NL8500718A - Vezeloptische modulator en informatiemultiplexinrichting. - Google Patents

Vezeloptische modulator en informatiemultiplexinrichting. Download PDF

Info

Publication number
NL8500718A
NL8500718A NL8500718A NL8500718A NL8500718A NL 8500718 A NL8500718 A NL 8500718A NL 8500718 A NL8500718 A NL 8500718A NL 8500718 A NL8500718 A NL 8500718A NL 8500718 A NL8500718 A NL 8500718A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
section
fiber
signal
optical
return
Prior art date
Application number
NL8500718A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Exxon Production Research Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exxon Production Research Co filed Critical Exxon Production Research Co
Publication of NL8500718A publication Critical patent/NL8500718A/nl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2826Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing
    • G02B6/283Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing couplers being tunable or adjustable
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35383Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using multiple sensor devices using multiplexing techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/264Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Description

J
' * .£ af k VO -T 027
Betr.: Vezeloptische modulator en infonnatianultiplexinrichting.
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een stelsel, waarbij multiplexwerking met tijdverdeling wordt toegepast voor het vergaren van informatie uit twee of meer aftastinrichtingen en op een aftastinrichting en modulator, die bij een dergelijk stelsel wordt toe-5 gepast. Hier zal de uitdrukking ’'aftastinrichting” worden gebruikt voor het aangeven van een inrichting voor het detecteren van een fy-sich verschijnsel, dat wordt beproefd, en het direkt omzetten van het gedetecteerde signaal in een gemoduleerd aftast-inrichtingsuitgangs-signaal. Hier zal de uitdrukking "modulator worden gebruikt voor het 10 aangeven van de grote klasse van inrichtingen, welke zowel "aftast-inriehtingen” omvat als inrichtingen (gebruikt in combinatie met "aftastinrichtingen”) welke niet direkt een fysisch verschijnsel detecteren, dat beproefd wordt, doch in plaats daarvan het uitgangssignaal van een aftastinrichting ontvangen en dit aftastinrichtings-15 uitgangssignaal omzetten in een ander type gemoduleerd signaal, dat geschikt is voor overdracht. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een modulator (en aftastinrichting), welke de intensiteit van een ondervragingslichtsignaal in responsie op variaties in een binnenkomend signaal kan moduleren, en op een multiplex-20 informatievergaringsstelsel met tijdverdeling, voorzien van een of meer stelsels van dergelijke modulatoren (of aftastinrichtingen).
Volgens de uitvinding wordt gebruik genaakt van het effect, dat bekend staat als "verdwijnveldkoppeling" , waarbij een gedeelte van de elektromagnetische energie, welke aan een optisch vezelsegment 25 wordt toegevoerd, naar een naastgelegen optisch vezelsegment wordt gekoppeld, waarbij de intensiteit van het gekoppelde gedeelte afhankelijk is van de afstand tussen de twee vezelsegmenten. Signalen, welke aan de modulator (en aftastinrichting), welke hier worden beschreven, worden toegevoerd, veroorzaken een verplaatsing van een vezelsegment 30 waarover een cndervragingslichtpuls wordt voortgeplant, ten opzichte van een ander vezelsegment, voor het opwekken van een gekoppeld terug-voersignaal in het laatstgenoemde segment, waarvan de intensiteit afhankelijk is van de afstand tussen de twee segmenten op het moment, dat de ondervragingspuls het eerste segment passeert.
35 Bij het vergaren van informatie uit een groot aantal aftast- 8500718 -* * * * - 2 - inrichtingen, wordt gebruik gemaakt van twee algemene typen methoden. Bij de eerste methode strekt zich een geleiderpaar uit elke aftastin-richting naar een informatieregistratie-eenheid uit. Bij de tweede methode wordt een type multiplexverking gebruikt, waarbij informatie 5 uit een aantal aftastinrichtingen wordt toegevoerd aan een informatielijn, welke bestaat uit een enkel geleiderpaar, een coaxiale kabel of een optische kabel. Bij het toepassen van het tweede type werkwijze, verkrijgt men een besparing aan geleiders (of ander informatie-over-drachtsmateriaal) en ruimte voor kabelsecties. Bij het realiseren van 10 conventionele uitvoeringsvormen van dit type werkwijze is evenwel in het algemeen een grote hoeveelheid elektronische uitrustingen nodig voor het digitaliseren en coderen van informatie uit elke aftastinrich-tingsingangsplaats. Bij het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding verkrijgt men de voordelen van een multiplexwerking, en wordt 15 de hoeveelheid elektronische uitrustingen, welke nodig zijn in elke koppelinrichting tussen een aftastinrichting en de informatielijn, gereduceerd.
Een belangrijke toepassing van de uitvinding is gelegen op het terrein* van de seismologie te water. Bij seismologie te water is de 20 meest toegepaste techniek voor het verkrijgen van geofysische informatie de reflectieseismograaftechniek, welke meer in het bijzonder het gebruik van een groot aantal hydrofoonstelsels vereist, welke met elkaar zijn verbonden voor het vormen van hetgeen bekend staat als een "wimpel". De wimpel wordt achter een seismisch vaartuig gesleept. De individuele 25 hydrofoons kunnen bestaan uit een piëzo-elektrisch element, dat akoestische signalen in elektrische signalen omzet. Bij wimpels wordt meer in het bijzonder gebruik gemaakt van elektrische kabels om deze elektrische signalen uit de ondergedompslde hydrofoons over te dragen naar instrumenten, welke deze signalen aan boord van het seismische vaartuig 30 weergeven of registreren.
- Een typerende wimpel kan zijn voorzien van 200 hydrofoonstelsels. Elk stelsel kan een lengte van 15 meter hebben en zijn opgebouwd uit 17 parallelle hydrofoons.Een dergelijke wimpel zou een lengte van drie kilometer hebben, 3^00 hydrofoons omvatten en zou tenminste ^00 gelei-35 ders vereisen, die zich over de lengte van de elektrische kabel uitstrekken om elk stelsel met het vaartuig te verbinden. Bovendien zouden andere geleiders nódig zijn voor dieptemeting, regeling en andere doel- 8500718 • ' ψ * t * - 3 - einden. De kabeldiameter, welke nodig is voor het onderbrengen van een dergelijk groot aantal geleiders, zou ongeveer 795 cm bedragen.
Sr zijn langere wimpels gewenst, doch een uitbreiding van de gewoonlijk toegepaste inrichting is lastig in verband met de noodzaak 5 tot een grotere kabeldiameter voor het verwerken van een dergelijke grotere lengte. Bij een andere benadering, welke is gevolgd, wordt gebruik gemaakt van een digitale wimpel. Bij dit type systeem wordt de informatie uit elk stelsel gedigitaliseerd, aan een muitiplexbewerking onderworpen en daarna via een informatielijn naar instrumenten aan 10 boord van het seismische vaartuig overgedragen. Deze digitale-wimpel-benadering leidt, ofschoon wimpels met kleinere diameter mogelijk zijn, tot een duurder stelsel in het water en vereist gewoonlijk elektronische pakketten met betrekkelijk grote diameter, die zich op verschillende plaatsen langs de wimpel bevinden en als ruisbronnen werken, wan-15 neer de wimpel door het water wordt gesleept.
Er zijn stelsels voorgesteld, waarbij optische transducenten worden gebruikt om akoestische trillingen, welke een inrichting, zoals » een hydrofoon of geofoon treffen, om te zetten in optische signalen en vervolgens in elektrische signalen. Dergelijke stelsels zouden de con-20 ventionele piëzo-elektrische transducenten vervangen door in het algemeen meer complexe vezeloptische transducenten. Het probleem van het overdragen van zoveel signalen langs de wimpel blijft hetzelfde.
Een werkwijze om het probleem van de grotere kabeldiameter te verlichten bestaat daarin, dat in plaats vein de elektrische bedrading 25 gebruik wordt gemaakt van optische vezels. Er zijn vezel-optische stelsels voorgesteld, die invallende akoestische trillingen in optische signalen omzetten en deze optische signalen voor overdracht in optische vorm vasthouden. Bij dergelijke eerder voorgestelde stelsels wordt gebruik gemaakt van koppelinrichtingen en aftastinrichtingen met verlie-30 zen, die het aantal signalen, dat in de praktijk kan worden verwerkt, op een ernstige wijze beperken.
Het Amerikaanse octrooischrift h.071.753 beschrijft een aantal uitvoeringsvormen van een optische transducent, welke is voorzien van een optische energiebron, welke met één uiteinde van een optische in-35 gangsvezel is verbonden, organen om het gedeelte van de optische energie, welke tussen het andere uitvinde van de optische ingangsvezel en één uiteinde van een optische uitgangsvezel in responsie op een mecha- 8500718 ·' * -Ionische oscillatiebeweging, die indicatief is voor invallende akoestische trillingen, te variëren. Bij éën uitvoeringsvorm van de transducent volgens dit Amerikaanse octrooischrift, "besproken in kolom 6, regel 28 t/m 58 daarvan, wordt gebruik gemaakt van het effect, dat in de techniek 5 bekend staat als "microbuigen" doordat aan een optische vezel een variërende mate van buiging wordt medegedeeld om te veroorzaken, dat licht, dat door de vezel wordt voortgeplant, in de nabijheid van de bocht uit de vezel wordt gestraald, waardoor de hoeveelheid optische energie, die door de bocht wordt overgedragen, als een functie van de kromtestraal to daarvan afneemt. In het Amerikaanse octrooischrift wordt evenwel niet gesproken over het effect van een verdwijnveldkoppeling tussen kernen van naast elkaar gelegen optische vezels en evenmin over een optische transducent, waarbij gebruik wordt gemaakt van dit effect.
Een ander type vezeloptisch transducentmechanisme berust op 15 fazemodulatie in een vezel met enkele modus, die in het fluidum is ondergedompeld. De fazemodulatie bij een dergelijk stelsel is een gevolg van veranderingen in de optische lengte van de vezel, geïnduceerd door geluidsgolven, die in het fluidum worden voortgeplant. Gewezen wordt bijvoorbeeld op J. A. Bucaro, H. D. Dardy en E. F. Carone, "Fiber-optic 20 hydrophone", Journal Acoustic Society of America, Vol. 62, no. 5, pag. 1302 - 130U, 1917.
Een gerelateerd optisch transducentstelsel is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift ii.313.185. In dit octrooischrift is een hydro-foonstelsel beschreven, dat voorzien is van een eerste en een tweede op-25 tische vezel met enkelvoudige modus en organen om licht uit de eerste vezel naar de tweede vezel en vanuit de tweede vezel naar de eerste vezel te koppelen. De optische lengte van de optische koppelbaan tussen de twee vezels wordt gemoduleerd in responsie op akoestische trillingen, die aan de vezels worden toegevoerd. De faze en de frequentie van het 30 licht, dat de optische koppelbaan doorloopt, zal met de optische lengte van de baan respectievelijk de veranderingssnelheid daarvan variëren. In dit Amerikaanse octrooischrift wordt gesproken over het effect van een verdwijnveldkoppeling tussen kernen van naast elkaar gelegen optische vezels en evenmin over een optische transducent, waarbij van dit effect 35 gebruik wordt gemaakt.
Het Amerikaanse octrooischrift k.295.738 beschrijft een vezel-optische rekmeter, voorzien van een optische vezel met enkelvoudige mo- 8500718 • * --5- dus met twee of meer kernen, die binnen een gemeenschappelijke bekleding zijn opgesteld. Aan een uiteinde van de vezel wordt een van de kernen verlicht en wanneer het licht zich langs de vezel voortplant, wordt een deel van het licht naar naastgelegen kernen gekoppeld tengevolge van 5 overspreken. Aan hét andere uiteinde van de vezel zijn detectororganen aanwezig om de intensiteit van het licht, dat uit elke kern uittreedt, te meten. Een drukverandering of deformatie, waaraan de vezel wordt onderworpen, veroorzaakt een verandering in de brekingsindices van de kernen en de bekleding en in de afmetingen van de vezel. Dit leidt tot 10 een verandering in het overspreken tussen de kernen en derhalve tot een verandering in de intensiteit van het licht, dat uit de kernen uittreedt .
De inrichting volgens dit Amerikaanse octrooischrift heeft een beperkte gevoeligheid tengevolge van de opstelling van een aantal kernen 15 binnen de relatief starre structuur van een enkele vezel. Deze structuur verzwakt de invloed van eventuele veranderingen in kernafstand, welke een gevolg kunnen zijn van het uitoefenen van een deformatie aan of een druk op de vezel. Voorts is de inrichting volgens dit Amerikaanse octrooischrift daarin beperkt, dat de inrichting een optische vezel 20 met enkelvoudige modus vereist en niet kan worden toegepast bij een optische vezel met een aantal modes.
Een ander type optisch transducentstelsel, dat voor sommige toepassingen in een hydrofoon geschikt kan zijn, is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift k.268.116. Bij de in dit octrooischrift be-25 schreven werkwijze en inrichting wordt een gemoduleerd lichtsignaal in een beklede optische vezel met enkelvoudige modus opgewekt door de frequentie en/of faze van een smalle band van licht, die door een optisch rooster naar de bron daarvan wordt teruggekaatst te variëren, door het optische rooster ten opzichte van de vezel in de nabijheid van de kern 30 daarvan te laten glijden. De werking van de inrichting volgens dit Amerikaanse octrooischrift is afhankelijk van het verschijnsel van de reflectie volgens Bragg door het optische rooster. De uitvinding vereist evenwel niet een dergelijk optisch rooster en maakt geen gebruik van het reflectieverschijnsel volgens Bragg.
