FI80521C - Fiberoptisk platsgivare. - Google Patents

Description

80521

Kuituoptinen paikka-anturi 5

Keksinnön kohteena on optinen paikka-anturi pienten siirtymien mittaamiseksi optisesti. Anturi perustuu valon kytkeytymiseen optisesta valoaaltoputkesta, esim. optisesta kuidusta, integroidun optiikan valoaaltoputkiin ja anturiosan muodostaa optinen valoaaltoputki.

10

Aikaisemmat kuituoptiset paikka-anturit perustuvat valon kytkeytymiseen optisesta kuidusta toiseen, jolloin kytkeytyvän valon intensiteetti riippuu kuitujen asemasta toisiinsa nähden. Antureiden heikkoutena on niiden herkkyys kaikkiin 15 suuntiin tapahtuville siirtymille, joten siirtymän suuntaa ei voida mitata. Lisäksi valon intensiteettitasossa tapahtuvat pienet muutokset vaikuttavat mittaustuloksiin.

Keksinnön mukaisella paikka-anturilla saadaan aikaan ratkai-c seva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Keksinnön mu kaiselle optiselle paikka-anturille on tunnusomaista se, et-tä paikka mitataan valoaaltoputkiin valoaaltoputkesta (esim. optisesta yksimuotokuidusta) kytkeytyvien. valotehojen suhteesta, joka on riippuva valoaaltoputken paikasta vain toi-sessa suunnassa ja johon ei vaikuta valoaaltoputkessa etenevä valoteho.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 30 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle paikka-anturille puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 2 tunnusmerkkiosassa.

Integroidun optiikan valoaaltoputkien käytön ansiosta anturi on herkkä ainoastaan yhteen suuntaan tapahtuville siirtymil- 35 2 80521 le. Lisäksi kun mitataan kahteen toisistaan eristettyyn va-loaaltoputkeen kytkeytyvien intensiteettien suhdetta, päästään eroon intensiteettitasossa tapahtuvista muutoksista. Mittaustulosten perusteella anturin herkkyys on samaa luok-5 kaa kuin aikaisempien kuituoptisten paikka-antureiden.

Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

10 Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön mukaista optista paikka-anturia, jonka integroidun optiikan haaroitinrakenteessa on kaksi valoaaltoputkea.

Kuvio 2 esittää toista keksinnön mukaista optista paikka-15 anturia, jonka integroidun optiikan haaroitusrakenteessa on neljä valoaaltoputkea.

Kuvion 1 mukainen anturi koostuu esim. yksimuotokuidusta 1 ja integroidun optiikan haaroitusrakenteesta 3, jota on ai-2Q emmin käytetty monimuotokuitujen takaisinsirontamittauksis-sa. Valo kytketään valonlähteestä (esim. laser) siirtyvään valoaaltoputkeen 1, esim. yksimuotokuituun, jonka ulostulo-pää on asetettu n. 10 pm:n päähän integroidun optiikan 3 va-loaaltoputkien 2 yhteisestä päästä. Integroidun optiikan 3 25 valoaaltoputket 2 ovat vierekkäin sijoitetut. Lasisubstraa-tin pintaan muodostettuina valoaaltoputkien toisiaan vasten olevat rajapinnat ovat olennaisen suoria ja yhdensuuntaisia ja eristeenä toimii n. 5 pm:n paksu liimakerros, jonka taitekerroin on aaltoputkien taitekerrointa pienempi. Kun mita-taan valoaaltoputkien 2 ulostulosta saatavien intensiteettien suhde, saadaan selville optisen kuidun siirtymä valoaaltoputkien yhteiseen päähän nähden. Anturi on herkkä ainoastaan yhteen suuntaan tapahtuville siirtymille, koska aaltoputkien 2 dimensiot ovat n. 10-kertaiset yksimuotokuidun 1 ytimen kokoon verrattuna.

Kuvion 2 mukaisessa anturissa on kaksi kuvion 1 mukaista va-

II

35 3 80521 loaaltoputkisovitelmaa 2 järjestetty rinnakkain, jolloin siirtyvän kuidun 1 asemasta saadaan tietoa sekä pysty- että vaakasuunnassa mittaamalla valoaaltoputkiin kuidusta kytkeytyvien valotehojen suhde.

5

Kuvioissa esitetyt optiset paikka-anturit ovat vain esimerkkejä keksinnön mukaisesta paikka-anturista. Luonnollisesti keksinnön sovellutusmuodot voivat vaihdella laajastikin patenttivaatimusten puitteissa.

10 15 20 ' 25 30 35

Claims (3)

4 80521

1. Menetelmä siirtymän optiseksi mittaamiseksi, jossa mene-5 telmässä - tuodaan valosignaali optista, lähettävää valo-aaltoputkea (1) myöten vähintään kaksi vastaanottavaa valoaaltoputkea (2) käsittävälle anturille 10 (3), - ilmaistaan kuhunkin vastaanottavaan valoaalto- putkeen (2) kohdistunut valoteho vastaavilla ilmaisimilla aaltoputkien (2) valotehojen määritte- 15 lemiseksi, tunnettu siitä, että - määritetään kuhunkin vastaanottavaan aaltoput- 20 keen (2) kohdistuneen valotehon suhde muihin vas taanottaviin aaltoputkiin (2) kohdistuneisiin va- : lotehoihin nähden, joiden suhteellisten valotehojen avulla siirtymä on määritettävissä ja tulevan valotehon vaihtelut eliminoitavissa. ; 25

2. Optinen paikka-anturi, joka käsittää - lähettävän, siirtyvän aaltoputken (1), ja 30. vähintään kaksi vastaanottavaa, vierekkäin ase tettua aaltoputkea (2), tunnettu siitä, että 35. vastaanottavat, vierekkäin asetetut aaltoputket (2) on muodostettu integroidusta optiikasta siten, että vastaanottavien aaltoputkien (2) toisiaan II 5 80521 vastaan olevat reunapinnat ovat olennaisen suoria ja yhdensuuntaisia suuntaherkkyyden aikaansaamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen paikka-anturi, tun nettu siitä, että vastaanottavia aaltoputkia (2) on neljä. 10 15 20 25 30 35 6 80521 Patentkrav;