HU183914B - Optical apparatus for determining the refractivity profile of ligh-conducting fibre - Google Patents

Description

Jelen találmány nagy felbontóképességű optikai berendezés, mely fényvezető szálak törésmutató profiljának vizsgálatára szolgál.

Az adatátviteli célra szolgáló fényvezető szálakat a szálátmérő mentén meghatározott törésmutató profillal gyártják. A fényvezető szál fényáteresztő tulajdonságát az üveg minősége és a törésmutató profil pontossága határozzák meg.

Egy adott fényvezető szál várható fényáteresztő tulajdonságának meghatározásához fontos tehát a fényvezető szál törésmutató profiljának pontos ismerete. A szálakat általában előre elkészített üvegből húzással állítják elő, így egy szál profiljának jellemzői nem nagyon változnak a szál hosszában és egy szál jellemzőjének pontos alakulása a szálvég vizsgálatával'megállapítható.

Jelen találmány, berendezés a törésmutató profilnak viszonylag rövid időn belüli pontos meghatározására.

A jelen találmány szerinti, fényvezető szálak törésmutató profiljának meghatározására szolgáló berendezést az jellemzi, hogy ellipszoid tükröt, olyan száltartó elemet, mely a meghatározandó törésmutató profilú fényvezető szálat az ellipszoid tükör nagytengelyében és a fényvezető szál végfelületét az ellipszoid tükör egyik fókuszpontjában rögzíti, továbbá a fényvezető szál végfelületének fénynyalábbal történd letapogatását biztosító elemet és az ellipszoid tükör másik végén az ellipszoid tükör által reflektált fénysugarak begyűjtését biztosító elemet tartalmaz.

Egy külön kiviteli formában az ellipszoid tükör törésmutató illesztő folyadékkal van kitöltve és el van látva hozzá csatlakozó tömítőelemekkel, melyek az említett folyadék kifolyását megakadályozzák, valamint utántöltő elemekkel, melyek bármely folyadékveszteséget kompenzálnak.

A fényvezető szál előnyösen egy vagy több, pontosan az ellipszoid tükör nagytengelyében elhelyezett száltartóelembe, ill. csőbe van beszerelve.

Jelen találmány példaképpeni kiviteli alakjait az ábrákra való hivatkozással mutatjuk be.

Az 1. ábra valamely fényvezető szál törésmutató profiljának meghatározására szolgáló találmány szerinti optikai berendezés.

A 2. ábra az 1. ábra ellipszoid tükrét és száltartó elemét kinagyítva mutatja be.

A 3. ábra a 2. ábra száltartó elemének kinagyított rajza.

A 4. ábra egymódusú fényvezető szálnak, jelen találmány szerinti berendezéssel meghatározott törésmutató profiljának menetét mutatja.

Az 1. ábrán a 10 fényforrás, mely előnyösen lézer fényforrás, a 11 fénynyalábot szolgáltatja. Ez a 11 fénynyaláb a 20 ellipszoid tükörbe történő belépés előtt a fénynyaláb letapogatását biztosító elemként szolgáló 12 első- és 13 második letapogató tükrön reflektálódik és a 14 első- és 15 második fókuszáló lencserendszerrel össze van gyűjtve (a második és harmadik ábrán a kinagyított részletek láthatók). A fény a 20 ellipszoid tükör belsejében tükröződik, majd összegyűjtve kerül a fénysugarak begyűjtését biztosító elemre, a 17 fényérzékelőre. Ahogy az a 2. ábrán felnagyítva látható, a 18 fényvezető szál van elrendezve a 20 ellipszoid tükörben olymódon, hogy a szálvég az F fókuszpontba, mely F fókuszpont a 20 ellipszoid tükör egyik fókusza, van illesztve.

Működés közben a 18 fényvezető szálnak az F pontban elhelyezett végfélületét a 11 ténynyaláb (lézer nyaláb) a 12, 13 első- és második letapogató tükör segítségével tapogatja le és a 17 fényérzékelő jeléből megfelelő feldolgozás után olyan törésmutató profilok származtathatók le és jeleníthetők meg oszcilloszkópon (nincs feltüntetve), mint amilyeneket a 4. ábrán mutatunk be.

A 2. ábrán a 20 ellipszoid tükör szerkezetét részletesebben mutatjuk be. Ez a 20 ellipszoid tükör lehet pl. epoxi gyantából készített 21 tükörtömb, melynek belseje 22 elektrolitikus tükörréteggel van bevonva.