35 Het effect van "verdwijnveldkoppeling”, waarbij een gedeelte van de elektromagnetische energie in een optische vezel naar een naastgelegen optische vezel wordt gekoppeld, is. bekend. Set koppeleffect treedt 85 0 0 7 1 8 # * - 6 - zowel tussen vezels met een aantal modes als tussen vezels met een enkele modus op. Men heeft onderkend, dat de hoeveelheid energie, welke op deze wijze tussen twee vezels wordt gekoppeld, afhankelijk is van de afstand tussen deze vezels. Verder is het onderkend, dat het effect 5 in principe kan worden gebruikt in een transducent voor het opwekken van een in intensiteit gemoduleerd signaal in responsie op een variatie in de afstand tussen twee optische vezels. Zie bijvoorbeeld S. K. Sheem en J. H. Cole, "Acoustic Sensitivity of Single-Mode Optical Power Dividers", Optics Letters, Vol. U, No. 10, pag. 322 (1979). Bij de 10 inrichting volgens de uitvinding wordt het verdwijnveldkoppeleffeet evenwel toegepast op een wijze, welke niet eerder is voorgesteld.
De inrichting volgens de uitvinding omvat een optische vezel met een of meer detectorsecties, organen om een smalle ondervragings-lichtpuls aan de vezel toe te voeren, organen om een optisch terug-15 voersignaal bij elk van de detectorsecties op te wekken, waarbij de intensiteit van dit signaal varieert in responsie op variaties in een uitwendig signaal, dat aan de detectorsectie wordt toegevoerd, organen om de terugvoersignalen aan de vezel toe te voeren in een richting, tegengesteld aan de richting van de ondervragingspuls, en organen voor 20 het detecteren en verwerken van de terugvoersignalen.
Bij de voorkeursuitvoeringsvorm wordt elke detectorsectie gevormd door een sectie van de vezel als een lus op zichzelf terug te vouwen, waardoor de naast elkaar gelegen vezelkernen in dichte nabijheid van elkaar worden gebracht in een koppelgebied, waarin de naast 25 elkaar gelegen kernen van elkaar zijn gescheiden door eenmeegevend materiaal met een brekingsindex, welke ligt in de buur van die van de vezelbekleding. De ondervragingslichtpuls wordt gedeeltelijk vanuit het segment van de vezeikern, dat door de ondervragingspuls het eerst wordt bereikt, naar de naastgelegen vezelkern gekoppeld tengevolge van 30 het effect van de verdwijnveldkoppeling. Na het doorlopen van de lus, beweegt de gekoppelde energie, waarvan de intensiteit evenredig is met de kernafstand en derhalve afhankelijk is van een eventueel invallend signaal, dat de kernafstand doet variëren, zich langs de vezel terug in een richting, tegengesteld aan die van de ondervragingspuls. Licht 35 wordt bij de beide passages door het koppelgebied gekoppeld, waardoor de energie van het terugvoersignaal wordt verdubbeld. Een of meer stelsels, elk voorzien van een aantal van dergelijke detectorsecties, 8500718 - 7 - kunnen uit een enkele vezel worden gevormd. De terugvoersignalen uit de detectorsecties, waaruit elk stelsel is opgebouwd, kunnen worden toegevoerd een gepoorte integrator of %oxcar"-middelingsinrich-ting, waarvan het uitgangssignaal een uniek terugvoersignaal is, dat 5 elk van deze stelsels voorstelt.
Bij een andere uitvoeringsvorm omvat elke detectorsectie een kleine vezelsectie, identiek aan een kleine sectie van de hoofdvezel, welke evenwijdig aan en door een kleine afstand gescheiden van de hoofdvezel is opgesteld. De afstand tussen de hoofdvezel- en de kleine 10 vezelsectie kan worden gevarieerd in responsie op uitwendige signalen, die aan de inrichting worden toegevoerd. Tengevolge van het verdwijn-veldkoppeleffect wordt een gedeelte van de ondervragingslichtpuls naar een dergelijke kleine vezelsectie gekoppeld. De uiteinden van elke kleine vezelsectie zijn vlak afgewerkt en staan in hoofdzaak 15 loodrecht op de hartlijn van de vezelsectie, en op deze uiteinden wordt een sterk reflecterende bekleding aangebracht. Aangezien door het verdwijnproces ook licht uit de kleine vezelsectie naar de hoofdvezel wordt gekoppeld, wordt een groot gedeelte van de ingevangen lichtpuls weer aan de hoofdvezel teruggevoerd, voor de helft in de-20 zelfde richting als de ondervragingspuls en voor de helft in de tegengestelde richting.
De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een vereenvoudigde dwarsdoorsnede van een vezeloptische 25 informatiemultiplexinrichting ter illustratie van de voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 2 een dwarsdoorsnede van een enkele optische aftastin-richting van het in het stelsel volgens fig. 1 gebruikte type; fig. 3 een dwarsdoorsnede‘over de lijn III-III van fig. 2, 30 waarbij de mechanische voorkeursconfiguratie van het aftastinrichtings-koppelgebied is aangegeven; fig. U een dwarsdoorsnede van een aftastinrichting van het in het stelsel volgens fig. 1 gebruikte type, beschouwd in een vlak loodrecht op de hartlijn van de optische vezel in het koppelgebied, waarbij 35 een andere mechanische configuratie voor het koppelgebied is aangegeven, fig. 5 een dwarsdoorsnede van een aftastinrichting van het in het 'stelsel volgens fig. 1 gebruikte type, beschouwd in een vlak, 8500718 - 8 - loodrecht op de hartlijn van de optische vezel in het koppelgebied, waarbij een andere alternatieve mechanische configuratie voor het kop-pelgebied is aangegeven; fig. 6 een vereenvoudigde dwarsdoorsnede van een vezeloptische 5 informatiemultiplexinrichting ter illustratie van een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. T een dwarsdoorsnede van een uit een enkele vezel bestaande optische aftastinrichting (optische hydrofoon) van het in het stelsel volgens fig. 6 gebruikte type; '10 fig. 8 een dwarsdoorsnede over de lijn VIII-VIII van fig. 7; fig. 9 sen blokschema van een vezeloptische informatiemulti-plexi'nrichting volgens de uitvinding, waarbij organen zijn aangegeven voor het detecteren en verwerken van de terugvoersignalen uit de individuele aftastinrichtingen of groepen aftastinrichtingen van het stel-15 sel; fig. 10 een stel van zeven grafieken ter illustratie van drie uitwendige signalen, welke aan drie verschillende groepen aftastinrichtingen van een vezeloptische informatiemultiplexinrichting volgens de uitvinding worden toegevoerd, een ondervragingslichtpuls voor het on-20 dervragen van het aftaststelsel van het stelsel, en terugvoersignalen, welke worden opgewekt in responsie op de ondervragingslichtpuls, voor en na een verwerking door de signaalverwerkingsorganen van het stelsel; fig. 11 een vereenvoudigde dwarsdoorsnede van een vezeloptische informatiemultiplexinrichting, welke op een semi schematische wijze 25 een andere voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding illustreert; fig. 12 een dwarsdoorsnede van een enkele optische modulator van het in het stelsel volgens fig. 11 gebruikte type; en fig. 13 een dwarsdoorsnede van het koppelgebied van een andere uitvoeringsvorm van een optische modulator van het in het stelsel vol-30 gens fig. 11 gebruikte type.
Fig. 1 toont een vereenvoudigde dwarsdoorsnede van een vezel-optisch informatievergaringsstelsel (hier ook betiteteld als een -vezeloptische informatiemultiplexinrichting") ter illustratie van de voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Een optische vezelsec-35 tie 1 is als een lus op zichzelf teruggevouwen voor het vormen van de detectorsectie 10. Op een soortgelijke wijze zijn andere vezelsecties 1 tot een lus gevormd voor het vormen van identieke detectorsecties 11 en 26. Het stelsel kan andere detectorsecties bevatten, doch in fig.
8500718 - 9 - 1 zijn co. een toelichting van de uitvinding te vereenvoudigen, slechts drie detectorsecties weergegeven. Een mechanische voorkeursconfiguratie van de detectorsecties 10, 11 en 26 zal later meer gedetailleerd worden besproken onder verwijzing naar de fig. 2 en 3. Het is duidelijk, dat 5 elk willekeurig aantal detectorsecties of stelsels van detectorsecties op de vezel 1 kan worden gevormd.
De vezel 1 kan een vezel met enkelvoudige modus of een vezel met meer modes zijn. Een geschikte vezel met meer modes kan op een bekende wijze worden vervaardigd door de vezelafmetingen en de ver-10 vaardigingsmaterialen zodanig te kiezen, dat meer dan één elektromagnetische stralingsmodes als een geleide golf in de vezel kan voortplanten. Een geschikte vezel met enkelvoudige modus kan op een bekende wijze worden verkregen door de vezelafketingen en de vervaardigingsmate-riaJLen zodanig te kiezen, dat slechts de modus van de laagste orde 15 (de voortplantingsmodus met de laagste frequentie) als een geleide golf in de vezel wordt voortgeplant.
Een zender 2, welke in staat is om aan de vezel 1 een smalle ondervragingslichtpuls toe te voeren, bevindt zich bij één uiteinde van de vezel 1. De zender 2 kan bestaan uit een laserdiode of een an-20 dere geschikte lichtbron, gekozen uit dié typen, welke op zichzelf bekend zijn. Een richtkoppelinrichting 3 leidt een gedeelte van de on-dervragingspuls voor het controleren van de fotodetector 6 via een optische vezel 1+ af. De rest van de ondervragingspuls plant zich via de richtkoppelinrichting 3 en langs de vezel 1 naar de detectorsecties 25 10, 11 en 26 voort.
Tengevolge van het effect van de verdwijnveldkoppeling wordt een eerste gedeelte van de ondervragingspuls uit het segment 32 van de vezel 1 naar het segment 33 van de vezel 1 gekoppeld. Het eerste gedeelte zal zich langs de vezel 1 naar de richtkoppelinrichting 3 30 voortplanten. De rest van de ondervragingspuls zal de lus van de de-tectorsectie 10 doorlopen en het segment 33 binnentreden wanneer de puls zich vanuit de richtkoppelinrichting 3 blijft voortplanten. Tengevolge van de verdwijnkoppeling zal een tweede gedeelte van de ondervragingspuls vanuit het segment 33 naar het segment 32 worden ge-35 koppeld. Dit tweede gedeelte zal zich langs de vezel 1 in achterwaartse richting naar de richtkoppelinrichting 3 tezamen met het eerste • gedeelte voortplanten.
8500718 ♦ k - 10 -
De richtkoppelinrichting 3 zal een deel van het terugvoer signaal uit de detectorsectie 10 (welk terugvoersignaal de eerste en tweede gedeelten omvat) via de optische vezel 5 naar de fotodetector 7 afleiden. Indien het informatievergaringsstelsel een aantal detector-5 secties omvat, wordt hij de fotodetector 7 een reeks van dergelijke terugvoersignalen of pulsen ontvangen, waarbij elke volgende terug-voerpuls wordt opgewekt door de volgende detectorsectie langs de vezel. Elke terugvoerpulsamplitude wordt gemoduleerd door het van belang zijnde signaal (dat een akoestisch signaal kan zijn), dat aanwezig is op de 10 relevante detectorsectie op het moment, dat de ondervragingslichtpuls passeert.
Een geschikte fotodetector kan uit de bekende fotodetectoren worden gekozen. Zo is· het bijvoorbeeld gebleken, dat de fotodetector Model MDA 7708, vervaardigd door Meret, Ine., goed voldoet. Het terug-15 voersignaal uit de detectorsectie 10, en op een soortgelijke wijze op gewekte terugvoersignalen uit de detectorsecties 11 en 26, kunnen door de signaalverwerkingsorganen 27 worden verwerkt. De signaalverwerkings-organen 27 zijn via een geleider 28 met de fotodetector 7 en via een geleider 3^· met een monitorfotodetector 6 verbonden. De signaalverwer-20 kingsorganen 27 zijn schematisch weergegeven in fig. 9, welke later meer gedetailleerd zal worden besproken.
De richtkoppelinrichting 3 kan worden gekozen uit de bekende richtkoppelinrichtingen. Een verdwijnkoppelinrichting van 3 dB of een stelsel van uitwendige lenzen en een bundelsplitsingsinrichting voldoet. 25 Zo is bijvoorbeeld de richtkoppelinrichting Model T7266, vervaardigd door International Telephone and Telegraph Corporation, geschikt voor een informatievergaringsstelsel, waarbij gebruik wordt gemaakt van vezels met een kerndiameter van 50 micrometer.
De golflengte van de ondervragingspuls dient in een van de op-30 tische vezel "vensters" te zijn gelegen om de demping minimaal te maken. Dergelijke vensters treden meer i’n het bijzonder bij 0,85 micrometer, 1,3 micrometer en 1,55 micrometer op. Aan injectielaserdioden, die in dergelijke gebieden werken, wordt de voorkeur gegeven om te worden toegepast als zender 2.
