema de detección óptica basado en LCI consiste en registrar el patrón de franjas en la salida de un interferómetro de lectura de polarización usando una serie lineal de fotodetectores o un fotodetector único. Su interferómetro de lectura de polarización es un conjunto bastante complejo de diferentes elementos birrefringentes colocados entre dos polarizadores. Los elementos birrefringentes comprenden al menos una placa de cristal con dos prismas birrefringentes elementales apilados juntos a lo largo de una cara, de manera que forman un prisma de Wollaston o un prisma de Wollaston modificado. Estos elementos birrefringentes se montan en formas variadas del compensador de Babinet o el compensador de Soleil. Estos tipos de configuraciones producen dispositivos de montaje complejo y experimentan importantes inconvenientes. En su configuración más sencilla, el plano de localización de las franjas está dentro del prisma de Wollaston y está inclinado hacia la cara de salida del prisma de Wollaston. Esta situación requiere una óptica de corrección para formar una imagen de las franjas en la superficie del fotodetector. Sin embargo, la inclinación del plano de localización produce un error de enfoque residual en la superficie del fotodetector y, por lo tanto, conduce una reducción en el contraste de la franja a menos que la fuente de luz tenga un alto grado de coherencia espacial. Para evitar esta situación, Lequime propone algunas modificaciones en su configuración usando un segundo prisma de Wollaston y una placa de semionda acromática, pero a expensas de aumentar la complejidad del dispositivo.
Debido a la alta dispersión de birrefringencia del cristal usado en su interferómetro de detección (y posiblemente en el interferómetro de lectura) el interferograma puede distorsionarse severamente, comprometiendo por lo tanto la localización del pico de la envolvente o el pico de la franja. Proponen dos soluciones para superar este problema. Una solución consiste en realizar su interferómetro de lectura del mismo material birrefringente que el del interferómetro de detección. Tal solución es probable que aumente la sensibilidad del interferómetro de lectura a las influencias medioambientales y, por tanto, no se desea para aplicaciones de base industrial. Otra solución propuesta es usar una fuente de luz con un espectro más estrecho donde el efecto de dispersión pueda obviarse, pero esta solución es a expensas de ensanchar la región de la diferencia en la longitud de la trayectoria de las franjas, lo que reduce la precisión del pico de la envolvente o la localización del pico de la franja.
El documento de patente EP 1 278 050 desvela también un interferómetro de polarización.
E05784123
09-06-2015
Sumario
La invención proporciona un sistema de sensor óptico sencillo y robusto destinado a aplicaciones industriales y otras y basado en interferometría de baja coherencia usando la disposición de interferómetros en tándem, para medir una 5 cantidad física tal como, aunque sin limitación, la temperatura, la presión, la tensión, el desplazamiento.
La presente invención proporciona un interferómetro de polarización como se define en la reivindicación 1.
La invención proporciona también un sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem, basado en
10 interferometría de baja coherencia, para medir una cantidad física. El sistema comprende un sistema de iluminación que genera una intensidad de la luz caracterizada por una longitud de coherencia. El sistema comprende también un interferómetro de detección, que tiene una diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor mayor que la longitud de coherencia, para recibir la intensidad de la luz y generar una señal luminosa del sensor como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor, en el que la diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor
15 puede modificarse por una variación de la cantidad física. El sistema comprende también un interferómetro de lectura de polarización, que tiene una diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura y está basado en una configuración de interferómetro de dos haces, que recibe la señal luminosa del sensor y que genera, en una localización de salida y como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura, una señal luminosa de lectura, siendo el interferómetro de lectura de polarización el interferómetro de polarización de acuerdo
20 con la reivindicación 1.
Ventajosamente, la diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor del sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem comprende una trayectoria en un primer material birrefringente y la cuña birrefringente está fabricada de un segundo material birrefringente, en el que el primer y segundo materiales birrefringentes tienen
25 propiedades de dispersión similares, para proporcionar de esta manera un sistema de sensor óptico de dispersión compensada.
Ventajosamente, la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura del interferómetro de lectura de polarización comprende una diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura que varía espacialmente como una función de
30 un eje de lectura, la señal luminosa de lectura comprende una señal distribuida espacialmente a lo largo del eje de lectura y la localización de detección está distribuida espacialmente a lo largo del eje de lectura para proporcionar de esta manera un interferograma distribuido en la localización de detección.
Ventajosamente, el sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem comprende además una serie de
35 fotodetectores lineales situados en la localización de detección, para recibir el interferograma distribuido y generar una señal de fotodetector correspondiente como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura. El sistema comprende también una unidad de procesamiento de señales para determinar la cantidad física a partir de la señal del fotodetector, proporcionando de esta manera, con el interferograma distribuido mencionado anteriormente y la serie de fotodetectores lineales, un sistema de sensor óptico estático para la medición de la
40 cantidad física.
En un ejemplo no reivindicado, el sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem puede ser un interferómetro de exploración donde la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura varía como una función del tiempo por exploración como una función del tiempo y a lo largo del eje de lectura, una posición de la cuña
45 birrefringente. El sistema puede comprender además un único fotodetector situado en la localización del detector, para recibir la señal luminosa de lectura explorada y generar una señal de fotodetector correspondiente.
La invención también proporciona un método, basado en interferometría de baja coherencia, como se define por la reivindicación 24.
50 Ventajosamente, el método comprende además proporcionar una base de datos de calibrado que relaciona la diferencia de longitud en la trayectoria del sensor con la cantidad física.
Ventajosamente, la cuña birrefringente única del interferómetro de polarización comprende un cristal de MgF2. 55
Descripción de los dibujos
Para que la invención pueda entenderse fácilmente, las realizaciones de la invención se ilustran a modo de ejemplo en los dibujos adjuntos.
60 La Figura 1 es una vista esquemática de un sensor óptico, de acuerdo con una realización, con un interferómetro de detección que funciona en modo reflexión:
La Figura 2 es una vista esquemática de un sensor óptico, de acuerdo con la realización de la Figura 1, con un 65 interferómetro de detección que funciona en modo transmisión;
15
25
35
45
55
E05784123
09-06-2015
La Figura 3A es una vista esquemática de un interferómetro de lectura del sensor óptico de la Figura 1 o la Figura 2 con una lente cilíndrica;
La Figura 3B es una vista esquemática de un interferómetro de lectura del sensor óptico de la Figura 1 o la Figura 2 con un espejo cilíndrico;
La Figura 4 es una vista esquemática parcial del interferómetro de lectura del sensor óptico de la Figura 1 o de la Figura 2;
La Figura 5 es una vista esquemática parcial de un interferómetro de lectura de acuerdo con una realización alternativa;
La Figura 6 es un interferograma obtenido en la salida del sensor óptico de la Figura 1 o la Figura 2, cuando se usa con una fuente de luz eficaz que tiene una densidad espectral de potencia con forma gaussiana;
La Figura 7 es una vista esquemática de un interferómetro de lectura de acuerdo con un ejemplo no reivindicado;
La Figura 8 es un gráfico de la curva de dispersión de birrefringencia diferencial normalizada de un sensor óptico de acuerdo con una realización de la presente invención;
La Figura 9, curva (a), es un gráfico del interferograma obtenido con el interferómetro de lectura de polarización fabricado de una cuña de cristal de MgF2 y con un interferómetro de detección de polarización fabricado con una placa de cristal con corte x de LiB3O5, de acuerdo con una realización de la presente invención; y
La Figura 9, curva (b) es un gráfico del interferograma obtenido con el interferómetro de lectura de polarización fabricado de una cuña de cristal de MgF2 y con un interferómetro de detección de polarización basado en cristal de LiNbO3 de acuerdo con una realización de la presente invención.
Otros detalles de la invención y sus ventajas resultarán evidentes a partir de la descripción detallada incluida a continuación.