A 21 tükörtömb véglapja addig van lemunkálva, hogy azon 23 nyílás képződik, mely 23 nyílást a 24 mikroszkóp fedőlemezzel fedjük le. A 20 ellipszoid tükör ellentétes végét a 25 átlátszó ablak zárja le, melyen a 26 furat van kiképezve. Ezen a 26 furaton át vezethető be a 18 fényvezető szál, melynek törésmutató profilját meg kívánjuk határozni. A 18 fényvezető szálat a 20 ellipszoid tükör ellipszoid alakú belsejének tengelyében a 27 száltartó elem és további, a 3. ábrán látható 31. 32 betétcsövek tartják. A 27 száltartó elem a törhetetlen üveg anyagból készüli 25 átlátszó ablakhoz van erősítve

A 15 második fókuszáló lencserendszer a nagy felbontóképesség érdekében olajtmmerztos mikroszkóp objektív.

A 24 mikroszkóp fedőlemez és a 15 második fókuszáló lencse rendszer között a 28 olajréteg helyezkedik el. A 20 ellipszoid tükör belseje a 29 törésmutató illesztő folyadékkal van kitöltve. A 29 törésmutató illesztő folyadékot egy tartályhoz kapcsolt 30 bevezető csövön át vezetjük be olymódon, hogy bármely folyadék elfolyás a 18 fényvezető szál és a 27 száltartó elem között kompenzálódik. (A tartály és a cső a rajzon nincs feltüntetve.)

Fontos, hogy a 18 fényvezető szál mereven legyen megfogva a 24 mikroszkóp fedőlemez közepén és érintse annak belső felületét. Ezt a 3. ábrán bemutatott módon érhetjük el. A 18 fényvezető szálat olymódon készítjük elő, hogy először eltávolítjuk a külső plasztik védőburkolatát és a 18 fényvezető szálat hosszirányra merőlegesen levágjuk. A 18 fényvezető szálat először vékony, hajlítható 31 betétcsőbe (üreges tűbe), majd a kettőt együtt egy merevebb 32 betétcsőbe, végül a 27 száltartó elembe vezetjük be.

A 3. ábra léptékaránya nagy, és a 18 fényvezető szál végfelületét, melyet a lehető legjobb sikfeiületnek kell kialakítani, nagyon pontosan illesztjük a 24 mikroszkóp fedőlemezhez és ezáltal a 15 második fókuszáló lencserendszerhez.

A 18 fényvezető szál a 31, 32 betétcsövek és a 27 száltartó elem itt leírt elhelyezésénél kis mennyiségű 29 törésmutató illesztő folyadék fog kifolyni, mely a fent leírt módon pótolható. A 18 fényvezető szál ezekután könnyen kihúzható és helyébe további, vizsgálni kívánt, 18 fényvezető szálak dughatok be.

A 25 átlátszó ablak célszerűen homorú külső felületű, melynek sugara megegyezik ezen tükörfelület és a 17 fényérzékeld közti távolsággal. Ezáltal a leképzett fényfolt kicsiny marad. Továbbá a 25 átlátszó ablak belső felülete az itt leírt külső (gömbfelülettel) párhuzamosan is kialakítható ún. plán-meniszkusz alakra. Ha a 20 ellipszoid tükör tengelye függőleges, a 29 törésmutató illesztő folyadékban keletkező esetleges buborék ekkor a 25 átlátszó ablak peremére fog felúszni.

A 4. ábrán egy olyan 18 fényvezető szál törésmutató profilját mutatjuk be, mely egy 8 gm magátmérőjű „egymódusú” 18 fényvezető szál.

183 914

A fent leírt kiviteli alakok szerinti berendezés használható egyúttal olyan tárgyak vizsgálatára is, ahol a törésmutató oldalirányban változó feltéve, hogy alkalmas elemek biztosítják ezen tárgyak kívánt helyzetben, azaz lényegében a 20 ellipszoid tükör fókuszában való befogását.

A fenti berendezés előnye, hogy az ellipszoid tükör használata lehetővé teszi kisméretű fényérzékelő alkalmazását.