35 Het terugvoersignaal uit elke detectorsectie kan op een unieke wijze worden geïdentificeerd door een multiplexwerking met tijdverdeling, mits de ondervragingspulsbreedte voldoende klein is, zodat de indivi- 8500718 -. 11 duel® terugvoersignalen kunnen worden onderscheiden. Dit zal het geval zijn indien de heen-en-weer weg tussen de detectorsecties kleiner is rian de breedte van de optische puls. Indien de individuele detectorsecties op eenzelfde afstand van elkaar zijn opgesteld en de onder-5 vragingspuls voldoende smal is» zullen de terugvoersignalen uit naast elkaar gelegen detectorsecties bij de fotodetector 7 arriveren, gescheiden door een tijdinterval T = 2nD/c, waarbij D de vezellengte tussen naast elkaar gelegen detectorsecties is, n de brekingsindex van de kern van de vezel 1 is, en c de snelheid van het licht is. De lengte 10 van de lus tussen de segmenten 32 en 33 van de vezel 1 (en tussen de overeenkomstige segmenten in de detectorsectie 26) dient zo klein te zijn, dat de terugvoersignalen, die aan elk van de segmenten worden toegevoerd, elkaar zullen versterken. In de praktijk is het niet nodig individuele detectorsegmenten te onderscheiden, doch in plaats daarvan 15 groepen van detectorsecties, stelsels genoemd. Een stelsel kan een lengte van de orde van 15 meter hebben en uit een groot aantal detectorsecties bestaan. Voor het verkrijgen van een resolutie van signalen tussen naast elkaar gelegen stelsels, kan een extra vezelsectie, welke kan zijn opgespoeld, tussen de stelsels zijn gekoppeld voor het ver-20 schaffen van de vereiste vertraging.
Opdat het terugvoersignaal uit de detectorsectie, welke het verst van de zender 2 is gelegen (de detectorsectie 26 in fig. 1) zich onderscheidt van een gereflecteerde puls uit het eind 8 van de vezel l, verdient het de voorkeur, dat de afstand tussen het eind 8 en 25 deze verste detectorsectie van dezelfde waarde is als de afstand tussen naast elkaar gelegen stelsels. Het is ook mogelijk, dat het eind 8 van de vezel 1 is verbonden met een (niet in fig. 1 afgeheelde) energie^-absorberende afsluiting teneinde een eventueel daardoor gereflecteerde puls in hoofdzaak te elimineren. Een dergelijke energie-30 absorberende afsluiting kan worden gekozen uit de op zichzelf bekende afsluitingen. Zo kan het eind 8 bijvoorbeeld zijn ondergedompeld in een reservoir met een fluidum, waarvan de brekingsindex is aangepast aan die van de kern 31.
Het is gebleken, dat de intensiteit van het terugvoersignaal 35 uit de detectorsectie afhankelijk is van de afstand tussen de naast elkaar gelegen kernsegmenten, de kemdiameter, de vezelsamenverkings-lengte (hetgeen de lengte van het vezelsegment is, waarin het kern- 8500718 - 12 - segment ^8 in hoofdzaak evenwijdig is aan het kernsegment k9, als aan-' gegeven in fig. 2), de brekingsindices van de kern en de bekleding, en de golflengte van het licht, dat zich in de vezel voortplant.
Het is gewenst, dat het "gereflecteerde vermogen", het vermogen 5 van het terugvoersignaal uit een detectorsectie, een geringe fractie is van het vermogen van de ondervragingspuls, zodat veranderingen in één detect or sectie-uitgangssignaal het uitgangssignaal van de andere detectorsecties niet op een significante wijze zullen beïnvloeden. Het algemene probleem van het berekenen van de energie, welke vanuit één 10 vezelkern naar een naastgelegen kern wordt gekoppeld, is in de literatuur theoretisch behandeld. Zie bijvoorbeeld A. W. Snyder en P. McIntyre, "Crosstalk between light pipes", Journal Optical Society of America,
Vol. 66, nr. 9, september 197^. Door het toepassen van dergelijke theoretische methoden kunnen benaderde, te verwachten waarden voor de stel-15 selparameters worden berekend. Indien de kerndiameter 50 micrometer bedraagt, de vezelsamenwerkingslengte 5 mm is, de verhouding tussen de brekingsindex van de vezelbekleding en die van de vezelkern 0,99 bedraagt, en de golflengte van het licht, dat in de vezel wordt voortgeplant,· 0,85 micrometer is, zal de verhouding van de gereflecteerde ener-20 g ie uit een detectorsectie tot de energie van de ondervragingspuls kleiner zijn dan 0,0001 wanneer de vezeikernafstand groter is dan 3,5 micrometer. Een werkwijze voor het compenseren van de invloed van één aftastinrichting op de andere zal hierna onder verwijzing naar fig.
9 worden beschreven.
25 Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede van een voorkeursuitvoerings vorm van een individuele detectorsectie van het in fig. 1 afgebeelde stelsel.Het in fig. 2 afgebeelde detectorstel is bijzonder geschikt om als een hydrofoon te worden gebruikt. De vezel 1 bestaat uit een vezelkern 31 s welke is omgeven door een bekleding 29. Voor het vormen van 30 een detectorsectie van het in fig. 2 afgebeelde type, worden de vezel-kernsegmenten k9 en U8 in het gebied van de segmenten 32 en 33 van de vezel 1 respectievelijk van hun bekleding ontdaan en daarna opnieuw bekleed met een meegevend bekledingsmateriaal 30 wanneer de kerns eg-menten zich in een zodanige positie bevinden, dat het kernsegmént U8 in 35 hoofdzaak evenwijdig is aan het kernsegment 1+9- De bekleding van met’ glas beklede vezels kan door een chemisch etsproces worden verwijderd.
Met kunststof beklede siliciumoxyde (PCS) vezels kunnen van hun bekle- 8500718 r J3 r worden ontdaan door een combinatie van thermisch, en mechanisch verwijderen. In het geval van PCS-vezels kan de detectorsectie opnieuw worden bekleed met een siliconen elastomeer met een brekingsindex, welke in hoofdzaak gelijk is aan die van de oorspronkelijke bekleding. Ge-5 schikte herbekledingsmaterialen omvatten RTV, vervaardigd door General Electric Company, en Sylgard, vervaardigd door Dow Corning Corporation.
Bij een andere uitvoeringsvorm kunnen de afgestroopte vezelseg-menten op hun plaats worden gehouden door een stelsel, zoals de constructie 80 (weergegeven in fig. 5) voor het verkrijgen van het juiste be-10 drijfsvoorspanningspunt (d.w.z. de gemiddelde afstand tussen de kern- segmenten 48 en 49) en kunnen zij worden bekleed met een indexfluidum of gel met in hoofdzaak dezelfde brekingsindex als het oorspronkelijke frgki t»rii ngsmat.A-rj t Een dergelijke uitvoeringsvorm zal hieronder meer gedetailleerd onder verwijzing naar fig. 5 worden beschreven.
15 De in fig. 2 afgebeelde detectorsectie, welke geschikt is om als een hydrofoon te worden gebruikt, heeft tengevolge van de meegevend-heid van de bekleding 30 een akoestische gevoeligheid. De verandering in de brekingsindices van de- kernen en de bekleding met de druk leidt ook tot een akoestische gevoeligheid. Het stelsel 40, dat de cilinder 20 50 omvat, is aan het koppelgebied van de vezel 1 bevestigd om de akoes tische gevoeligheid van de detectorsectie te vergroten. Het stelsel 40 zal later meer uitvoerig onder verwijzing naar fig. 3 worden beschreven.
Fig. 3 toont een dwarsdoorsnede van de in fig. 2 afgeheelde de-25 tectorsectie, beschouwd in een vlak loodrecht op de hartlijn van de optische vezel in het koppelgebied. Het stelsel 40 omvat een af gedicht omhulsel, gevormd door membranen 42 en 43, respectievelijk aan de bovenzijde en onderzijde van een cilinder 50 te bevestigen. De cilinder 50 heeft aan het vlak daarvan kanalen 51 en 52, die elk zodanig zijn ge-30 diaensioneerd, dat het koppelgebied van de vezel 1 wordt toegelaten en het inwendige 41 van het 'stelsel 40 wordt afgedicht.
Invallende akoestische trillingen zullen de membranen 42 en 43 verplaatsen, waardoor de cilindrische pen 46 (die tussen het membraan k2 en de meegevende bekleding 30 is ingeklemd) wordt gedwongen te oscil-35 leren ten opzichte van de cilindrische pen 47 (welke tussen het membraan 43 en de bekleding 30 is ingeklemd). Een druktoename in het medium, dat het stelsel 40 omgeeft, beweegt de membranen 42 en 43 naar elkaar, ’ 8500718 - 1U‘- waardoor de pannen i+6 en kj naar elkaar worden bewogen en derhalve de kernsegmenten 1*8 en k9 uiteen worden bewogen. De bekleding 30 wordt zodanig gekozen, dat deze meegevend is teneinde het mogelijk te maken, dat de kernsegmenten U8 en k9 ten opzichte van elkaar künnen bewegen 5 in responsie op invallende akoestische trillingen.
Het inwendige Ui van het stelsel hQ is ten opzichte van de buitenzijde daarvan afgedicht en bevat lucht. Voorts is een buigzaam onderdeel, zoals een rubber blaas hh aanwezig, waarvan de binnenzijde vrij is naar het inwendige Ui en waarvan de buitenzijde via het kanaal 10 ^5 ia de cilinder 50 vrij is naar het medium, dat het stelsel ^0 omgeeft.
De rubber blaas Mj- dient in staat te zijn te expanderen en te contracteren teneinde lucht door het kanaal U5 te voeren teneinde de afstand tussen de kernsegmenten k8 en ^9 in hoofdzaak constant te houden in responsie op trage of laagfrequente variaties in de druk van het me-15 dium, dat het stelsel Uo omgeeft, zoals de drukverandering, welke optreedt wanneer het stelsel Uo vanuit een seismisch vaartuig naar de j bedrijfsdiepte daarvan onder het oppervlak van de zee wordt ontplooid.
Het kanaal h-5 dient de luchtstroom door dit kanaal voldoende te beperken, opdat de afstand tussen de kernsegmenten ^8 en k9 zal variëren 20 in responsie op snelle of hoogfrequente (d.w.z. boven een paar Hz) variaties in de druk van het medium, dat het stelsel 10 omgeeft, zoals de drukvariaties, welke worden veroorzaakt door een van belang zijnde invallende akoestische straling.
Fig. h toont een dwarsdoorsnede van een andere uitvoeringsvorm 25 (eveneens geschikt om als een hydrofoon te worden gebruikt) van de in fig. 2 afgebeelde detectorsectie, beschouwd in een vlak loodrecht op de hartlijn van de vezelkern h8 in het koppelgebied. Fig. k toont een ander stelsel βθ voor het vergroten van de akoestische gevoeligheid van * de detectorsectie. Het stelsel 60 omvat een omhulsel, gevormd door pla-30 ten 62 en 63, en buigzame membranen T0 en 71. Het stelsel βθ zal ook zijn voorzien van (niet afgebeelde) eindplaten teneinde het binnendringen van fluïdum in het met lucht gevulde inwendige 61 daarvan te beletten, De plaat 62 wordt ondersteund door en van de meegevende bekleding 30 gescheiden door de pen 7^ en de steunen 6k en 67. De plaat 35 63 wordt ondersteund door en gescheiden van de bekleding 30 door de pen 75 en de steunen 65 en 66. Invallende akoestische trillingen zullen trachten de platen 62 en 63 te verplaatsen, waardoor de pen 7^ wordt 8500718 - 15 - gedwongen ten opzichte van de pen 75 te oscilleren. Een druktoename in het medium» dat het stelsel 60 ongeeft, zal de pennen 7l en 75 naar elkaar bewegen, waardoor de kernsegmenten 18 en 19 uiteen bewogen worden.
5 De steunen 61, 65, 66 en 67 kunnen uit een geschikt elastisch materiaal bestaan. Een silicon elastomeer, zoals RTV of Sylgard blijkt geschikt te zijn. Voor het vormen van een steun, bestaande uit een silicon elastomeer, wordt de silicon elastomeer gehard, waarbij op de platen 62 en 63 en de pennen 7l en 75 op hun plaats hun plaats een 10 druk wordt uitgeoefend teneinde het juiste bedrijfsvoorspanningspunt te verkrijgen, d.w.z. de gemiddelde afstand tussen de kernen 18 en 19·
Verder is een buigzaam onderdeel, zoals een rubber blaas 69 aanwezig, waarvan de binnenzijde via het kanaal 68 vrij is naar het inwendige 61 en waarvan de buitenzijde vrij is naar het medium, dat het stel-15 sel 60 omgeeft. De rubber blaas 69 en het kanaal 68 dienen voor dezelfde functie als de rubber blaas 11 en het kanaal 15, welke boven onder verwijzing naar fig. 3 zijn beschreven. Meer in het bijzonder is de rubber blaas 69 in staat om te expanderen en te contracteren teneinde een voldoend volume lucht door het kanaal 68 te bewegen om te beletten, 20 dat trage variaties in de druk van het medium, dat het stelsel 60 omgeeft, de afstand tussen de kernsegmenten 18 en 19 beïnvloedt.
Fig. 5 is een dwarsdoorsnede van weer een andere uitvoeringsvorm (eveneens geschikt om als een hydrofoon te worden gebruikt) van een individuele detectorsectie van het in fig. 1 afgebeelde type, beschouwd 25 in een vlak loodrecht op de hartlijn van de optische vezel in het kop-pelgebied. Het stelsel 80 volgens fig. 5 dient om de akoestische gevoeligheid van de detectorsectie te vergroten. Het stelsel 80 omvat een afgedicht omhulsel, gevormd door membranen 83 en 81 aan respectievelijk de bovenzijde en onderzijde van het rechthoekige gestel, dat de platen 30 81 en 82 omvat, te bevestigen, en eindplaten(welke niet in fig. 5 zijn weergegeven). De eindplaten bezitten elk een kanaal, om het koppelge-bied van de vezel 1 toe te laten en het inwendige 89 van het stelsel 80 af te dichten. Het is duidelijk, dat de vorm van de membranen 83 en 81 en het gestel waaraan de membranen zijn bevestigd, niet rechthoekig 35 behoeven te zijn. De membranen kunnen ook schijfvormig zijn en het gestel kan cilindrisch zijn, voorzien van een paar kanalen, elke voor het toelaten van het koppelgebied van de vezel en het afdichten van het 8500718 - 16 - inwendige 89 van het stelsel 80, welke kanalen zich door tegenover elkaar gelegen gebieden van het cilindrische gestel uitstrekken.