Descripción detallada
En la siguiente descripción de las realizaciones, las referencias a los dibujos adjuntos son a modo de ilustración de un ejemplo mediante el cual la invención se va a llevar a la práctica. Se entenderá que pueden hacerse otras realizaciones sin alejarse del alcance de la invención reivindicada.
Hay dos configuraciones básicas para la disposición de sensor óptico de interferómetros en tándem, que son las configuraciones de reflexión y trasmisión. El sensor óptico de la configuración de reflexión mostrada en la Figura 1 comprende un interferómetro de detección 10 usado en modo reflexión y que tiene su diferencia en la longitud de la trayectoria sensible a la cantidad física medida. Preferentemente, el interferómetro es un interferómetro de dos haces 26, o una buena aproximación de este tipo de interferómetro, tal como un interferómetro de Fabry-Perot de baja finura. Un conjunto de fibras ópticas 17 y un acoplador óptico 18 conectan el interferómetro de detección 10 a la fuente de luz 11 y al interferómetro de lectura 12. La luz 22 emitida por la fuente de luz se envía, mediante el acoplador óptico 18 y las fibras ópticas 17, hacia el interferómetro de detección 10. Dado un interferómetro de detección de división de amplitud de dos haces 10 con pérdidas iguales en los dos haces y suponiendo un campo óptico estacionario con un alto grado de coherencia espacial en la entrada del interferómetro de detección, la densidad espectral de potencia Is (v) en la salida del interferómetro de detección se modula espectralmente de acuerdo con la ley de interferencia espectral y se da mediante la siguiente ecuación:
donde v es la frecuencia de la luz, τs y δs (δs = c τs) son respectivamente el retraso en el tiempo relativo y la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de detección 10 que varían como una función de la magnitud del mesurando M, c es la velocidad de la luz al vacío, Ien(v) es la densidad espectral de potencia del flujo de luz en la entrada 23 del interferómetro de detección 10, Ks y θs son constantes numéricas que dependen del tipo de interferómetro de detección y su configuración (modo de reflexión o transmisión).
La luz en la salida del interferómetro de detección 10 se recoge por la misma fibra óptica 17 y se envía hacia el interferómetro de lectura 12. El flujo de luz 24 que sale de la fibra óptica 17 se alimenta al interferómetro de lectura 12 usando óptica de enfoque 20. El interferómetro de lectura 12 es un interferómetro de polarización estático basado en la configuración de interferómetro de dos haces, que tiene una variación de la longitud en la trayectoria distribuida espacialmente a lo largo de una dirección y que comprende una única cuña 13 fabricada de un cristal birrefringente que tiene, en una realización, baja dependencia de la frecuencia de su birrefringencia y baja dependencia de la
15
25
35
45
55
65
E05784123
09-06-2015
temperatura de su birrefringencia; un polarizador lineal 15 colocado delante de la cuña birrefringente 13, que descompone la luz no polarizada en dos componentes de polarización lineal ortogonales; y un analizador lineal 16 colocado detrás de la cuña birrefringente 13, con un eje de polarización orientado paralelo o perpendicular al eje de polarización del polarizador 15, que recombina los dos componentes de polarización lineales ortogonales de la luz transmitida en la salida de la cuña birrefringente 13 de manera que puedan interferir. El haz de luz 25 pasa a través del interferómetro de lectura y alcanza la superficie del dispositivo fotodetector 19. Una unidad de procesamiento de señal 21 analiza el interferograma obtenido a partir de la distribución de la intensidad de la luz medida por el dispositivo fotodetector 19 y determina la localización del pico de la envolvente o la localización del pico de la franja del interferograma y convierte esta localización en una diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de detección 10 y, en consecuencia, en el valor medido.
La Figura 2 representa la configuración de transmisión del sensor óptico. Comprende un interferómetro de detección 10 usado en el modo de transmisión y que tiene su diferencia en la longitud de la trayectoria sensible a la cantidad física medida. En una realización, el interferómetro es un interferómetro 26 de dos haces, o una buena aproximación de este tipo de interferómetro, tal como el interferómetro de Fabry-Perot de baja finura. Un conjunto de fibras ópticas 17 conecta el interferómetro de detección 10 a la fuente de luz 11 y al interferómetro de lectura 12. La ecuación (1) se cumple también para este tipo de configuración. Existen diferentes variantes de las configuraciones de reflexión y transmisión y no se dan en este documento, puesto que son evidentes para un experto en la materia.
En la Figura 3A y Figura 3B se ilustra una realización de la óptica de enfoque del interferómetro de lectura 12. La óptica de enfoque 20 es un sistema de formación de imágenes anamórficas simples fabricado de una única lente cilíndrica 20A o un espejo cilíndrico 20B. Este proyecta una imagen de la cara de salida 27 de la fibra óptica sobre la superficie de la serie de fotodetectores pero en la dirección vertical únicamente (dirección y en la figura). En la otra dirección, el haz de luz se dispersa sobre la longitud de la serie haciendo uso de la divergencia del haz de luz que sale de la fibra óptica. Es preferible que la cuña birrefringente 13, el analizador lineal 16 y el dispositivo fotodetector 19 estén unos cerca de otros pero a la vez alejados de la entrada de la fibra óptica (no mostrada explícitamente en las Figuras 3A y 3B) en esta condición y limitando el ángulo de la cuña birrefringente a pequeños valores (como se analizará posteriormente), la división del haz de luz en la superficie del fotodetector y debido a la doble refracción en la cuña birrefringente se mantiene muy pequeña y no reduce significativamente la visibilidad de las franjas. Otra ventaja de esta configuración es que el tamaño del haz de luz en la entrada del interferómetro de lectura 12 es bastante pequeño en comparación con la cuña birrefringente 13, de manera que el haz de luz de entrada puede verse como una buena aproximación de esta fuente puntual, al menos en la dirección x. Se sabe bien a partir de la teoría de interferencia que las franjas no están localizadas con una fuente puntual y, por tanto, la visibilidad de las franjas no se ve afectada por el doble efecto de refracción en la cuña. Para los expertos en la material, es obvio que hay pluralidades de sistemas de formación de imágenes anamórficas diferentes que son distintos que los dos descritos en este documento que pueden usarse en el interferómetro de lectura 12.
La Figura 4 muestra un diagrama de una realización del interferómetro de lectura 12. Para facilidad de comprensión, la cuña está orientada de manera que su primera superficie está situada en paralelo al plano x-y y su borde está en paralelo al eje y de la figura. El espesor d(x) de la cuña 32 varía como una función lineal de la posición del eje x de la siguiente manera:
donde W es el ángulo de la cuña 33 y d0 es el espesor de la cuña en la posición x= 0. La cuña 13 está fabricada de un cristal que presenta anisotropía óptica; es decir, la velocidad de la luz a través del cristal depende de la dirección de propagación y de la dirección de vibración. En una realización, el cristal de la cuña tiene una de sus secciones principales paralela a la superficie delantera de la cuña 35 y tiene uno de los ejes de vibración principales 14 de esa sección principal perpendicular al borde 31 de la cuña 13. Con tal orientación, los ejes de vibración principales y por tanto los índices principales del cristal birrefringente corresponden a los ejes x, y y z de la Figura 4. La cuña 13 preferentemente está fabricada de un cristal uniaxial con índices de refracción principales ne y no. Sin perder la generalidad, los índices de refracción en la dirección x e y se seleccionan arbitrariamente como nx≡ne y ny = nz ≡ no, de manera que la birrefringencia del cristal es B = (ne -no) = (nx -ny).
El polarizador lineal 15 tiene su eje de transmisión 30 preferentemente orientado a un ángulo P = imagen3 45 grados con respecto al eje de vibración principal mencionado anteriormente que corresponde al eje x de la figura. El analizador lineal 16 tiene su eje de transmisión 34 preferentemente orientado paralelo o perpendicular al eje de transmisión 30 del polarizador 15, de manera que su ángulo de orientación preferentemente es A =P o A =P ± 90 grados.