A 20 ellipszoid tükör belseje (ürege) ahogy azt leírtuk, folyadékkal van kitöltve, mely által az üreg numerikus apertúrája kb. 1,3. Az üreg és a fényérzékelő közé külső optikai elemeket nem szükséges elhelyezni. Mivel a tükrözés a fénynyaláb közepén történik és oldalának helyzetét felcseréli, így a (szokásos) kör alakú (centrált) takarólemez helyett a 17 fényérzékelő és a 25 átlátszó ablak közé elhelyezett irisblendét (rajzon nincs feltüntetve) alkalmazunk.

A 4. ábra egy He-Ne lézerrel (0,6328 /un hullámhossznál és 0,96 határoló numerikus apertúránál kapott eredményeket mutatja. A jobboldali emelkedés a 4. ábrán egy „többmódusú” 18 fényvezető szál változó törésmutatójú magját mutatja. Az optikai feloldásra vonatkozó 20% — 80%-os Rayleigh határ a 4. ábrán kb. 0,3 gm (kb. λ/2), ami kb. 2,5-szer jobb, mint amit az eddig ismert módszerekkel és berendezésekkel a gyakorlatban elértek.

Ismét az 1. ábrára való hivatkozással az A, B nyilak egy további kiviteli alakot mutatnak, melynél az egész 20 ellipszoid tükör végzi a letapogatást álló megvilágító 11 fénynyaláb mellett.

Ebben a kiviteli formában a 12 és 13 első és második letapogató tükrök rögzítettek olymódon, hogy a megvilágító 11 fénynyaláb a 14 és 15 első és második fókuszáló lencserendszerek által meghatározott optikai tengelyen halad. A törésmutató profil meghatározása érdekében ekkor a 20 ellipszoid tükör az A. B nyilakkal jelzett ..első” irányban tapogat le és a 17 fényérzékelő jelét pl. oszcilloszkópon vagy regisztráló berendezésen jeleníthetjük meg.

A 18 fényvezető szál teljes véglap felületének profilmeghatározására a 20 ellipszoid tükröt az A, B nyilak irányában és az 1. ábra síkjára merőleges irányban is elmozdítjuk. Oszciloszkópon történő kijelzésnél a letapogatási frekvencia az egyik irányban lényegesen nagyobb, mint a másik irányban, így vonalas letapogatást valósíthatunk meg. A 20 ellipszoid tükör pillanatnyi térbeli helyzete bármely időpontban meghatározható és az oszcilloszkóp X, Y bemenetére kapcsolható, ami által a 18 fényvezető szál véglap teljes felületére vonatkozólag megjelenített törésmutató profilhoz megfelelő referencia jel biztosítható.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   10 1. Fényvezető szál törésmutató profiljának meghatározására szolgáló optikai berendezés, azzal jellemezve, hogy ellipszoid tükröt (20), olyan száltartó elemet (27), mely a meghatározandó törésmutató profilú fényvezető szálat (18) az ellipszoid tükör (20) nagytengelyében és a

   15 fényvezető szál (18) végfelületét az ellipszoid tükör (20) egyik fókuszpontjában (F) rögzíti, továbbá a fényvezető szál (18) végfelületének fénynyalábbal (11) történő letapogatását biztosító elemet és az ellipszoid tükör (20) másik végén az ellipszoid tükör (20) által reflektált fénysugarak

   20 begyűjtését biztosító elemet tartalmaz.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ellipszoid tükör (20) törésmutató illesztő folyadékkal (29) van kitöltve, továbbá el van látva a folyadék kiömlését meggátoló tömítőelemekkel és

   25 az esetleges folyadékveszteség pótlását biztosító utántöltő elemekkel.

   Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a meghatározandó törésmutató profilú fényvezető szál (18) egy vagy több betétcső (31, 32) köz30 vetítésével alkalmas száltartó elembe (27) van behelyezve.
3. 4. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az ellipszoid tükör (20) által reflektált fénysugarak begyűjtését biztosító elem egyetlen

   35 fényérzékelő (17).
4. 5. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a fényvezető szál (18) végfelületének fénynyalábbal (11) történő elmozdítását biztosító elem.

   40 6. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a fényvezető szál (18) végfelületének letapogatására szolgáló fénynyalábban (11) a fénynyalábnak a fényvezető szál (18) végfelületére történő pontszerű fokuszálására alkalmas olajimmerziós mikroszkóp⁴⁵ objektív (15) van elrendezve.