Invallende akoestische trillingen in een vloeibaar medium, dat het stelsel 80 omgeeft, zullen de membranen 83 en 8½ verplaatsen, 5 waardoor het onderdeel 87 (ingeklemd tussen het kernsegment 1+8 van de vezel 1 en het membraan 83) oscilleert ten opzichte van het onderdeel 88 (ingeklemd tussen het kernsegment 1+9 van de vezel 1 en het membraan 81+). De kernsegment en 1+8 en 1+9 zijn bekleed met een indexfluidum of gel 77 met in hoofdzaak dezelfde brekingsindex als de oorspronkelijke 10 bekleding 29 (niet weergegeven in fig. 5) van de vezel 1. Het is gebleken, dat voor het indexfluidum 77 de brekingsindexvloeistof, serie AA, vervaardigd door Cargile Laboratories, geschikt is.
Een druktoename in het medium, dat het stelsel 80 omgeeft, beweegt de kernsegmenten 1+8 en 1+9 meer naar elkaar. In tegenstelling 15 daarmede zullen door een druktoename in het medium, dat het stelsel 1+0 (weergegeven in fig. 3) omgeeft, de kernsegmenten 1+8 en 1+9 uiteen bewogen worden.
Het inwendige 89 van het stelsel 80 bevat lucht en is ten opzichte van het omgevende medium afgedicht. Voorts is een buigzaam on-20 derdeelP zoals een rubber blaas 86 aanwezig om het hydrostatische evenwicht te onderhouden op een wijze, zoals boven voor de rubber blaas 1+1+ van fig. 3 is beschreven. Van de rubber blaas 86 is de binnenzijde via het kanaal 85 vrij naar het inwendige 89 en is de buitenzijde vrij naar het medium, dat het stelsel 80 omgeeft.
25 Een vezeloptische informatiemultiplexinrichting ter illustra tie van een andere uitvoeringsvorm! volgens de uitvinding is in vereenvoudigde vorm weergegeven in fig. 6. Evenals bij de boven onder verwijzing naar fig. 1 beschreven voorkeursuitvoeringsvorm zijn een of meer identieke aftastinrichtingen op een enkele optische vezel gevormd, 30 welke aftastinrichtingen worden ondervraagd door een ondervragings-lichtpuls, welke wordt uitgezonden uit de zender 2, die zich aan een uiteinde van de vezel 1 bevindt, en over de richtkoppelinrichting 3 wordt gevoerd. In fig. 6 zijn identieke aftastinrichtingen 90, 91 en 106 aangegeven, ofschoon elk willekeurig positief integraal aantal af-35 tastinrishtingen in het stelsel kan worden toegepast. Elk van de aftastinrichtingen 90, 91 en 106 is geschikt om te worden gebruikt als een hydrofoon (en zal hierna’ worden betiteld als een "hydrofoon") om 8500718 - it - de ondervragende lichtpuls in responsie op daarop invallende akoestische trillingen te moduleren. Elke hydrofoon omvat een klein vezel-segment, dat in hoofdzaak identiek is aan het vezelsegment 110 in de hydrofoon 90, dat in de buurt wordt gehouden van en evenwijdig is aan 5 de vezel 1 en van de vezel 1 is gescheiden door een meegevend vezel-scheidingsorgaan 133· Het segment 110 heeft een diameter, welke in hoofdzaak gelijk is aan die van de vezel 1, en bestaat uit een korte, integrale afgeknotte sectie van een optische vezel met een lengte van bijvoorbeeld van de orde van 1 cm. De eindvlakken 1U0 en 1U1 van het 10 segment 110 staan in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van het segment en zijn vlak afgewerkt, en zijn bekleed met een bekleding met grote reflectiviteit van een geschikt type, gekozen uit materialen, die op zichzelf bekend zijn.
Tengevolge van het effect van de verdwijnveldkoppeling wordt 15 een klein gedeelte van de ondervragingslichtpuls naar het segment 110 gekoppeld. Het segment 110 vormt een holte, waarin het gekoppelde gedeelte een aantal malen tussen de eindvlakken 1U0 en 1M wordt gereflecteerd. Aangezien het verdwijnproces er ook toe leidt, dat licht vanuit het segment 110 terug naar de vezel 1 wordt gekoppeld, wordt een 20 groot gedeelte van het naar het segment 110 gekoppelde licht weer naar de vezel 1 teruggevoerd. Tijdens elke passage van het gekoppelde gedeelte door het segment 110 vanaf het eindvlak 1h0 naar het eindvlak 1U1, wordt licht naar de vezel 1 teruggekoppeld en plant het licht zich naar de zender 2 voort. Gedurende elke passage van het gekoppelde 25 gedeelte door het segment 110 vanaf het eindvlak 141 naar het eindvlak 1^0, wordt licht naar de vezel 1 teruggekoppeld en plant dit licht zich vanuit de zender 2 voort. Derhalve wordt ongeveer de helft van het licht, dat naar de vezel 1 wordt teruggevoerd, in een richting naar de zender 2 voortgeplant en wordt ongeveer de helft in een richting vanaf 30 de zender 2 voortgeplant. De werkelijke hoeveelheid, welke aan de vezel 1 wordt toegevoerd, is afhankelijk van de verhouding van de reflectiviteit van de eindvlakken 1ho en 1^1 en de "koppelfractie". De "koppel-fractie" is het fractionele vermogen, dat uit het segment. 110 per doorgang door het koppelgebied vanuit êên eindvlak naar het andere naar de 35 vezel 1 wordt gekoppeld. De koppelfractie is op zijn beurt afhankelijk van de afstand tussen het segment 110 en de vezel 1, welke varieert in responsie op akoestische trillingen, welke de hydrofoon 90 85 0 07 18 -18- treffen.
Het gedeelte van het licht, dat uit het segment 110 aan de vezel 1 in de richting van de zender 2 wordt toegevoerd, zal worden betiteld als de "terugvoerpuls" uit het segment 110. De richtkoppelinrich-5 ting 3 leidt een gedeelte van de terugvoerpuls naar de fotodetector 7 via de vezel 5 af. De terugvoerpulsen uit de hydrofoons 90, 91 en 106 kunnen worden verwerkt door signaalverwerkingsorganen 2T, die via een geleider 28 met een fotodetector 7 en door een geleider met een mo-nitorfotodetector 6 zijn verbonden. De signaalverwerkingsorganen 2J 10 zullen later meer gedetailleerd onder verwijzing naar fig. 9 worden beschreven.
Fig. 7 is een vergrote dwarsdoorsnede van de in fig. 6 afge-beelde hydrofoon 90. Fig. 8 is een dwarsdoorsnede van de hydrofoon 90 over de lijn VIII - VIII van fig. 7· Membranen 130 en 131 zijn respec-15 tievelijk over de bovenzijde en onderzijde van een stijf cilindrisch huis 132 gespannen om het met lucht gevulde inwendige 13^ van de hydrofoon 90 af te dichten ten opzichte van het omgevende medium. Een kanaal 135 eu een kanaal 136, waarvan de afmetingen zodanig zijn, dat de vezel 1 wordt toegelaten, doch het binnendringen van fluïdum in het 20 inwendige 1van de hydrofoon 90 wordt belet, strekken zich door tegenover elkaar gelegen zijden van het huis 132 uit.
Aan de hydrofoon 90 is ook een buigzaam onderdeel, zoals een rubber blaas 137 bevestigd om het hydrostatische evenwicht te onderhouden op de wijze, zoals boven voor de rubber blaas UU van fig. 3 is 25 beschreven. Van de rubber blaas 133 is de binnenzijde via het kanaal 138 in het huis 132 vrij naar het inwendige 13^ en is de buitenzijde vrij naar het medium, dat de hydrofoon 90 omgeeft.
Voor het vervaardigen van de hydrofoon 90 wordt de bekleding 29 van het segment van de kern 31 van de vezel 1 afgestroopt en wordt de 30 vezelscheidingsinrichting 133 op het afgestroopte kernsegment gevormd.
De vezelscheidingsinrichting 133 dient te bestaan uit een materiaal, zoals een siliconen elastomeer met in hoofdzaak dezelfde brekingsindex als de bekleding 29 en met een relatief geringe viskositeit wanneer de elastomeer niet is gehard, doch welk materiaal bij het harden tot een 35 meegevend lichaam hardt. Sylgard 18U, vervaardigd door Dow Corning
Corporation, blijkt geschikt te zijn voor het vormen van de vezelscheidingsinrichting 133. Het segment 110 wordt in de niet-geharde vezel- 8500718 - 19 - scheidingsinrichting 133 in hoofdzaak evenwijdig aan de kern 31 opgesteld en wel op een gekozen afstand daarvan. Bij het harden wordt de vezelscheidingsinrichting 133 met het afgestroopte segment van de kern 31, de membranen 130 en 131, en het segment 110 verbonden. De geharde 5 vezelscheidingsinrichting 133 zal het segment 110 op de gekozen plaats, in hoofdzaak evenwijdig aan de kern 31 houden totdat akoestische trillingen, waardoor de membranen 130 en 131 worden getroffen, tot een verplaatsing van. het segment 110 ten opzichte van de kern 31 leiden.
Wanneer de ondervragingslichtpuls de hydrofoon 90 (naar rechts 10 in fig. 7) doorloopt, zal een gedeelte daarvan naar het segment 110 worden gekoppeld tengevolge van het verdwijnveldkoppereffect. Indien de eindvlakken 1^0 en 1*+1 totaal reflecterend konden worden gemaakt (d.w.z. indien zij een reflectiviteit met een waarde êén zouden hebben), zou de gekoppelde puls een aantal malen tussen de eindvlakken 1^0 en 11+1 15 worden gereflecteerd, totdat door het verdwijnveldkoppeleffect de gehele gekoppelde puls naar de vezel 1 zou zijn teruggevoerd, voor de helft in de richting van de zender 2 en voor de andere helft in de richting vanaf de zender 2. De werkelijke hoeveelheid van de gekoppelde puls, welke naar de vezel 1 wordt teruggekoppeld, is afhankelijk van 20 de verhouding van de reflectiviteit van de eindvlakken lh0 en 1 Ui tot de koppelfractie ter passage van de gekoppelde puls vanuit één eind-vlak van het segment 110 naar het andere. Deze koppelfractie per passage zal op zijn beurt afhankelijk zijn van de afstand tussen het segment 110 en de kern 31, de diameters van het segment 110 en de 25 kern 131, de lengte van het segment 110, de brekingsindices van het segment 110, de kern 31 en de vezelscheidingsinrichting 133, en de golflengte van de ondervragingslichtpuls. De intensiteit van het gedeelte van de gekoppelde puls, dat aan de vezel 1 in de richting van de zender 2 wordt teruggevoerd, d.w.z. de intensiteit van de "terugvoerpuls", zal 30 derhalve afhankelijk zijn van de afstand tussen het segment 110 en de kern 31.
Het verschil tussen de terugvoerpulsbreedte en de breedte van de toegevoerde puls zal afhangen van de reflectiviteit van de eindvlakken 140 en 141. De afhankelijkheid kan worden benaderd door de relatie: 35 T * 4,7ö(Z} (1/(1 - R)), waarbij T het verschil tussen de terugvoerpulsbreedte en de breedte van de toegevoerde puls in nanosec. is, Z de lengte van het segment 110 in meter is en R de reflectiviteit van 8500718 - 20 - de eindvlakken 1U0 en 1U1 is, Een grote eindvlakreflectiviteit is gewenst voor het verkrijgen van een sterke terugvoerpuls. Wanneer de eindvlakreflectiviteit evenwel de waarde êên nadert, neemt de terug-voerpulshreedte tot een oneindig grote waarde toe. Derhalve kunnen de 5 individuele terugvoerpulsen uit de hydrofoons 90, 91 en 106 van het stelsel niet worden gesplitst tenzij de eindvlakreflectiviteit zodanig wordt gekozen, dat deze voldoende laag is. De individuele terugvoerpulsen uit naast elkaar gelegen hydrofoons zullen hij de fotodetector 7 arriveren, gescheiden door een tijdinterval T - 2nD/c, waarbij D de vezel-10 lengte tussen de hydrofoons is, n de brekingsindex is van de kern 31 van de vezel 1, en c de lichtsnelheid in vacuo is. Derhalve dienen de lengte van het segment 110 en de eindvlakreflectiviteit zodanig te worden gekozen, dat de terugvoerpulsen uit naast elkaar gelegen hydrofoons kunnen worden gesplitst, 15 Fig. 9 toont een blokschema van een vezeloptische informatie- multiplexinrichting volgens de uitvinding, waarbij signaalverwerkingsor-ganen 27 zijn aangegeven om de terugvoersignalen uit individuele modu-* latoren 150, 151 en 159 (en de andere niet afgebeelde modulatoren) te verwerken. De modulatoren 150, 151 en 159 kunnen bestaan uit aftastin-20 richtingen van het boven onder verwijzing naar fig. 1 beschreven type, of aftastinrichtingen van het type, dat boven onder verwijzing naar fig.6 is besproken, of modulatoren van het type, dat hierna nog onder verwijzing naar de fig. 11 en 12 zal worden besproken. Het is duidelijk, dat ofschoon slechts een paar modulatoren zijn weergegeven, elk willekeurig 25 aantal modulatoren op de vezel 1 kan worden gevormd, de modulatoren tot een aantal stelsels kunnen worden gegroepeerd en dat stelsels kunnen worden gescheiden door gekozen secties van opgespoelde vezels voor het verschaffen van een temporale stelseiresolutie.