El flujo de luz 24 recibido desde el interferómetro de detección 10 se alimenta al interferómetro de lectura 12 y se polariza linealmente a un ángulo P con respecto al eje x. Una vez que entra por la cara delantera de la cuña birrefringente, la luz polarizada linealmente se descompone en componentes de polarización ortogonales x e y que se propagan con diferentes velocidades de fase debido a la diferencia en los índices de refracción ne y no considerando solo la luz normalmente incidente, la diferencia en la longitud de la trayectoria δr y, en consecuencia, el retraso en el tiempo relativo τr entre los dos componentes ortogonales x e y en la superficie trasera de la cuña se da
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
E05784123
09-06-2015
mediante la siguiente ecuación:
que muestra la dependencia lineal de δr (y τr) con la posición x. Puede apreciarse el hecho de que dado un error en el espesor de cuña Δd debido a las limitaciones inherentes en las tolerancias de fabricación óptica, el error en la diferencia en la longitud en la trayectoria relativo Δδ es igual a B Δd, mientras que el de un interferómetro de Fizeau es igual a 2 Δd. En la práctica esto significa que, dado un límite aceptable del error en la diferencia en la longitud de la trayectoria, el límite de tolerancia en el espesor impuesto para la cuña birrefringente es aproximadamente dos órdenes de magnitud mayor que el de la cuña de un interferómetro de Fizeau. Por lo tanto, la cuña birrefringente es mucho más fácil de producir que la cuña de Fizeau. Esto mismo es cierto si se compara la tolerancia de fabricación del ángulo de la cuña birrefringente con el de la cuña de Fizeau.
La Figura 5 muestra otra realización de la cuña birrefringente. Una placa birrefringente 60 con espesor 61 h, preferentemente fabricada del mismo material de cristal que la cuña 13, está situada delante o detrás de la cuña birrefringente 13. Esta placa birrefringente 60 se usa para aumentar o disminuir el punto medio del intervalo operativo de la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de lectura. El cristal de la placa está orientado para tener dos de sus tres ejes principales de vibración 62 paralelos a la superficie de la placa. En el caso donde la placa 60 está hecha de un cristal uniaxial, sus ejes de vibración principales x e y, como se ha definido anteriormente, son paralelos a la superficie de la placa y su orientación en este plano puede ajustarse a dos posiciones: una en la misma orientación y una en la orientación transversal con respecto a los ejes de vibración principales cristalinos de la cuña birrefringente 13. En el caso de que la placa 60 y la cuña 13 se fabriquen del mismo cristal uniaxial, la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de lectura es:
La ecuación anterior muestra que la adición de una placa birrefringente de espesor h proporciona un medio sencillo para aumentar o disminuir el punto medio del intervalo operativo de la diferencia en la longitud de la trayectoria sin tener que usar una cuña diferente. La placa birrefringente 60 puede unirse directamente a la cuña birrefringente 13 o puede separarse de esta de manera que pueda cambiarse o retirarse fácilmente.
La elección del cristal birrefringente de la cuña es muy importante y está basada en la combinación óptica de tres propiedades del cristal: la magnitud de la birrefringencia, la dispersión o la dependencia de la frecuencia de la birrefringencia y la dependencia de la temperatura de las propiedades del cristal. Dado un intervalo de diferencia en la longitud de la trayectoria adecuado para la aplicación de detección, la birrefringencia B del cristal debe ser suficientemente grande por lo demás para que la cuña birrefringente forme un componente voluminoso con un ángulo de cuña grande. Por otro lado, la dispersión de la birrefringencia debe permanecer pequeña puesto que puede distorsionar severamente el interferograma. La distorsión depende principalmente de la magnitud de la segunda derivada de longitud de onda de la birrefringencia ∂2B / ∂λ2. Es obvio que la dependencia de la temperatura ∂δr/∂T de la diferencia en la longitud de la trayectoria de la cuña debe ser también pequeña. La ecuación (3) muestra que ∂δr/∂T depende de la dependencia de la temperatura ∂B/∂T de la birrefringencia y de la dependencia de la temperatura ∂d/∂T del espesor de la cuña. Se puede definir un coeficiente de temperatura normalizado χ para la dependencia de la temperatura de la diferencia en la longitud de la trayectoria de la siguiente manera:
donde α es el coeficiente de expansión térmica (1 / d ∂d /∂T) del cristal en la dirección perpendicular al plano x-y de la Figura 4. Se ha encontrado que los cristales de fluoruro de magnesio (MgF2) y cuarzo (SiO2) son los cristales preferidos, siendo los primeros los más preferidos. La Tabla 1 da las propiedades principales de estos dos cristales, para comparación, con las propiedades del cristal de niobato de litio (LiNbO3) que se ha usado en la técnica anterior (las propiedades se dan a temperatura ambiente y una región de longitud de onda de 800 nm).
TABLA 1
- Cristal
- B ∂2B/∂λ2 χ
- MgF2
- 0,012 1,1 x 10 -9/ nm2 -4,7 x 10 -5/ ºC
E05784123
09-06-2015
- SiO2
- 0,009 2,1 x 10 -9/ nm2 -12,7 x 10 -5/ ºC
- LiNbO3
- -0,079 -66,6 x 10 -9/ nm2 -51,3 x 10 -5/ ºC
- LiB3O5 (corte x)
- 0,014 1,3 x 10 -9/ nm2 -45,5 x 10 -5/ ºC
Aunque LiNbO3 tiene una mayor birrefringencia que MgF2 y SiO2, la dependencia de temperatura y longitud de onda de su birrefringencia es bastante alta y, por lo tanto, un interferómetro de lectura diseñado con este cristal tendría severos inconvenientes. (El cristal de LiB3O5 (corte x) se analiza en una sección posterior).
5 Dada un interferómetro de lectura fabricado de una cuña birrefringente 13 de MgF2 con un intervalo de diferencia en la longitud de la trayectoria de aproximadamente 40 000 nm que en la práctica es adecuado para la mayor parte de aplicaciones, y usando una serie de fotodetectores de 25 mm de longitud, se obtiene un ángulo de cuña de aproximadamente 7 grados. Tal ángulo produce una división del haz de luz bastante pequeña (menor de 4
10 micrómetros) debido a una doble refracción en la salida de la cuña birrefringente 13 y, por lo tanto, no reduce significativamente la visibilidad de las franjas del interferograma.
Suponiendo que la longitud de coherencia de la fuente de luz es mucho menor que la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de detección 12 y con la aproximación a la fuente puntual mencionada anteriormente, 15 el patrón de interferencia (denominado interferograma) registrado por la serie de fotodetectores en la salida del
interferómetro de lectura que representa la distribución de la intensidad de la luz Ir (δr) frente a la diferencia en la longitud de la trayectoria δr, puede expresarse por la siguiente fórmula derivada de la ley de interferencia general para campos ópticos estacionarios (véase L. Mandel y E. Wolf, Optical coherence and quantum optics, Cambridge University Press, 1995, páginas 159-170):
20
donde γ11 es el grado complejo de autocoherencia de las vibraciones de luz en el interferómetro de lectura y γ12 es el grado complejo de coherencia mutua de las vibraciones de luz en el interferómetro de lectura y de detección, Re{ }
25 denota la parte real de la cantidad compleja γ, Io es la intensidad total de la fuente de luz eficaz definida posteriormente en este documento. Ks, Kr y θs, θr son constantes numéricas que dependen de la configuración del interferómetro de detección y de lectura, respectivamente. Con el uso de las siguientes formas generales para γ:
donde vo es la frecuencia media de la fuente de luz eficaz, | | denota el módulo complejo y arg{ } el argumento complejo del valor complejo γ, el interferograma puede expresarse de la siguiente forma:
35 La Ecuación (8) muestra que las franjas del interferograma en la salida del interferómetro de lectura 12 son la suma de dos señales de franja de amplitud modulada. Estas dos señales de franja tienen una portadora del coseno de la frecuencia vo, una función de fase α y una función envolvente |γ|. La función envolvente a menudo se denomina función envolvente de visibilidad o función envolvente de coherencia que es una medida de la visibilidad de franja
40 del interferograma.