Een ondervragingslichtpuls wordt uit de zender 2 aan de vezel 30 1 toegevoerd. Een gedeelte van de ondervragingspuls wordt door de richt- koppelinrichting 3 via de vezel U naar de monitorfotodetector 6 afge- * leid. De rest van de ondervragingspuls beweegt zich via de richtkoppel-inriehting 3 naar de modulatoren 150, 151 en 159* Door elk van de modulatoren wordt in responsie op de voortplanting van de ondervragingspuls 35 door deze modulatoren een terugvoersignaal opgewekt. De energie van het terugvoersignaal uit elke modulator is indicatief voor de waarde voor een van belang zijnd signaal, dat de modulator treft op het moment, dat 8500718 - 21 - de ondervragingspuls de modulator passeert. Een gedeelte van het terug-voersignaal uit elk van de modulatoren wordt door de richtkoppelin-richting 3 via de vezel 5 naar de fotodetector 7 afgeleid.
Het uitgangssignaal van de fotodetector 7 wordt in de versterker 5 170 tot een voldoend hoog niveau voor een daaropvolgende verwerking versterkt. Op een soortgelijke wijze wordt het uitgangssignaal van de monitorfotodetector 6 in de versterker 160 tot een voldoend hoog niveau voor een daaropvolgende verwerking versterkt.
Het uitgangssignaal van de versterker 160, dat is gerelateerd 10 aan het liehtuitgangssignaal van de zender 2, wordt toegevoerd aan het logische tempeerstelsel 167» de piekdetectorketen 165 en de stelsel-klok 161. De stelselklok 161 omvat een logisch tempeer- en regelstelsel, welke stelsels later zullen worden "beschreven. De uitgang van de versterker 170» welke verband houdt met de terugvoersignalen uit de modu-15 latoren, is verbonden met eln ingang van de deelketen 171. Het uitgangssignaal van de vasthoudketen 166, welke in serie is verbonden met de piekdetector 165, en welk uitgangssignaal een signaal voorstelt, dat de piekamplitude van het uitgangssignaal van de monitorfotodetector 6 volgt, wordt aan de andere ingang van de deelketen 171 toegevoerd. Een 20 signaal met een amplitude, gelijk aan de amplitude van het uitgangssignaal van de versterker 170, gedeeld door de amplitude van het uitgangssignaal van de vasthoudketen 166, wordt door de deelketen 171 opgewekt. Dit signaal stelt de^normaliseerde instantane amplitude van de terugvoersignalen uit de individuele modulatoren van de stelsels voor, 25 gecorrigeerd voor het compenseren van veranderingen in de amplitude van de ondervragingspuls.
De uit een aantal kanalen bestaande steekproef-vasthoudketen 168 voert achtereenvolgens aan de eerste ingang van de differentiaal-versterker 169 een signaal toe, dat de genormaliseerde instantane am-30 plitude van de terugvoersignalen uit de individuele modulatoren voorstelt wanneer deze zich in een "rust"-toestand bevinden. Wanneer het stelsel wordt gebruikt voor seismische toepassingen te water, zullen de individuele modulatoren 150, 151 en 159 zich in een ,frust"-toestand bevinden op tijdstippen, welke juist voor elk opwekken van een seismisch 35 signaal zijn gelegen, waarvan de reflecties of brekingen door de modulatoren moeten worden gedetecteerd, mits geen significante gereflecteerde of gebroken aankomsten tengevolge van eerder opgewekte seismische 8500718 - 22 - signalen de modulatoren op deze tijdstippen treffen. Het logische tempeer stelsel l6T, dat tussen de versterker 160 en de uit een aantal kanalen bestaande steekproef- en vasthoudketen 168 is verbonden, geeft de steekproef- en vasthoudketen 168 met een aantal kanalen de opdracht om 5 van het uitgangssignaal van de deelketen 171 steekproeven te nemen en dit uitgangssignaal vast te houden op tijdstippen waarop de modulatoren zich in een rusttoestand bevinden. De vastgehouden "rust"-referentie-signalen worden op geschikte tijdstippen aan de eerste ingang van de differentiaalversterker 169 toegevoerd. De differentiaalversterker 169 10 zal derhalve de invloed van langzame systematische veranderingen in de gemiddelde uitwendige omstandigheden, welke het stelsel beïnvloeden, compenseren. Wanneer het stelsel voor seismische toepassingen te water wordt, gebruikt, zullen dergelijke systematische veranderingen temperatuur- en belastingsveranderingen omvatten, die de modulatoren beïn-15 vloeden.
De uitgang van de differentiaalversterker 169 is verbonden met de integratorketen 162 en met éên ingang van de gepoorte integrator 163. De andere ingang van de integratorketen 162 is verbonden met de stelsel-klok 161. Een ingang van de optelketen 172 is verbonden met de uitgang 20 van de integratorketen 162. De andere ingang van de optelketen 172 is met de uitgang van de deelketen 171 verbonden.
Het uitgangssignaal van de differentiaalversterker 169 stelt de genormaliseerde instantane amplitude van de terugvoersignalen uit de individuele modulatoren voor, gecorrigeerd ten aanzien van veranderingen 25 in de ondervragingspulsamplitude, langzame systematische veranderingen, welke het stelsel beïnvloeden, en de invloed van de stroomopwaartse mo-dulatorverliezen van de terugvoersignalen uit stroomafwaartse modulatoren.
Op elk moment stelt het uitgangssignaal van de integratorketen 30 1ö2 het cummulatieve totale vermogen van alle terugvoersignalen, gede tecteerd door de fotodetector 7, voor vanaf het tijdstip waarop de meest recente ondervragingspuls werd geleverd. De stelselklok 161 is voorzien van een logisch tempeer- en regelstelsel om de integratorketen tussen opeenvolgende modulatorstelseluitlezingen terug te stellen. De 35 optelketen 172 telt het uitgangssignaal van de integratorketen Ιβ2 bij het uitgangssignaal van de deelketen 171 op om de invloed van stroomopwaartse modulatorverliezen (d.w.z. verliezen tengevolge van aflei- 8500718 - 23 - ding, door elke stroomopvaartse modulator, van een deel van de ondervragingspuls terug naar de zender 2) op de terugvoersignalen uit stroomafwaartse modulatoren te corrigeren. Het uitgangssignaal van de optel-keten 172 wordt toegevoerd aan de tweede ingangsklera. van de differen-5 tiaalversterker 169.
De uitgang van de differentiaalversterker 169 is verbonden met de eerste ingang van de gepoorte integratorketen 163. De stelselklok l6l, welke een logische tempeer- en regelketen omvat, is met de andere ingang van de gepoorte integratorketen 163 verbonden. De gepoorte inte-10 grator 163 integreert het uitgangssignaal van de differentiaalversterker 169 over tijdintervallen, die op een geschikte wijze zodanig zijn gekozen, dat het uitgangssignaal van de gepoorte integrator 163 bestaat uit een reeks signalen, die elk het gecombineerde vermogen van de terugvoersignalen uit alle modulatoren, die een enkel op een unieke wijze ge-15 Identificeerd modulatorstelsel van het systeem omvatten, voorstellen.
De uitgang van de gepoorte integrator 163 is verbonden met de ingang van de demultiplexketen 164. Het uitgangssignaal van de demultiplexketen 164 wordt toegevoerd aan de steekproef- en vasthoudketens 173 t/m 180 (de steekproef- en vasthoudketens 174 t/m 179 zijn in fig.
20 9 niet afgebeeld). Voor elk modulatorstelsel dient éên steekproef- en vasthoudketen aanwezig te zijn. Ofschoon in fig. 9 acht steekproef- en vasthoudketens zijn aangegeven, is het duidelijk, dat de bij de stelselklok 161 behorende logische tempeer- en regelketen de signaalverwer-kingsorganen 27 kan instrueren elk positief integraal aantal stelsels 25 uit de op de vezel 1 gevormde modulatoren te vormen. De stelselklok 161 is met de demultiplexketen 164 en de steekproef- en vasthoudketen 173 t/m 180 verbonden om elke steekproef- en vasthoudketen te instrueren informatie uit de uitgang van de gepoorte integrator 163 te bemonsteren en vast te houden. Derhalve kunnen de steekproef- en vasthoudketens tussen 30 opeenvolgende toevoeren van de ondervragingspuls aan de vezel 1 worden uitgelezen teneinde uit elk daarvan een uniek signaal uit êên stelsel te verkrijgen, dat het totale vermogen van alle terugvoersignalen uit de modulatoren, waaruit dit stelsel is opgebouwd, voorstelt. De inhoud van elk van de steekproef- en vasthoudketens 173 t/m 180 wordt bij elke 35 levering van de ondervragingspuls op peil gebracht, hetgeen plaats kan vinden met geschikte tijdintervallen, zoals 1/2, 1, of 2 ms.
Bij een andere uitvoeringsvorm wordt het uitgangssignaal van de 8500718 - 2k - φ “ differentiaalversterker 169 toegevoerd aan een stelsel van "boxcar"-middelingsketens, waarbij voor elk modulatorstelsel êên f,boxcar"-midde-lingsketen aanwezig is. Bij deze uitvoeringsvorm zal de stelselklok 161 met elke "boxcar"-middelingsinrichting zijn verbonden om aan elke 5 "boxcar"-middelingsinrichting op te dragen het uitgangssignaal van de differentiaalversterker 169 over geschikt gekozen tijdintervallen te integreren om in responsie op elke ondervragingspuls een signaal op te wekken, dat het vermogen van de terugvoersignalen uit een enkel op een unieke wijze geïdentificeerd modulatorstelsel voorstelt. De stelsel-10 klok 161 zal ook elke "boxcar"-middelingsinrichting opdragen een gemiddeld signaal op te wekken, dat het gemiddelde vermogen van alle terugvoersignalen uit een enkel modulatorstelsel voorstelt, opgewekt in responsie op een aantal opeenvolgende ondervragingspulsen. Het poorten van elke "boxcar"-middelingsinrichting leidt tot de demultiplexfunctie, 15 welke wordt uitgevoerd door de demultiplexinrichting 164 volgens fig. 9· Een "boxcar"-middelingsketen kan op een bekende wijze worden gevormd door met een gepoorte integrator, zoals de gepoorte integrator 163 van fig. 9 een terugkoppellus te verbonden.
Bij de andere uitvoeringsvorm, waarbij gebruik wordt gemaakt van 20 "boxcar"-middelingsinrichtingen, kan het tijdinterval tussen de ondervra-gingspulsen worden gereduceerd tot 0,05 of 0,1 ms en kan het uitgangssignaal van elke "boxcar"-middelingsinrichting worden bemonsterd met elk geschikt onafhankelijk tijdinterval, zoals 1/2, 1 of 2 ms.
Een vezeloptische informatiemultiplexinrichting volgens de uit-25 vinding in een uitvoeringsvorm, welke geschikt is voor seismische toepassingen te water, kan meer in het bijzonder 203 hydrofoonstelsels omvatten, elk met een lengte van 15 meter. Aangezien de snelheid van het licht in een typerende optische vezel ongeveer 0, 21 m/ns bedraagt, kan een dergelijk stelsel in ongeveer 29 microsec. worden uitgelezen. Indien 30 derhalve de gepoorte integrator 163 de pulsstroom uit de differentiaalversterker 169 in intervallen met een lengte van lk-2 nanosec. integreert, kunnen 203 signalen (die elk op een unieke wijze het terugvoer signaal uit een bepaald stelsel voorstellen) gedurende deze periode van ongeveer 29 microsec worden opgewekt, aan een demultiplexbewerking worden 35 onderworpen en worden vastgehouden. Derhalve kunnen de ondervragingspuls en op een afstand van 50 of 100 microsec. van elkaar zijn gelegen, overeenkomende met pulsfrëquenties van 10 kHz of 20 kHz.
8500718 - 25 r
Pig. 10 toont een stelsel van zeven grafieken ter illustratie van de werkwijze waarop een vezeloptische informatiemultiplexinrichting volgens de uitvinding in staat is uitwendige signalen, welke aan de af-tastinrichtings- of modulatorstelsels· volgens de uitvinding worden toe-5 gevoerd, te reconstrueren. Hierna zal tij de bespreking van fig. 10 het uitwendige signaal worden betiteld als een akoestisch signaal, ofschoon het duidelijk is, dat de discussie op een wijze, die voor de vakman voor de hand ligt, kan worden gegeneraliseerd, waardoor het signaal betrekking heeft op alle typen uitwendige signalen. Het stelsel van het 10 systeem zal worden betiteld als zijnde voorzien van aftastinrichtingen van het type, boven besproken onder verwijzing naar de fig. 1 en 6, ofschoon het duidelijk is, dat de toelichting op een soortgelijke wijze kan worden gegeneraliseerd om elk van de hier beschreven aftastinrichtingen en modulatoren te omvatten. De afstand tot de horizontale as 15 van elke grafische voorstelling stelt de signaalamplitude voor. De afstand vanaf de vertikale as van elke grafische voorstelling stelt de verstreken tijd. De gemeenschappelijke tijdschaal van de fig. 10(a), 10(b), 10(c) en 10(g verschilt sterk van de gemeenschappelijke tijdschaal van de fig. 10(d), 10(e) en 10(f). De oorsprong van de horizon-20 tale as stelt het moment, tQ, voor waarop een ondervragingspuls door de zender 2 aan de vezel 1 wordt toegevoerd.