E05784123
09-06-2015
De acuerdo con el teorema de Wiener-Khintchine tenemos:
es la densidad espectral de potencia normalizada de la fuente de luz eficaz y
10 es la intensidad total de la fuente de luz eficaz. Esta última se define por la densidad espectral eficaz Ief (v) de la fuente de luz que incluye la dependencia de la longitud de onda de la sensibilidad del fotodetector y la dependencia de la longitud de onda de las pérdidas de transmisión y pérdidas de reflexión de los componentes del sensor óptico. La Ecuación (9) muestra que el grado complejo de autocoherencia γ11 o el grado complejo de coherencia mutua γ12 y
15 la densidad espectral de potencia normalizada de la fuente de luz eficaz P(v) forman un par de transforma de Fourier. Por lo tanto, la envolvente y la fase de las franjas del interferograma dependen del espectro de la fuente de luz. En la práctica se observa que α y|γ| son funciones que varían lentamente de la diferencia en la longitud de la trayectoria en comparación con la portadora del coseno. Suponiendo que P(v) es una gaussiana conformada dada por:
20
donde Δv es la anchura máxima en el ancho de banda semimáximo, entonces la Ecuación (8) puede evaluarse analíticamente, dando:
La Figura 6 muestra un interferograma típico obtenido en la salida del interferómetro de lectura 12 con una fuente de luz eficaz que tiene una densidad espectral de potencia con forma gaussiana. La curva de línea continua 70 30 representa las franjas medidas mientras que las curvas de línea discontinua 71 representan la envolvente de las franjas que, obviamente no es una señal observable directamente. El interferograma muestra dos paquetes de franjas: en uno primero, denominado en lo sucesivo en este documento el paquete de franjas cero 72, con pico en una posición 74 donde la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de lectura es igual a cero y un segundo, denominada en lo sucesivo en este documento el paquete de franjas del mesurando 73, con pico en una 35 posición 75 donde la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de lectura 12 es igual a la del interferómetro de detección 10, es decir δr= δs. Para el siguiente análisis, solo se retendrá el paquete de franjas medido como el único de interés para la aplicación de detección. Puesto que la densidad espectral de potencia normalizada P(v) es una función real, las Ecuaciones (7) y (9) con las propiedades de la transformada de Fourier muestran que la función envolvente |γ12| es simétrica alrededor de δr= δs y α12(0) es igual a cero. Por lo tanto, las 40 franjas están centrados con su envolvente de manera que la posición del pico de la franja 76 o que el pico de la envolvente 77 del paquete de franjas proporcionan un valor no ambiguo de la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de detección y, por lo tanto, sobre el valor del mesurando. Sin embargo, se observa que en comparación con la función de la franja, la envolvente es una función que varía lentamente en la diferencia en la longitud de la trayectoria y, por lo tanto, la localización del pico de la franja generalmente es un método de
45 detección más sensible que el método del pico de la envolvente.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
E05784123
09-06-2015
La Figura 7 muestra un ejemplo no reivindicado para el interferómetro de lectura 12. Un mecanismo de exploración 90 mueve la cuña birrefringente 13 en una dirección transversal al haz de luz 93. A medida que la cuña 13 se desplaza delante del haz 93, la intensidad de la luz se registra mediante un sensor óptico único 92. Usando una óptica de enfoque apropiada 91, el tamaño transversal 94 del haz de luz 93 en la posición de la cuña puede hacerse suficientemente pequeño para que la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de lectura 12 no varíe significativamente respecto al tamaño del haz. Con este interferómetro de lectura de polarización de exploración 12, el interferograma se forma en el dominio del tiempo en lugar de en el dominio del espacio. Puesto que la exploración mecánica no proporciona una alta resolución temporal, tal interferómetro de exploración generalmente está restringido a aplicaciones de mediciones estáticas o casi estáticas. Sin embargo, tiene distintas ventajas, entre otras, una capacidad de producción óptica mayor y el hecho de que la detección óptica puede diseñarse alrededor de las regiones de longitud de onda de 1300 nm o 1550 nm usadas en telecomunicación por fibra óptica y beneficios a partir de la baja absorción de las fibras ópticas y la baja dispersión de los materiales birrefringentes en estas regiones espectrales. Se sabe que una serie de fotodetectores para la región de longitud de onda 1300 o 1550 nm tiene un precio prohibitivo para hacer rentable a la solución con sensores ópticos para aplicaciones industriales. Por otro lado, los detectores únicos, además de las fuentes de luz y los componentes ópticos desarrollados para la industria de las telecomunicaciones con fibra óptica, están fácilmente disponibles a un coste relativamente bajo. Otra ventaja comparativa con respecto al interferómetro de Michelson de exploración bien conocido, es que este interferómetro de lectura de polarización de exploración 12 no requiere un mecanismo de exploración de alta precisión, como puede verse a partir de la ecuación (3).
Haciendo referencia de nuevo a la Figura 4, la serie de fotodetectores 19 está situada en una dirección paralela al eje x de manera que cada píxel o fotodiodo de la serie corresponde a un valor conocido en la posición x. La diferencia en la longitud de la trayectoria δr del interferómetro de lectura está calibrada para un conjunto de valores de posición x en el eje x. El calibrado puede realizarse usando diferentes métodos tales como, aunque sin limitación, una técnica de transmisión espectrofotométrica bien conocida o con un interferómetro de referencia explorable. La señal de la serie de fotodetectores se adquiere a una tasa de lectura ajustable. Cada exploración de la serie proporciona una señal eléctrica representativa de la señal del interferograma del mesurando distribuida espacialmente como se da por el último término de la Ecuación (8). Esta señal eléctrica se muestrea digitalmente por la unidad del procesador de señales 21 que busca la posición x del pico de la franja o del pico de la envolvente de la señal del interferograma. Una vez que esta posición x se resuelve, la unidad de procesamiento de señales 21 calcula, usando los datos de calibrado del interferómetro de lectura, la diferencia en la longitud de la trayectoria correspondiente del interferómetro de lectura 12 y, de esta manera, la del interferómetro de detección 10. Posteriormente este valor se traslada al valor del mesurando usando los datos de calibrado del interferómetro de detección. Es obvio que pueden aplicarse enfoques similares para el diseño del interferómetro de lectura de polarización de exploración 12 de la Figura 7, por lo tanto los siguientes análisis se restringirán al diseño del interferómetro estático.
Una de las tareas más importantes de la unidad de procesamiento de señales es recuperar con precisión la posición x del pico de la franja o del pico de la envolvente de la señal del interferograma del mesurando recibida desde la serie de fotodetectores 19. El ruido en el patrón fijo inherente a cualquier interferómetro estático se retira de la señal del interferograma muestreado mediante una corrección de la medida inicial apropiada. El ruido en el patrón fijo principalmente se determina por la limpieza de los componentes ópticos, en particular la cuña birrefringente 13 y por la sensibilidad de no uniformidad de los fotodiodos individuales de la serie de fotodetectores 19. Después, tal señal corregida en su medida inicial se filtra digitalmente en el dominio del espacio o en el dominio de la frecuencia para reducir las aberraciones residuales y el ruido dinámico en la señal corregida en su medida inicial. Se retira también el componente de frecuencia cero y baja de la señal corregida para medida inicial. La señal restante denominada en lo sucesivo en este documento la señal del interferograma corregida, Icorr, representa los componentes oscilatorios del interferograma y, por tanto, tenemos
Esta señal, representativa de la señal del paquete de franjas del mesurando 73 de la Figura 6 que es menor en su componente DC, tiene que procesarse adicionalmente para extraer el valor de la posición x del pico de la franja o el del valor del pico de la envolvente. En primer lugar se realiza una rutina sencilla de búsqueda para encontrar el pico para localizar el pico de la franja. Después se realiza un ajuste por mínimos cuadrados polinómico alrededor del pico de la franja para determinar con precisión la localización del pico de la franja. Este método tiene la ventaja de ser muy sencillo de implementar y no requiere una potencia de cálculo significativa por parte de la unidad de procesamiento de señales.
Aunque en teoría el método de pico de la envolvente ofrece menos resolución que el método de pico de la franja, puede ser ventajoso en algunas condiciones localizar el pico de la envolvente en lugar del pico de la franja. Para este fin, la función envolvente tiene que extraerse de la señal del interferograma corregida y los que están familiarizados con las señales de comunicación pueden reconocer las similitudes entre las características de la señal
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
E05784123
09-06-2015
de interferograma corregida y aquellas encontradas en las señales de comunicación con amplitud modulada. Por lo tanto, las técnicas de demodulación de amplitud bien conocidas por detección de la envolvente pueden implementarse fácilmente usando métodos de procesamiento de señal digital. Un objetivo de esta invención es proporcionar medios para localizar el pico de la envolvente del paquete de franjas del mesurando. En primer lugar, la función envolvente se extrae de la señal del interferograma corregida usando, por ejemplo, el método de transformada de Hilbert o el método de filtración de paso bajo cuadrático, ya sea en el dominio del espacio o en el dominio de la frecuencia. Después se realiza un ajuste por mínimos cuadrados polinómico alrededor del pico de la envolvente para determinar con precisión la localización del pico de la envolvente. Tales métodos de procesamiento de señal digital requieren que la señal del interferograma se muestree a la tasa Nyquist o superior. Hoy en día, una serie lineal de fotodetectores de alta densidad es de uso común, por lo que este requisito se satisface fácilmente en la práctica.
Cuando el interferómetro de detección (y/o de lectura) contiene medios de dispersión, la diferencia en la longitud de la trayectoria ya no es constante con respecto a la frecuencia. Una dispersión de alto orden pude producir un ensanchamiento significativo y asimétrico de la envolvente del interferograma, una disminución de la visibilidad de la franja y un desplazamiento de fase adicional entre la envolvente y las franjas. Si no se corrige apropiadamente, estos efectos perjudiciales pueden reducir severamente la precisión de los métodos de detección del pico de la franja o del pico de la envolvente. Se ha sugerido en la técnica anterior usar un interferómetro de lectura 12 fabricado del mismo material que el interferómetro de detección 10. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, esta configuración no es deseable. Una configuración mucho mejor es usar un material birrefringente que tenga términos de dispersión similares (es decir, términos de dispersión lineales y de orden superior) que los del interferómetro de detección 10, pero sin su sensibilidad al mesurando. En el caso de los interferómetros de detección y lectura de polarización, hay pares de cristales birrefringentes que tienen una dispersión similar pero uno de los cristales tiene una baja sensibilidad al mesurando. Por lo tanto, un objetivo de esta invención es proporcionar un método de compensación de dispersión basado en las propiedades de dispersión del interferómetro de lectura y detección. Por ejemplo, el cristal de MgF2 del interferómetro de lectura puede emparejarse con el cristal de triborato de litio (LiB3O5). Este cristal biaxial puede usarse como un interferómetro de detección de temperatura de polarización. Su coeficiente de temperatura se compara muy bien con otros cristales usados para este fin en la técnica anterior (véase la Tabla 1). Con el convenio nz > ny > nx para los índices principales del cristal birrefringente, la birrefringencia del cristal de LiB3O5 para la orientación con corte x (es decir, los ejes de vibración principales y y z son paralelos a la superficie de la placa del cristal) es por tanto B ≡ (nz -ny). Con tal orientación, los términos de dispersión de birrefringencia de este cristal son similares a los del cristal de MgF2. Esto se aprecia mejor mediante la representación de la curva de la diferencia de los términos de dispersión de birrefringencia entre estos dos cristales. La Figura 8 muestra la curva de dispersión de birrefringencia diferencial normalizada ΔB en el intervalo de la frecuencia de interés para MgF2 (Br) y LiB3O5 con corte x (Bs) para el par de cristales. Δb se define de la siguiente manera:
donde B(v) representa la función de birrefringencia dependiente de la frecuencia del interferómetro de lectura (subíndice r) y de detección (subíndice s). Puede verse que ΔB varía en menos del 0,5 % en el intervalo de frecuencia de interés. Una variación pequeña de este tipo no produce ningún cambio significativo en la señal del interferograma.
La Figura 9 muestra la curva de la señal del interferograma medida (curva (a)) obtenida con un interferómetro de lectura de polarización fabricado de una cuña de cristal de MgF2 y con un interferómetro de detección de polarización fabricado de una placa de cristal con corte x de LiB3O5. La curva (b) es la curva de la señal del interferograma del mesurando obtenida con el mismo interferómetro de lectura pero con el cristal de LiNbO3 usado en la técnica anterior. En la Figura 9 no se muestra el hecho de que el pico de la franja del cristal con corte x de LiB3O5 permanece casi en la misma posición que el pico de la envolvente mientras varía la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de detección. Por otro lado, con el cristal de LiNbO3, las franjas parecen moverse dentro de la envolvente mientras varía la diferencia en la longitud de la trayectoria del interferómetro de detección. Puede verse también que la envolvente en este caso es más ancha y que el contraste es menor. Es evidente que el cristal con corte x de LiB3O5 es una mejor opción. Otro objetivo de esta invención es proporcionar un interferómetro de detección de temperatura de polarización basado en cristal de LiB3O5 con corte x. Pueden realizarse diversas configuraciones de reflexión y transmisión de este interferómetro como se describe en el documento de Mariller y Lequime y no se dan aquí puesto que son evidentes para los expertos en la materia.
Claims (20)
- 5152535455565REIVINDICACIONES
- 1.
- Un interferómetro de polarización (12), que tiene una diferencia en la longitud de la trayectoria, para proporcionar, tras recibir una luz de entrada (24), una señal de salida, comprendiendo el interferómetro de polarización:
un polarizador de entrada (15) para descomponer dicha luz de entrada (24) en un primer y un segundo componentes ortogonales de polarización lineal dispuestos a lo largo de una primera (x) y una segunda (y) direcciones respectivamente; una única cuña birrefringente (13) en la cual dichos componentes de polarización se propagan a diferentes velocidades, estando orientada la cuña (13) a lo largo de la primera dirección (x); un polarizador de salida (16) para recombinar, después de la propagación en la cuña (13), los componentes de polarización; y una disposición óptica anamórfica (20) para confinar la luz de entrada (24) en la segunda dirección (y) y para retransmitir la luz de entrada (24) a través de la única cuña birrefringente (13) y el polarizador de salida (16) y hacia una localización de salida, en donde la luz de entrada (24) se considera procedente de una fuente puntual (27) al menos en la primera dirección (x); en donde no hay una disposición óptica de enfoque para enfocar la luz de entrada (24) en la primera dirección (x) entre la fuente puntual (27) y la localización de salida; con lo que dicho interferómetro (12), tras recibir dicha luz de entrada (24), proporciona, en la localización de salida, dicha señal de salida como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria. -
- 2.
- El interferómetro de polarización de la reivindicación 1, en el que dicha cuña birrefringente única comprende un cristal de MgF2.
-
- 3.