Fig. 10(a) stelt een akoestisch signaal voor, dat aan een individueel aftaststelsel (d.w.z. een eerste groep van aftastinrichtingen) van het stelsel wordt toegevoerd. Fig. 10(b) stelt een ander akoestisch 25 signaal voor, dat aan een tweede aftaststelsel van het systeem wordt toegevoerd, welk stelsel verder van de zender is gelegen dan het eerste stelsel. Fig. 10(c) stelt een derde akoestisch signaal voor, dat aan een derde aftaststelsel wordt toegevoerd, dat verder van de zender is gelegen dan het tweede aftaststelsel. Teneinde de toelichting van de 30 uitvinding te vereenvoudigen, zal worden aangenomen, dat elk van de drie stelsels bestaat uit vijf aftastinrichtingen, en dat de afstand tussen elke twee aftastinrichtingen in een stelsel veel kleiner is dan de afstand tussen een aftastinrichting, gekozen uit een stelsel, en een andere aftastinrichting, gekozen uit een ander stelsel.
35 Fig. 10(d) stelt een typerende ondervragingslichtpuls in de vezel 1 op een plaats bij de zender 2 voor. De breedte van de afgeheelde ondervragingspuls bedraagt ongeveer 30 nanosec.
8500718 - 26 -
Het uitgangssignaal van de fotodetector 7» dat de terugvoerpul-sen voorstelt, die inde drie aftaststelsels worden opgewekt, is weergegeven in fig. 10(e). De puls aan de linkerzijde (d.w.z. de puls, welke het vroegst door de fotodetector 7)wordt gedetecteerd, stelt de terug-5 voerpuls uit het eerste aftaststelsel voor. De puls aan de rechterzijde stelt de terugvoerpuls uit het derde aftaststelsel voor. Elk van de drie in fig. 10(e) afgebeelde pulsen bezit vijf pieken, waarbij elke piek het terugvoersignaal uit een van de vijf individuele aftastinrich- . tingen voorstelt, waaruit elk stelsel is opgebouwd. De in fig. 10(e) 10 afgebeelde pulsen zijn elektrische signalen, welke daarna worden ver-werkt in signaalverwerkingsorganen 27 en wel op de wijze, zoals boven onder verwijzing naar fig. 9 is beschreven.
De in fig. 10(e) afgebeelde signalen zullen in de in fig. 10(f) afgebeelde signalen worden getransformeerd na een gedeeltelijke ver-15 werking in de signaalverwerkingsorganen 27. Meer in het bijzonder stellen deze signalen het uitgangssignaal van de gepoorte integrator 163 voor. De amplitude van de puls aan de linkerzijde is door de signaalverwerkingsorganen 27 tot bijna nul gereduceerd. Dit reflecteert de dichtbij nul zijnde amplitude van het akoestische signaal, dat het eerste aftast-20 stelsel bereikt op het moment, dat de ondervragingspuls dit stelsel heeft gepasseerd. Op een soortgelijke wijze komt de amplitude van elk van de andere twee in fig. 10(f) afgebeelde pulsen overeen met de amplitude van het akoestische signaal, dat aan het bij deze puls behorende aftaststelsel wordt toegevoerd op een tijdstip, dat de ondervragings-25 puls dit stelsel heeft gepasseerd.
Zoals boven is beschreven, wordt het uitgangssignaal van de gepoorte integrator 163 aan een demultiplexbewerking onderworpen en in de steekproef- en vasthoudketens 173 t/m 180 vast gehouden. Fig. 10(g) toont een aantal informatiepunten, elk verkregen door het uitlezen van 30 de inhoud van de bepaalde steekproef- en vasthoudketen, welke informatie opslaat, die verband houdt met het eerste aftaststelsel. Het eerste informatiepunt in fig. 10(g) stelt de eerste puls (met een amplitude in de buurt van nul) voor, weergegeven in fig. 10(f). De andere informatiepunten in fig. 10(g) zijn een gevolg van de daaropvolgende ondervra-35 gingen van het stelsel van het systeem door ondervragingspulsen, die met intervallen van 1A ms aan de vezel 1 worden toegevoerd. Door een ' analyse van deze informatiepunten kan het akoestische signaal, dat aan 8500718 τ- 2Τ “ het eerste.aftaststelsel wordt toegevoerd, worden gereconstrueerd (zoals is gesuggereerd in fig. 10(g))
Het vezeloptische informat i ernult iplexst els el volgens de uitvinding in een uitvoeringsvorm, welke een of meer aftastinrichtingen 5 omvat om een fysisch verschijnsel, dat wordt beproefd, direkt om te zetten in een gemoduleerd optisch signaal, kan worden toegepast in een groot aantal verschillende informatievergaringssituaties. Het type aftastinrichting, dat gekozen wordt om bij een dergelijke uitvoeringsvorm van het stelsel te worden toegepast, zal afhankelijk zijn 10 van de bepaalde context, dat in het stelsel wordt gebruikt. Versehil-llende typen akoestische aftastinrichtingen, welke kunnen worden toegepast bij de voorkeursuitvoeringsvorm van het stelsel, welke in vereenvoudigde vorm in fig. 1 is weergegeven, zijn boven onder verwijzing naar de fig. 2 t/m 8 besproken. Het is duidelijk, dat naast deze 15 akoestische aftastinrichtingen, andere typen aftastinrichtingen binnen het kader van de uitvinding kunnen worden ontworpen voor het direkt moduleren van de vezelscheiding in responsie op andere typen signalen, zoals thermische, magnetische en elektrische signalen, waardoor deze signalen kunnen worden gedetecteerd.
20 Modulatoren 200, 210 en 220 voor algemene doeleinden, waarbij gebruik wordt gemaakt van de principes van de uitvinding, zijn in een eenvoudige schematisch vorm in fig. 11 weergegeven, terwijl in fig.
12 een dwarsdoorsnede van een individuele modulator van het in fig. Π afgebeelde type is weergegeven. Elke conventionele aftastinrichting, 25 welke een fysisch verschijnsel, zoals druk, temperatuur of magnetisch veld in een elektrisch signaal cmzet, kan worden gebruikt voor het aandrijven van de modulatoren 200, 210 en 220. Een voordeel van het gebruik van een modulator voor algemene doeleinden in plaats van een aftastinrichting, welke het verschijnsel, dat wordt beproefd, direkt 30 omzet in een gemoduleerd optisch signaal, is duidelijk wanneer als een voorbeeld een hydrofoonstelsel wordt gebruikt. Zoals reeds is vermeld, wordt bij een typerende seismologietoepassing te water, het uitgangssignaal van zeventien hydrofoons, welke over een lengte van vijftien meter zijn verspreid, gebruikt voor het vormen van éên stelsel. Indien 35 vezeloptische aftastinrichtingen van het boven onder verwijzing naar de fig. 2 t/m 8 besproken type worden gebruikt voor het vormen van een dergelijk stelsel, is het nog steeds nodig zeventien van dergelijke 8500718 - 28 τ- inrichtingen in elk interval van vijftien meter te vormen. Onder gebruik van de modulator voor algemene doeleinden volgens de fig. 11 en 12 evenwel kunnen zeventien conventionele hydrofoonuitgangs signalen bij elkaar worden opgeteld voor het voeden van een enkele modulatoringang.
5 Op deze wijze behoeft op de vezel in elk interval van vijftien meter slechts êên inrichting (modulator) te worden gevormd in plaats van zeventien inrichtingen (aftastinrichtingen).
Identieke optische modulatoren 200, 210 en 220 zijn half schematisch weergegeven in fig. 11. Elk van de modulatoren 200, 210 en 10 220 omvat een drukelement, identiek aan het drukelement 201 van de modulator 200, een aandrijfinrichting, identiek aan de aandrijfinrichting 202 van de modulator 200, een conventionele aftastinrichting, identiek aan de conventionele aftastinrichting 204 van de modulator 200, en een stijf huis, identiek aan het stijve huis 203 van de modulator 200.
15 Het drukelement 210 oefent een met de tijd variërende kracht op het segment 32 van de optische vezel 1 uit in responsie op een naar de tijd variërend aandrijf signaal (dat een spannings signaal kan zijn) uit de aandrijf inrichting 202. Het segment 33 van de vezel 1 is in hoofdzaak star aan het stijve huis 203 bevestigd en van het segment 32 geschei-20 den door een meegevend bekledingsmateriaal (of door een fluidum of gel), zodat de naar de tijd variërende kracht, welke door het drukelement 200 op het segment 32 wordt uitgeoefend, de afstand tussen het segment 32 en het segment 33 varieert. De amplitude van het van de tijd afhankelijke aandrijfsignaal uit de aandrijfinrichting 202 varieert in 25 responsie op de amplitude van een uitwendig signaal, dat aan de conventionele aftastinrichting 20U wordt toegevoerd, zodat de afstand tussen de segmenten 32 en 33 afhankelijk zal zijn van de momentanmplitude van een dergelijk uitwendig signaal, dat aan de aftastinrichting 204 wordt toegevoerd. Het is duidelijk, dat ofschoon een enkele conventionele af-30 tastinriehting (aftastinrichting 20H), verbonden met de aandrijfinrichting 202, in fig. 11 is weergegeven, meer dan êen dergelijke conventionele aftastinrichting met de aandrijfinrichting 202 kan worden verbonden om te veroorzaken, dat de amplitude van het uitgangssignaal van de aandrijfinrichting 202 varieert in responsie op de amplitude van het 35 uitwendige signaal, dat aan elk van deze conventionele aftastinrichtingen wordt toegevoerd. Een voorkeursuitvoeringsvorm van een modulator van het in fig. 11 afgebeelde type zal hieronder onder verwijzing naar fig. 12 » '85 0 07 1 8 - 29 - worden besproken.
Fig. 12 toont een dwarsdoorsnede, beschouwd in een vlak loodrecht op de hartlijn van het optische vezelsegment 33, van de voor-keursuitvoeringsvorm van een optische modulator (aangeduid met 300) 5 van het type, dat half schematisch in fig. 11 is weergegeven. Vezel-kernsegmenten 48 en Up in het gebied van de segmenten 33 en 32 van de vezel 1 zijn respectievelijk ontdaan van hun bekleding, en in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar met een gekozen afstand (van de orde van een paar micron) opgesteld, waarbij de ruimte tussen de kernsegmenten is 10 gevuld met een indexfluidum 310 (dat een gel kan zijn), welk fluidum in hoofdzaak dezelfde brekingsindex heeft als het oorspronkelijke bekle-dingsmateriaal van de vezel 1. Het is ook mogelijk de afgestroopte kernsegmenten 48 en 49 opnieuw te bekleden met een meegevend bekle-dingsmateriaal 311 (weergegeven in fig. 13, welke later zal worden 15 besproken) en wel op dezelfde wijze, zoals boven onder verwijzing naar fig. 2 is besproken.
De kernsegmenten U8 en Up worden op hun plaats gehouden in het juiste bedrijfsvoorspanningspunt (d.w.z. de gemiddelde afstand tussen de kernsegmenten UÖ en Up) door middel van het onderdeel 307,(dat star 20 door hechtmiddel 312 aan het vezelsegment 33 is bevestigd ) en het onderdeel 304 (dat door een öschtmiddel 312 star aan het vezelsegment 32 is bevestigd) van het drukelement 301. Het onderdeel 307 is door een meegevend verbindingsmateriaal 308 met het micrometerhuis 309 verbonden. Het micrometerhuis 309 is star aan het stijve huis 303 bevestigd.
25 De gemiddelde afstand tussen de kernsegmenten 48 en Up kan grof worden ingesteld door de micrometerschroef 305 met de hand te roteren. De micro-meterschroef 305 is door schroefdraad met het micrometerhuis 309 gekoppeld en wel zodanig, dat door een rotatie van de schroef 305 het eind 306 van de schroef 305 (weergegeven in aanraking met het onder-30 deel 307 in fig. 12) een zodanige translatie ondergaat, dat het onderdeel 307 van het micrometerhuis 309 wordt weggedrukt of (wanneer de schroef 305 naar de onderzijde van fig. 12)wordt teruggedraaid, wordt mogelijk gemaakt, dat het onderdeel 307 zich naar het huis 309 beweegt in responsie op de kracht, welke door het gerekte meegevende materiaal 35 308 wordt uitgeoefend.
Het onderdeel 304 is stijf aan het drukelement 301 bevestigd.
Het drukelementhuis 302 is bevestigd aan het stijve huis 303. Het druk- 8500718 r. 30 - element 301 is zodanig aan het drukelementhuis 302 "bevestigd, dat het kan glijden (of een andere translatiebeweging kan uitvoeren) ten opzichte van het drukelementhuis 302. Het drukelement 301 verplaatst het onderdeel 30h (en derhalve het kernsegment ^9 van het segment 32) 5 ten opzichte van het kernsegment kQ in responsie op het naar de tijd afhankelijke potentiaalverschil (spanning) tussen de geleider 320 en 321. De geleiders 320 en 321 zijn elektrisch met het drukelement 301 gekoppeld. De geleiders 320 en 321 verbinden het drukelement 301 met een conventionele aftastinrichting (niet weergegeven in fig. 12), 10 welke op de geleiders 320 en 321 een naar de tijd afhankelijk span-ningssignaal opwekt in responsie op een uitwendige van belang zijnde fysische parameter (zoals temperatuur of druk), welke de conventionele aftastinrichting beïnvloedt.