- El interferómetro de polarización de la reivindicación 2, en el que dicha diferencia en la longitud de la trayectoria comprende una diferencia en la longitud de la trayectoria que varía espacialmente como una función de un eje de lectura a lo largo de la primera dirección (x) y en el que dicha señal de salida comprende una señal distribuida espacialmente a lo largo de dicho eje de lectura y adicionalmente en el que la localización de salida está distribuida espacialmente a lo largo de dicho eje de lectura, para proporcionar de esta manera un interferograma distribuido en la localización de salida.
-
- 4.
- Un sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem, basado en interferometría de baja coherencia, para medir una cantidad física, comprendiendo el sistema:
un sistema de iluminación (11) que genera una intensidad de la luz (22) caracterizado por una longitud de coherencia; un interferómetro de detección (10), que tiene una diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor mayor que dicha longitud de coherencia, para recibir la intensidad de la luz (22) y generar una señal luminosa del sensor como una función de dicha diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor, en donde dicha diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor puede modificarse mediante una variación de la cantidad física; y un interferómetro de lectura de polarización (12) de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo dicho interferómetro de lectura de polarización una diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura y estando basado en una configuración del interferómetro de dos haces, recibir la señal luminosa del sensor y generar, en una localización de salida y como función de dicha diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura, una señal luminosa de lectura. -
- 5.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 4, en el que dicha diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor comprende una trayectoria en un primer material birrefringente y dicha cuña birrefringente está hecha de un segundo material birrefringente diferente de dicho primer material birrefringente, y en el que dichos primero y segundo materiales birrefringentes tienen propiedades de dispersión similares, para proporcionar de esta manera un sistema de sensor óptico de dispersión compensada.
-
- 6.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 4, en el que dicha diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura del interferómetro de lectura de polarización comprende una diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura que varía espacialmente como una función del eje de lectura a lo largo de la primera dirección (x).
-
- 7.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 6, en el que dicha señal luminosa de lectura comprende una señal distribuida espacialmente a lo largo de dicho eje de lectura y en el que la localización de detección está distribuida espacialmente a lo largo de dicho eje de lectura, para proporcionar de esta manera un interferograma distribuido en la localización de detección.
-
- 8.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 7, en el que dicha disposición óptica anamórfica comprende uno de una lente cilíndrica y un espejo cilíndrico para confinar a lo largo de dicho eje de lectura dicho interferograma distribuido.
12 5152535455565 -
- 9.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 7, que comprende además una fibra óptica para retransmitir la señal luminosa del sensor desde el interferómetro de detección hasta el interferómetro de lectura de polarización.
-
- 10.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 9, que comprende además una fibra óptica para retransmitir la intensidad de la luz desde el sistema de iluminación hasta el interferómetro de detección.
-
- 11.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 7, que comprende además una serie de fotodetectores situados en la localización de detección, para recibir dicho interferograma distribuido y generar una señal de fotodetector correspondiente como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura.
-
- 12.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 11, que comprende además una unidad de procesamiento de señales para determinar la cantidad física a partir de la señal de fotodetector variable, proporcionando de esta manera un sistema de sensor óptico para la medición de dicha cantidad física.
-
- 13.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 12, en el que dicha unidad de procesamiento de señales comprende un software embebido para determinar un máximo de la variación de la señal del fotodetector, para obtener así dicha cantidad física a partir de la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura correspondiente a este máximo.
-
- 14.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de la reivindicación 13, en el que dicho software embebido comprende una base de datos de calibrado en la que se almacena una relación entre una serie de valores de dicha cantidad física y su diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor correspondiente.
-
- 15.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de las reivindicaciones 7 o 14, en el que dicha diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor comprende una trayectoria en un primer material birrefringente y dicha cuña birrefringente está hecha de un segundo material birrefringente y en el que dichos primer y segundo materiales birrefringentes tienen propiedades de dispersión similares.
-
- 16.
- El sistema de sensor óptico de interferómetros en tándem de las reivindicaciones 5 o 15, en el que dicho primer material birrefringente comprende LiB3O5 con orientación de corte x y el segundo material birrefringente comprende MgF2.
-
- 17.
- Un método, basado en interferometría de baja coherencia, para medir una cantidad física, comprendiendo el método:
proporcionar un sistema de iluminación (11) para generar una intensidad de la luz (22) caracterizada por una longitud de coherencia; proporcionar un interferómetro de detección (10) para recibir la intensidad de la luz (22) y generar una señal luminosa del sensor, que tiene una diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor que es sensible a la cantidad física de tal manera que puede modificarse mediante una variación de la cantidad física y que es mayor que dicha longitud de coherencia; proporcionar un interferómetro de lectura de polarización (12) que tiene una diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura y que está basado en una configuración de interferómetro de dos haces, comprendiendo dicho interferómetro de lectura de polarización (12) un polarizador de entrada (15) para descomponer la señal luminosa del sensor en un primer y un segundo componentes de polarización ortogonales lineales dispuestos a lo largo de una primera (x) y una segunda (y) dirección, respectivamente, una única cuña birrefringente (13) en la que dichos componentes de polarización se propagan a diferente velocidad, estando orientada la cuña (13) a lo largo de la primera dirección (x), un polarizador de salida (16) para recombinar después de la propagación en la cuña (13) los componentes de polarización y una disposición óptica anamórfica (20) para confinar la señal luminosa del sensor en la segunda dirección (y) y para retransmitir la señal luminosa del sensor a través de la única cuña birrefringente (13) y el polarizador de salida (16) y hacia una localización de salida, en donde la señal luminosa del sensor se considera procedente de una fuente puntual (27), al menos en la primera dirección (x), en donde no hay una disposición óptica de enfoque para enfocar la señal luminosa del sensor en la primera dirección (x) entre la fuente puntual (27) y la localización de salida; proporcionar, en una localización de detección, un fotodetector (19); retransmitir la intensidad de la luz desde el sistema de iluminación (11) al interferómetro de detección (10), en donde dicho interferómetro de detección (10) genera la señal luminosa del sensor como una función de su diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor; retransmitir dicha señal luminosa del sensor, usando dicha disposición óptica anamórfica (20) a través del polarizador de entrada (15), la cuña birrefringente (13) y el polarizador de salida (16) y hacia dicha localización de salida y generando, en dicha localización de detección por recombinación de dichos componentes de polarización, una señal luminosa de lectura como una función de dicha diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura;13detectar, con dicho fotodetector (19), dicha señal luminosa de lectura; y generar una señal de fotodetector correspondiente a la señal luminosa de lectura detectada, como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura para determinar la cantidad física analizando la señal del fotodetector como una función de la diferencia en la longitud de la trayectoria de lectura.5 -
- 18.
- El método de acuerdo con la reivindicación 17, que comprende además proporcionar una base de datos de calibrado que relaciona dicha diferencia en la longitud de la trayectoria del sensor con dicha cantidad física.
-
- 19.
- El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dicha etapa de proporcionar un interferómetro de
10 detección comprende proporcionar en dicha diferencia de longitud en la trayectoria del sensor una trayectoria en un primer material birrefringente y en donde dicha etapa de proporcionar un interferómetro de lectura de polarización comprende proporcionar una cuña birrefringente hecha de un segundo material birrefringente y comprende además seleccionar dichos primer y segundo materiales birrefringentes de manera que tengan propiedades de dispersión similares, siendo diferentes dichos primer y segundo materiales birrefringentes, para proporcionar de esta manera un15 sistema de sensor óptico de dispersión compensada. - 20. El método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicha retransmisión de dicha señal luminosa del sensor comprende distribuir dicha señal luminosa del sensor a lo largo de la cuña birrefringente tal como para producir, como una señal luminosa de salida, un interferograma distribuido espacialmente.2014
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US61095004P | 2004-09-20 | 2004-09-20 | |
| US610950P | 2004-09-20 | ||
| US10/976,863 US7259862B2 (en) | 2004-09-20 | 2004-11-01 | Low-coherence interferometry optical sensor using a single wedge polarization readout interferometer |
| US976863 | 2004-11-01 | ||
| PCT/CA2005/001349 WO2006032128A1 (en) | 2004-09-20 | 2005-09-02 | Optical sensor using low-coherence interferometry |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2539007T3 true ES2539007T3 (es) | 2015-06-25 |
Family
ID=36073581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05784123.1T Active ES2539007T3 (es) | 2004-09-20 | 2005-09-02 | Sensor óptico que usa interferometría de baja coherencia |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7259862B2 (es) |
| EP (1) | EP1803004B1 (es) |
| JP (1) | JP5264172B2 (es) |
| CA (1) | CA2576978C (es) |
| ES (1) | ES2539007T3 (es) |
| WO (1) | WO2006032128A1 (es) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11819700B2 (en) | 2021-08-06 | 2023-11-21 | Solo Pace Inc. | Systems, methods, and apparatus for external cardiac pacing |
| US11872403B2 (en) | 2021-08-06 | 2024-01-16 | Solo Pace Inc. | Systems, methods, and apparatus for external cardiac pacing |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006058423A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | Opsens Inc. | Birefringent optical temperature sensor and method |
| JP4919860B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-04-18 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス分析装置及び基板処理装置 |
| JP4936287B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2012-05-23 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 内径測定装置 |
| JP4947301B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2012-06-06 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 寸法測定装置及び寸法測定方法 |
| JP4936286B2 (ja) * | 2007-06-14 | 2012-05-23 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 内径測定装置 |
| JP5366112B2 (ja) * | 2008-02-01 | 2013-12-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 内径測定装置 |
| US7728984B2 (en) * | 2008-02-28 | 2010-06-01 | Inficon Gmbh | Method for evaluating a measured parameter |
| FI20096065A0 (fi) * | 2009-10-15 | 2009-10-15 | Valtion Teknillinen | Menetelmä ja järjestelmä ultraohuiden optisten kalvojen paksuustietojen määrittämiseksi in-situ |
| US8478384B2 (en) | 2010-01-19 | 2013-07-02 | Lightlab Imaging, Inc. | Intravascular optical coherence tomography system with pressure monitoring interface and accessories |
| CN101980060B (zh) * | 2010-09-15 | 2012-05-30 | 暨南大学 | 基于侧视光强五指型分布的保偏光纤偏振轴的定轴方法 |
| EP2637727B1 (en) | 2010-11-09 | 2024-02-07 | Opsens Inc. | Guidewire with internal pressure sensor |
| US20190265299A1 (en) * | 2010-12-21 | 2019-08-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Monitoring And Fault Diagnosis Of Electric Machines |
| DE102011079398A1 (de) * | 2010-12-21 | 2012-06-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Überwachung und Fehlerdiagnose einer elektrischen Maschine |
| WO2012138317A1 (en) | 2011-04-04 | 2012-10-11 | Weidmann Electrical Technology, Inc. | Clamping force sensor assembly for monitoring transformer degradation |
| US9405078B2 (en) | 2011-08-30 | 2016-08-02 | Opsens Inc. | Method for disposable guidewire optical connection |
| US8936401B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-01-20 | Claude Belleville | Method for disposable guidewire optical connection |
| DE102012207053A1 (de) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Abiomed Europe Gmbh | Intravasale rotationsblutpumpe |
| CA2911446C (en) | 2012-05-25 | 2020-10-13 | Vascular Imaging Corporation | Optical fiber pressure sensor |
| WO2014035995A1 (en) | 2012-08-27 | 2014-03-06 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Pressure-sensing medical devices and medical device systems |
| CN102889979B (zh) * | 2012-09-24 | 2015-03-25 | 北京航空航天大学 | 一种光纤环偏振串音估计与对称性评价方法 |
| CN102914421B (zh) * | 2012-10-19 | 2015-08-12 | 苏州光环科技有限公司 | 一种用于测量光学双折射媒介中偏振串扰的方法及其设备 |
| WO2014149688A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Pressure sensing guidewire |
| CA2909544A1 (en) | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Wicor Holding Ag | Fiber-grating sensors having longitudinal-strain-inducing jackets and sensor systems and structures including such sensors |
| CN105682544B (zh) | 2013-05-22 | 2019-09-24 | 波士顿科学国际有限公司 | 包括光连接器光缆的压力检测导丝系统 |
| WO2015013646A1 (en) | 2013-07-26 | 2015-01-29 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Ffr sensor head design that minimizes stress induced pressure offsets |
| CN105636508B (zh) | 2013-08-14 | 2019-09-27 | 波士顿科学国际有限公司 | 包括渐缩芯光纤的医疗器械系统 |
| US10327645B2 (en) | 2013-10-04 | 2019-06-25 | Vascular Imaging Corporation | Imaging techniques using an imaging guidewire |
| WO2015057518A1 (en) | 2013-10-14 | 2015-04-23 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Pressure sensing guidewire and methods for calculating fractional flow reserve |
| US10537255B2 (en) | 2013-11-21 | 2020-01-21 | Phyzhon Health Inc. | Optical fiber pressure sensor |
| EP3097401B1 (en) * | 2014-01-26 | 2019-03-27 | ADOM Advanced Optical Technologies Ltd. | Ellipsometric apparatus and method using conical refraction |
| US10932679B2 (en) | 2014-03-18 | 2021-03-02 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Pressure sensing guidewires and methods of use |
| WO2015160799A2 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Self-cleaning optical connector |
| WO2015187385A1 (en) | 2014-06-04 | 2015-12-10 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Pressure sensing guidewire systems with reduced pressure offsets |
| US9782129B2 (en) | 2014-08-01 | 2017-10-10 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Pressure sensing guidewires |
| US10080872B2 (en) | 2014-11-04 | 2018-09-25 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | System and method for FFR guidewire recovery |
| US10258240B1 (en) | 2014-11-24 | 2019-04-16 | Vascular Imaging Corporation | Optical fiber pressure sensor |
| EP3226748B1 (en) | 2014-12-05 | 2020-11-04 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Pressure sensing guidewires |
| JP6669898B2 (ja) | 2016-02-23 | 2020-03-18 | ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッドＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ． | 光学コネクタケーブルを備える圧力検出ガイドワイヤシステム |
| DK3463505T3 (da) | 2016-06-06 | 2021-11-22 | Abiomed Inc | Blodpumpeanordning med en sensor og et sensorskjold |
| CN107664481B (zh) * | 2016-07-29 | 2019-08-23 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 光栅测量装置 |
| AU2018311951B2 (en) | 2017-08-03 | 2020-10-15 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Systems for assessing fractional flow reserve |