Het drukelement 301 kan worden gekozen uit een van verschil-15 lende conventionele inrichtingen, waaronder, doch niet beperkt tot piëzo-elektrische, magnetostrictieve en elektromechanische transducen-ten, voor het verkrijgen van een translatiebeweging in responsie op een van de tijd afhankelijk spanningssignaal. Zo is bijvoorbeeld het PZT Pusher Model PZ-30, vervaardigd door Burleigh Instruments, geschikt om 20 als drukelement 301 te worden gebruikt. Een fijninstelling van de gemiddelde afstand tussen de kernsegmenten kQ en lj-9 kan worden verkregen door middel van een aan het drukelement 301 aangelegde voorspanning. Zoals boven is besproken, kan de grove instelling van de gemiddelde afstand worden verkregen door een rotatie met de hand van de micrometer-25 schroef 305.
Fig. 13 toont een dwarsdoorsnede van het koppelgebied, in welk gebied de kernsegmenten U8 en k9 zich in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar en voldoende dicht bij elkaar bevinden om een verdwij nkoppeling· van licht vanuit êén.kernsegment naar het andere, van een modulator van 30 het in fig. 11 afgebeelde type, te vereenvoudigen, waarbij een variant van de mechanische configuratie van dit koppelgebied is weergegeven. Voor het vormen van een modulator van het type, waarvan het koppelgebied is weergegeven in fig. 13, worden de vezelkernsegmenten h8 en 1*9 in het gebied van de respectieve segmenten 33 en 32 ontdaan van hun be-35 kleding, in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar opgesteld op een gekozen afstand van elkaar (van de orde van een paar micron), en opnieuw bekleed met een meegevend herbekledingsmateriaal 311, waarvan de bre- 8500718 31 r- kingsindex in hoofdzaak dezelfde is als die van het oorspronkelijke be-kledingsmateriaal van de'vezel 1. Het afstropen en opnieuw bekleden ka» op dezelfde wijze en met dezelfde materialen plaats vinden als boven onder verwijzing naar fig. 2 is besproken.
5 Een hechtmateriaal 312 verbindt het onderdeel 307 met het vezel- segment 33 en het onderdeel 30U met het vezelsegment 32. in het algemeen is een epoxyhars geschikt om als hechtmateriaal 312 te worden gebruikt .
8500718

Claims (17)

  1. 2. Stelsel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het segment een tweede sectie van de hoofdvezel omvat en de organen voor het af-20 leiden van het terugvoergedeelte zijn voorzien van een derde sectie van de hoofdvezel, waarvan een eerste uiteinde met de tweede sectie is verbonden en een tweede uiteinde met de eerste sectie is verbonden, zodat het terugvoergedeelte een gedeelte van de ondervragings-puls, afgeleid uit de eerste sectie naar de tweede sectie via ''Λ 25 verdwijnkoppeling, en een gedeelte van de ondervragingspuls, afgeleid uit de tweede sectie naar de eerste sectie via verdwijnkoppeling omvat. 3o Stelsel volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het uitwendige signaal een akoestisch signaal is en de modulator verder is voorzien van een hol stelsel, dat een kamer bepaalt, die lucht bevat, welk stel-30 sel de eerste sectie en de tweede sectie omgeeft en het binnendringen van vloeistof in de kamer in hoofdzaak belet, welk stelsel is voorzien van een eerste gebied en een tweede gebied, waarbij het eerste gebied bestemd is om ten opzichte van het tweede gebied te worden bewogen in responsie op akoestische trillingen, die aan het stelsel worden toege-35 voerd, een meegevend bekledingsmateriaal, dat tussen de eerste sectie en de tweede sectie is aangebracht, een eerste pen, welke in de kamer 8500718 f - 33 - in contact met het eerste gebied en de eerste sectie is opgesteld, en een tweede pen, welke in de kamer in contact met het tweede gebied en de tweede sectie zodanig is opgesteld, dat akoestische trillingen, die aan het stelsel worden toegevoerd, de eerste pen ten opzichte van de 5 tweede pen zullen verplaatsen en de afstand tussen de eerste sectie en de tweede sectie zullen doen variëren. Stelsel volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het uitwendige signaal een akoestisch signaal is en de modulator verder is voorzien van een hol stelsel, dat een kamer bepaalt, die lucht bevat, welk stelsel 10 de eerste sectie en de tweede sectie omsluit en het binnendringen van vloeistof in de kamer in hoofdzaak belet, waarbij het stelsel is voorzien van een eerste gebied en een tweede gebied, waarbij het eerste gebied bestemd is om ten opzichte van het tweede gebied te worden bewogen in responsie op akoestische trillingen, die aan het stelsel worden toege-15 voerd, een gellaag met een brekingsindex, die in hoofdzaak dezelfde is als die van het bekledingsmateriaal van de optische hoofdvezel, welke gellaag de eerste sectie van de tweede sectie scheidt, een eerste onderdeel, dat in de kamer in contact met de eerste sectie en het eerste * gebied is opgesteld, en een tweede onderdeel, dat in de kamer in contact 20 met de tweede sectie en het tweede gebied zodanig is opgesteld, dat akoestische trillingen, die aan het stelsel worden toegevoerd, het eerste onderdeel ten opzichte van het tweede onderdeel zullen verplaatsen en de afstand tussen de eerste sectie en de tweede sectie zullen doen variëren,
  2. 5. Stelsel volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het uitwendige signaal een spanningssignaal is en de organen voor het afleiden van het terugvoergedeelte zijn voorzien van een huis, dat aan de eerste sectie is bevestigd, en een drukelement, dat aan het huis en de tweede sectie zodanig is bevestigd, dat het drukelement de tweede sectie ten 30 opzichte van de eerste sectie beweegt in responsie op variaties in het spanningssignaal, teneinde op deze wijze de afstand tussen de eerste sectie en de tweede sectie in responsie op variaties in het spanningssignaal te variëren.
  3. 6. Stelsel volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de modulator is 35 voorzien van een aftastinrichting om een spanningssignaal op een zodanige wijze op te wekken, dat een karakteristiek van het spanningssignaal in responsie op variaties in een uitwendig signaal, dat aan de aftastinrich- 8500718 « * - 3h - ting, wordt toegevoerd, zal variëren, een huis, dat aan de eerste sectie is "bevestigd, en een drukelement, dat elektrisch met de aftastinrichting is gekoppeld en aan het huis en aan de tweede sectie zodanig is bevestigd, dat het drukelement de tweede sectie ten opzichte van de eerste 5 sectie beweegt in responsie op variaties in het spanningssignaal teneinde op deze wijze de afstand tussen de eerste sectie en de tweede sectie te variëren in responsie op variaties in het spanningssignaal.
  4. 7. Stelsel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het segment bestaat uit een optische vezel, welke van de hoofdvezel is gescheiden, 10 welke optische vezel is voorzien van een sterk reflecterend, plat eerste eindvlak, dat in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de optische vezel is geöriënteerd, en een sterk reflecterend, plat tweede eindvlak, dat in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de optische vezel is georiënteerd, en het terugvoergedeelte een gedeelte van de ondervragings-Ij puls, afgeleid uit de hoofdvezel naar de optische vezel via verdwijn- koppeling en daarna afgeleid via verdwijnkoppeling uit de optische vezel terug naar de hoofdvezel omvat, teneinde in de hoofdvezel in een richting tegengesteld aan de eerste richting te worden voortgeplant.
  5. 8. Stelsel volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat het uitwendige 20 signaal een akoestisch signaal is en de modulator is voorzien van een hol stelsel, dat een kamer bepaalt, die lucht bevat, welk stelsel de optische vezel en de eerste sectie van de optische hoofdvezel omsluit en het binnendringen van vloeistof in de kamer in hoofdzaak belet, waarbij het stelsel is voorzien van een membraan, dat bestemd is om 25 ten opzichte van de eerste sectie van de optische hoofdvezel te worden bewogen in responsie op akoestische trillingen, die aan het stelsel worden medegedeeld, en een meegevend onderdeel, dat tussen het membraan en de eerste sectie is bevestigd en voorzien is van een meegevende laag met een brekingsindex, welke in hoofdzaak dezelfde is als die van het 30 bekledingsmateriaal van de optische hoofdvezel, welke meegevende laag tussen de optische vezel en de eerste sectie zodanig is opgesteld, dat akoestische trillingen, die aan het stelsel worden toegevoerd, de afstand tussen de optische vezel en de eerste sectie doen variëren. 9· · Stelsel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de organen 35 voor het detecteren van het terugvoersignaal zijn voorzien van een eerste transducent om tenminste een deel van het terugvoergedeelte in een eerste elektrisch signaal om te zetten, 8500718 - 35 -
  6. 10. Stelsel volgens conclusie 9 gekenmerkt door een richtkoppelinrichting, die optisch met de hoofdvezel tussen het eerste eind van de hoofdvezel en de modulator is gekoppeld, een eerste optische aftakvezel, die optisch met de richtkoppeling is gekoppeld, zodat licht, dat in de hoofd-5 vezel naar de modulator wordt voortgeplant, door de richtkoppeling naar de eerste optische aftakvezel wordt afgeleid, monitororganen, welke optisch met de eerste optische aftakvezel zijn gekoppeld om licht, dat door de richtkoppelinrichting naar de eerste optische aftakvezel wordt afgeleid, te detecteren, en een tweede optische aftakvezel, welke op-10 tisch met de richtkoppelinrichting en met de organen voor het detecteren van het terugvoersignaal is gekoppeld en wel zodanig, dat het terug-voergedeelte, dat zich in de hoofdvezel voortplant, door de richtkoppelinrichting via de tweede optische aftakvezel naar de organen voor. het detecteren van het terugvoersignaal wordt afgeleid.
  7. 11. Stelsel volgens conclusie 1 gekenmerkt door organen, welke aan de modulator zijn bevestigd om de invloed op de intensiteit van het terugvoergedeelte tengevolge van een verandering in het toegevoerde uitwendige signaal te reduceren, welke verandering een veranderingssnelheid onder een gekozen minimum snelheid heeft.
  8. 12. Informatievergaringsstelsel, waarbij gebruik wordt gemaakt van een multiplexwerking met tijdverdeling gekenmerkt door een optische hoofdvezel met een eerste eind en een tweede eind, organen om naar het eerste eind van de hoofdvezel, op een eerste moment, een ondervragings-lichtpuls te voeren, welke zich in een eerste richting langs de hoofd-25 vezel voortplant, tenminste twee modulatoren, die op de hoofdvezel zijn gevormd # waarbij elk van deze modulatoren is voorzien van een optisch vezelsegment, dat in hoofdzaak evenwijdig aan een eerste sectie van de hoofdvezel zodanig wordt vastgehouden, dat het segment en de hoofdvezel van elkaar zijn gescheiden over een afstand, die variabel 30 is in responsie op variaties in een toegevoerd uitwendig signaal, waarbij elk van de modulatoren voorts is voorzien van organen om een terug-voergedeelte van de ondervragingslichtpuls af te leiden met een intensiteit, welke varieert in responsie met de afstand tussen het segment en de hoofdvezel, zodat het terugvoergedeelte zich in de hoofdvezel in 35 een richting tegengesteld aan de eerste richting voortplant, en organen, die optisch met de hoofdvezel zijn gekoppeld voor het detecteren van het terugvoergedeelte uit elk van de modulatoren. 8500718 r 36 - c,
  9. 13, Stelsel volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat het segment een tweede sectie van de hoofdvezel omvat en de organen voor het afleiden van het terugvoergedeelte zijn voorzien van een derde sectie van de hoofdvezel, waarvan een eerste uiteinde met de tweede sectie is ver-5 honden en een tweede uiteinde met de eerste sectie is verbonden, zodat het terugvoergedeelte een gedeelte van de ondervragingspuls, afgeleid uit de eerste sectie naar de tweede sectie via verdwij nkoppeling, en een gedeelte van de ondervragingspuls, afgeleid uit de tweede sectie naar de eerste sectie via verdwijnkoppeling, omvat. 10 1^·. Stelsel volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat het segment bestaat uit een optische vezel, die van de hoofdvezel is gescheiden, waarbij de optische vezelsectie is voorzien van een sterk reflecterend, plat eerste eindvlak, dat in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de optische vezel is geöriënteerd en een sterk reflecterend, plat 15 tweede eindvlak, dat in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de optische vezel is georiënteerd, en het terugvoergedeelte een gedeelte van de ondervragingspuls, afgeleid uit de hoofdvezel naar de optische vezel via verdwij nkoppeling en daarna afgeleid via verdwij nkoppeling uit de optische vezel terug naar de hoofdvezel omvat teneinde in de hoofd- 20 vezel in een richting tegengesteld aan de eerste richting te worden voortgeplant.
  10. 15. Stelsel volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat de organen voor het detecteren van het terugvoergedeelte zijn voorzien van een eerste transdueent, welke een eerste elektrisch signaal met een instan- 25 tane amplitude opwekt, welke laatste in responsie op de instantane amplitude van de door de organen voor het detecteren van het terugvoergedeelte gedetecteerde terugvoergedeelten varieert.
  11. 16. Stelsel volgens conclusie 15 met het kenmerk, dat het eerste elektrische signaal een instantane amplitude heeft, welke in hoofdzaak 30 evenredig is met de instantane amplitude van de door de organen voor het detecteren van het terugvoergedeelte gedetecteerde terugvoergedeelten.