| US10921718B2 (en) | 2017-12-15 | 2021-02-16 | Nikon Corporation | Two-dimensional position encoder |
| EP3755215B1 (en) | 2018-02-23 | 2022-07-20 | Boston Scientific Scimed Inc. | System for assessing a vessel with sequential physiological measurements |
| EP3768156B1 (en) | 2018-03-23 | 2023-09-20 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Medical device with pressure sensor |
| US11559213B2 (en) | 2018-04-06 | 2023-01-24 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Medical device with pressure sensor |
| US11666232B2 (en) | 2018-04-18 | 2023-06-06 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Methods for assessing a vessel with sequential physiological measurements |
| US11280686B2 (en) * | 2018-07-19 | 2022-03-22 | Applied Materials, Inc. | Temperature measurement using etalons |
| US20210164853A1 (en) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | Meggitt Sa | Optical sensor for the measurement of physical parameters in harsh environments and methods of making and using the same |
| US11585712B2 (en) | 2020-08-21 | 2023-02-21 | Simmonds Precision Products, Inc. | Fiber optic load sensors and systems therefor |
| CN112504309A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-03-16 | 南京东智安全科技有限公司 | 光纤光栅振动及应变同时测量的分布式传感系统及方法 |
| KR102491522B1 (ko) * | 2020-12-15 | 2023-01-26 | 이민희 | 비침습 3d 혈액 영상 및 성분 분석 장치 |
| US12087000B2 (en) | 2021-03-05 | 2024-09-10 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Systems and methods for vascular image co-registration |
| CA3222615A1 (en) | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Ken Ogawa | Physical quantity measurement device |
| CA3217339A1 (en) | 2021-04-29 | 2022-11-03 | Edwards Lifesciences Corporation | Prosthetic heart valve delivery assemblies with multiple location pressure sensing |
| CN115597644A (zh) * | 2022-10-08 | 2023-01-13 | 南京航空航天大学（Cn） | 基于双折射干涉仪的法珀传感器解调色散补偿装置与方法 |
| CN115900535B (zh) * | 2023-01-04 | 2023-05-23 | 北京佰为深科技发展有限公司 | 干涉解调装置和干涉测量系统 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4140393A (en) * | 1976-02-23 | 1979-02-20 | University Of Arizona | Birefringent crystal thermometer |
| FR2595820B1 (fr) * | 1986-03-13 | 1990-01-05 | Bertin & Cie | Dispositif a fibres optiques pour la detection a distance d'une grandeur physique, en particulier de la temperature |
| JPH01176921A (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-13 | Hitachi Ltd | フーリエ分光装置 |
| FR2632404B1 (fr) * | 1988-06-03 | 1990-09-21 | Elf Aquitaine | Capteur interferometrique et son utilisation dans un dispositif interferometrique |
| FR2641861B1 (fr) * | 1989-01-18 | 1993-04-30 | Photonetics | Dispositif de mesure opto-electronique |
| US5323229A (en) * | 1992-08-31 | 1994-06-21 | Science Applications International Corporation | Measurement system using optical coherence shifting interferometry |
| GB9314302D0 (en) * | 1993-07-10 | 1993-08-25 | Univ Court Of The University O | Improved spectrometer |
| US5517022A (en) * | 1994-05-03 | 1996-05-14 | Universite Du Quebec A Hull | Apparatus for measuring an ambient isotropic parameter applied to a highly birefringent sensing fiber using interference pattern detection |
| JPH07309699A (ja) * | 1994-05-18 | 1995-11-28 | Hitachi Metals Ltd | 三ホウ酸リチウム単結晶及び光素子 |
| JPH10132514A (ja) * | 1996-10-30 | 1998-05-22 | Nikon Corp | 多波長光源装置および該光源装置を備えた光波干渉測定装置 |
| JPH10253316A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-25 | Nikon Corp | 光波干渉測定装置 |
| JP2001512232A (ja) * | 1997-07-29 | 2001-08-21 | ブラッドショー エイモス ウィリアム | 画像生成フーリエ分光計に用いる光学装置とその使用方法 |
| US6115121A (en) * | 1997-10-31 | 2000-09-05 | The Regents Of The University Of California | Single and double superimposing interferometer systems |
| JPH11326066A (ja) * | 1998-05-18 | 1999-11-26 | Teratec:Kk | 光サンプリング波形観測装置および方法 |
| JP2000065531A (ja) * | 1998-08-26 | 2000-03-03 | Minolta Co Ltd | 複屈折板を用いた干渉像入力装置 |
| GB9906494D0 (en) * | 1999-03-23 | 1999-05-12 | Renishaw Plc | Laser interferometer |
| JP2000292705A (ja) * | 1999-04-05 | 2000-10-20 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型顕微鏡 |
| JP3642996B2 (ja) * | 1999-11-18 | 2005-04-27 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 光干渉法による測定対象物の屈折率と厚さの同時測定方法及びそのための装置 |
| JP2001281056A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Yokogawa Electric Corp | 干渉計及び分光器 |
| JP3520327B2 (ja) * | 2000-10-03 | 2004-04-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 長さ情報伝送方法 |
| JP2002162655A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Sony Corp | 光学装置 |
| EP1278050A1 (en) * | 2001-07-18 | 2003-01-22 | C.S.E.M. Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa | Polarization interferometer with reduced noise |
| US6842254B2 (en) * | 2002-10-16 | 2005-01-11 | Fiso Technologies Inc. | System and method for measuring an optical path difference in a sensing interferometer |
| JP3878107B2 (ja) * | 2002-11-06 | 2007-02-07 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法及びその装置 |
-
2004
- 2004-11-01 US US10/976,863 patent/US7259862B2/en active Active
-
2005
- 2005-09-02 JP JP2007531550A patent/JP5264172B2/ja active Active
- 2005-09-02 ES ES05784123.1T patent/ES2539007T3/es active Active
- 2005-09-02 WO PCT/CA2005/001349 patent/WO2006032128A1/en active Application Filing
- 2005-09-02 EP EP05784123.1A patent/EP1803004B1/en active Active
- 2005-09-02 CA CA002576978A patent/CA2576978C/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11819700B2 (en) | 2021-08-06 | 2023-11-21 | Solo Pace Inc. | Systems, methods, and apparatus for external cardiac pacing |
| US11872403B2 (en) | 2021-08-06 | 2024-01-16 | Solo Pace Inc. | Systems, methods, and apparatus for external cardiac pacing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5264172B2 (ja) | 2013-08-14 |
| CA2576978C (en) | 2009-07-28 |
| US20060061768A1 (en) | 2006-03-23 |
| WO2006032128A1 (en) | 2006-03-30 |
| JP2008513741A (ja) | 2008-05-01 |
| CA2576978A1 (en) | 2006-03-30 |
| EP1803004A1 (en) | 2007-07-04 |
| EP1803004A4 (en) | 2011-12-21 |
| US7259862B2 (en) | 2007-08-21 |
| EP1803004B1 (en) | 2015-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2539007T3 (es) | Sensor óptico que usa interferometría de baja coherencia | |
| US7265847B2 (en) | Birefringent optical temperature sensor and method | |
| EP1451524B1 (en) | Phase-shifting interferometry method and system | |
| Padgett et al. | A static Fourier‐transform spectrometer based on Wollaston prisms | |
| CN100451694C (zh) | 采用低相干的干涉测量法的光学传感器 | |
| US7675628B2 (en) | Synchronous frequency-shift mechanism in Fizeau interferometer | |
| US10088291B2 (en) | Instantaneous phase-shift interferometer | |
| US8345258B2 (en) | Synchronous frequency-shift mechanism in fizeau interferometer | |
| US11199400B2 (en) | Optical angle sensor | |
| EP2284479B1 (en) | Grazing incidence interferometer | |
| JP3426552B2 (ja) | 形状計測装置 | |
| US6563593B2 (en) | Dynamic angle measuring interferometer | |
| JPS62251627A (ja) | 偏光干渉計 | |
| CN115900535B (zh) | 干涉解调装置和干涉测量系统 | |
| US5028137A (en) | Angular displacement measuring interferometer | |
| Wyant | Advances in interferometric metrology | |
| Emam-Ismail | Spectral variation of the birefringence, group birefringence and retardance of a gypsum plate measured using the interference of polarized light | |
| JP3670821B2 (ja) | 屈折率分布の測定装置 | |
| JP3714853B2 (ja) | 位相シフト干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法 | |
| KR100898327B1 (ko) | 파장판의 각도 정렬을 통한 간섭계의 비선형 오차 보상방법 | |
| US6590654B1 (en) | Polarized illumination and detection for metrological applications | |
| Wyant | Vibration insensitive interferometric optical testing | |
| JP2020159975A (ja) | 分光測定装置及び分光測定方法 | |
| JP7362218B2 (ja) | 光学式変位センサ | |
| SU1186986A1 (ru) | Устройство дл измерени разрешающей способности оптических спектральных приборов |