  12. 17. Stelsel volgens conclusie 15 gekenmerkt door een richtkoppel-inrichting, die optisch met de hoofdvezel is gekoppeld en zodanig is 35 opgesteld, dat de ondervragingspuls de richtkoppelinrichting zal bereiken voordat een van de modulatoren wordt bereikt, een eerste optische aftakvezel, die optisch met de richtkoppelinrichting zodanig is ge- 8500718 - * — <* - 37 - koppeld, dat een gedeelte van de ondervragingspuls, welke zich in de hoofdvezel naar de modulatoren voortplant, door de richtkoppelinrich-ting naar de eerste optische aftakvezel wordt afgeleid, monitororganen, die optisch met de eerste optische aftakvezel zijn gekoppeld voor 5 het detecteren van het gedeelte van de ondervragingspuls, dat door de richtkoppelinrichting naar de eerste optische aftakvezel is afgeleid, f en een tweede optische aftakvezel, die optisch met de richtkoppelinrichting en de organen voor het detecteren van het terugvoergedeelte is gekoppeld, een en ander zodanig, dat het terugvoergedeelte, dat zich 10 in de hoofdvezel voortplant, door de koppelinrichting via de tweede optische aftakvezel naar de organen voor het detecteren van het terugvoergedeelte wordt afgeleid.
  13. 13. Stelsel volgens conclusie 17 met het kenmerk, dat de monitor-organen zijn voorzien van een tweede transducent om tenminste een 15 deel van het gedeelte van de ondervraagde puls, die naar de eerste optische aftakvezel wordt afgeleid, om te zetten in een tweede elektrisch signaal, en verder is voorzien van signaalverwerkingsorganen» die elektrisch met de eerste transducent en met de tweede transducent zijn gekoppeld om het eerste elektrische signaal en het tweede elek-20 trische signaal om te zetten in een stelselsignaal, dat het totale vermogen van de terugvoergedeelten voorstelt, die uit een gekozen onderstelsel van de tenminste twee modulatoren worden teruggevoerd.
  14. 19. Stelsel volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat de signaalverwerkingsorganen verder zijn voorzien van organen voor het opwekken 25 van een derde elektrisch signaal met een amplitude, die op een tweede moment na het eerste moment in hoofdzaak evenredig is met de tijd-integraal van het eerste elektrische signaal, geïntegreerd vanaf het eerste moment tot het tweede moment, en organen au het derde elektrische signaal hij het eerste elektrische signaal te voegen teneinde 30 de invloed op het eerste elektrische signaal tengevolge van de stroom-opwaartse modulatorverliezen op het terugvoergedeelte uit elk van de modulatoren in het gekozen onderstelsel te reduceren en de invloed op het stelselsignaal tengevolge van de stroomopwaartse modulatorverliezen te reduceren.
  15. 20. Stelsel volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat de zend- organen bestemd zijn om achtereenvolgens een aantal in hoofdzaak identieke ondervragingspulsen naar het eerste eind van de hoofdvezel 8500718 «V - 38 - * « te zenden en waarbij de signaalverwerkingsorganen zijn voorzien van organen voor het opwekken van een v-ierde elektrisch signaal met een amplitude, die de piekamplitude van de tweede elektrische signalen volgaa en organen om het vierde elektrische signaal bij het' eerste elektrische 5 signaal op te tellen teneinde de invloed op het eerste elektrische signaal tengevolge van verschillen tussen de ondervragingspulsen te reduceren en de invloed op het stelselsignaal tengevolge van verschillen tussen de ondervragingspulsen te reduceren.
  16. 21. Stelsel volgens conclusie 20 met het kenmerk, dat de signaalver-10 werkingsorganen verder zijn voorzien van organen voor het bemonsteren van het eerste elektrische signaal voordat het derde signaal bij het eerste signaal wordt opgeteld gedurende gekozen perioden, waarin het informatievergaringsstelsel zich in een rusttoestand bevindt, organen om het bemonsterde signaal vast te houden en organen, voorzien van 15 een differentiaalversterker, om het vastgehouden signaal bij het eerste elektrische signaal zodanig op te tellen, dat de invloed op de intensiteit van het eerste elektrische signaal tengevolge van veranderingen in de gemiddelde uitwendige omstandigheden, die de modulatoren tussen opeenvolgende ondervragingspulsuitzendingen beïnvloeden, wordt gere-20 duceerd.
  17. 22. Stelsel volgens conclusie 12 gekenmerkt door organen, die aan • elk van de modulatoren zijn bevestigd om de invloed op de intensiteit van het terugvoergedeelte tengevolge van een verandering in het uitwendige signaal, dat aan de modulator wordt toegevoerd, welke verandering 25 een veranderingssnelheid onder een gekozen minimumsnelheid heeft, te reduceren, « 8500718
NL8500718A 1984-04-05 1985-03-13 Vezeloptische modulator en informatiemultiplexinrichting. NL8500718A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/596,889 US4545253A (en) 1983-08-29 1984-04-05 Fiber optical modulator and data multiplexer
US59688984 1984-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8500718A true NL8500718A (nl) 1985-11-01

Family

ID=24389148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8500718A NL8500718A (nl) 1984-04-05 1985-03-13 Vezeloptische modulator en informatiemultiplexinrichting.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4545253A (nl)
JP (1) JPS60243586A (nl)
AU (1) AU4089885A (nl)
CA (1) CA1213990A (nl)
ES (1) ES540678A0 (nl)
FR (1) FR2562741A1 (nl)
GB (1) GB2157014B (nl)
NL (1) NL8500718A (nl)
NO (1) NO850379L (nl)

Families Citing this family (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2156513B (en) * 1984-03-28 1988-05-25 Plessey Co Plc Temperature measuring arrangements
DE3432239A1 (de) * 1984-09-01 1986-03-13 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Optischer multiplexer/demultiplexer
GB2166020B (en) * 1984-09-29 1988-05-18 Plessey Co Plc Otdr-uses multiple frequencies to detect distortions in an optical fibre
US4634858A (en) * 1984-10-17 1987-01-06 Sperry Corporation Variable coupler fiberoptic sensor
GB2170593B (en) * 1985-02-01 1988-09-14 Central Electr Generat Board Temperature measurement
US4770535A (en) * 1985-02-08 1988-09-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Distributed sensor array and method using a pulsed signal source
US4648082A (en) * 1985-03-04 1987-03-03 Western Geophysical Company Of America Marine acoustic gradient sensor
GB8511688D0 (en) * 1985-05-09 1985-06-19 British Telecomm Frequency locking electromagnetic signals
GB8520827D0 (en) * 1985-08-20 1985-09-25 York Ventures & Special Optica Fibre-optic sensing devices
US6515939B1 (en) * 1985-09-04 2003-02-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Pulse sampled optical fiber hydrophone array (U)
GB8525413D0 (en) * 1985-10-15 1985-11-20 Plessey Co Plc Optical communications system
US4649529A (en) * 1985-12-02 1987-03-10 Exxon Production Research Co. Multi-channel fiber optic sensor system
GB8609732D0 (en) * 1986-04-22 1986-05-29 Plessey Co Plc Optical fibre sensing systems
US4777661A (en) * 1986-09-22 1988-10-11 Simmonds Precision Products, Inc. Apparatus and method for self-referencing and multiplexing intensity modulating fiber optic sensors
US4787741A (en) * 1986-10-09 1988-11-29 Mcdonnell Douglas Corporation Fiber optic sensor
US4748686A (en) * 1986-10-15 1988-05-31 United Technologies Corporation Coherence multiplexed optical position transducer
GB2196424A (en) * 1986-10-24 1988-04-27 Boc Group Plc Detecting swelling beneath the skin
US4784453A (en) * 1987-02-02 1988-11-15 Litton Systems, Inc. Backward-flow ladder architecture and method
US4778239A (en) * 1987-02-02 1988-10-18 Litton Systems, Inc. Feed-backward lattice architecture and method
US4775216A (en) * 1987-02-02 1988-10-04 Litton Systems, Inc. Fiber optic sensor array and method
JPH02503713A (ja) * 1987-06-04 1990-11-01 ルコツ バルター 光学的な変調及び測定方法
US4947693A (en) * 1987-07-28 1990-08-14 Grumman Aerospace Corporation Discrete strain sensor
WO1989001614A1 (en) * 1987-07-28 1989-02-23 Grumman Aerospace Corporation Discrete strain sensor
US4799752A (en) * 1987-09-21 1989-01-24 Litton Systems, Inc. Fiber optic gradient hydrophone and method of using same
US4818064A (en) * 1987-09-24 1989-04-04 Board Of Trustees Stanford Junior University Sensor array and method of selective interferometric sensing by use of coherence synthesis
FR2626429B1 (fr) * 1988-01-25 1990-05-11 Thomson Csf Hydrophone a fibre optique et antenne associant une serie d'hydrophones
US4889986A (en) * 1988-08-18 1989-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Serial interferometric fiber-optic sensor array
GB2228641B (en) * 1989-02-28 1994-03-23 Megger Instr Ltd Measuring instrument
US4986671A (en) * 1989-04-12 1991-01-22 Luxtron Corporation Three-parameter optical fiber sensor and system
US5039221A (en) * 1989-07-03 1991-08-13 Litton Systems, Inc. Interferometer calibration for fiber optic sensor arrays
US5671191A (en) * 1989-07-06 1997-09-23 Sperry Marine Inc. Variable coupler fiber optic sensor hydrophone
US5787053A (en) * 1989-07-07 1998-07-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Continuous fiber pulse reflecting means
GB8919799D0 (en) * 1989-09-01 1989-10-18 British Telecomm Optical coupler
GB2252176B (en) * 1989-09-01 1993-11-17 British Telecomm Optical coupler
GB8928237D0 (en) * 1989-12-14 1990-02-21 British Telecomm Lossless optical component
US5155548A (en) * 1990-05-22 1992-10-13 Litton Systems, Inc. Passive fiber optic sensor with omnidirectional acoustic sensor and accelerometer
US5475216A (en) * 1990-05-22 1995-12-12 Danver; Bruce A. Fiber optic sensor having mandrel wound reference and sensing arms
GB2248928A (en) * 1990-10-19 1992-04-22 Marconi Gec Ltd Optical fibre reflector
US5140154A (en) * 1991-01-16 1992-08-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Inline fiber optic sensor arrays with delay elements coupled between sensor units
FR2673713B1 (fr) * 1991-03-07 1993-06-25 Framatome Sa Capteur optique, en particulier capteur de pression et procede de mesure optique correspondant.
US5201015A (en) * 1991-09-19 1993-04-06 Litton Systems, Inc. Conformal fiber optic strain sensor
EP0553675A1 (de) * 1992-01-29 1993-08-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur in einem Turbinenbauteil
US5247490A (en) * 1992-06-04 1993-09-21 Martin Marietta Corporation Pressure-compensated optical acoustic sensor
EP0895075A3 (en) * 1997-07-31 1999-10-20 Litton Systems, Inc. Time-division multiplexed array of optical non-acoustic pressure sensors
US6016702A (en) * 1997-09-08 2000-01-25 Cidra Corporation High sensitivity fiber optic pressure sensor for use in harsh environments
US5877999A (en) * 1997-12-15 1999-03-02 Lucent Technologies Inc. Method and apparatus of interrogating a distributed undersea optical surveillance system
US6278657B1 (en) 1998-04-03 2001-08-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Folded sagnac sensor array
US6667935B2 (en) 1998-04-03 2003-12-23 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatus and method for processing optical signals from two delay coils to increase the dynamic range of a sagnac-based fiber optic sensor array
US6034924A (en) * 1998-04-03 2000-03-07 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior Univerisity Folded sagnac sensor array
US6678211B2 (en) 1998-04-03 2004-01-13 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Amplified tree structure technology for fiber optic sensor arrays
US6097486A (en) * 1998-04-03 2000-08-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic acoustic sensor array based on Sagnac interferometer
CA2278356C (en) * 1998-07-31 2005-03-22 David B. Hall Optical waveguide sensor system for remote detection
US6723054B1 (en) 1998-08-24 2004-04-20 Empirical Technologies Corporation Apparatus and method for measuring pulse transit time
US6907148B2 (en) 1998-08-24 2005-06-14 Empirical Technologies Corporation Sensing apparatus employing variable coupler fiberoptic sensor
US6687424B1 (en) 1998-08-24 2004-02-03 Empirical Technologies Corporation Sensing pad assembly employing variable coupler fiberoptic sensor
US6463187B1 (en) 1998-08-24 2002-10-08 Empirical Technologies Corporation Variable coupler fiberoptic sensor and sensing apparatus using the sensor
US6161433A (en) * 1999-10-15 2000-12-19 Geosensor Corporation Fiber optic geophone
US6724319B1 (en) 1999-10-29 2004-04-20 Litton Systems, Inc. Acoustic sensing system for downhole seismic applications utilizing an array of fiber optic sensors
US6728165B1 (en) 1999-10-29 2004-04-27 Litton Systems, Inc. Acoustic sensing system for downhole seismic applications utilizing an array of fiber optic sensors
JP2002082016A (ja) * 2000-09-06 2002-03-22 Ando Electric Co Ltd 可変波長光源装置
JP2006251703A (ja) * 2005-03-14 2006-09-21 Denso Corp 光ファイバセンサ
US7574082B2 (en) * 2007-03-28 2009-08-11 Verizon Services Organization Inc. Optical power monitoring with robotically moved macro-bending
US8342005B2 (en) * 2008-12-01 2013-01-01 Lawrence Livermore National Security, Llc Micro-optical-mechanical system photoacoustic spectrometer
FR2946141B1 (fr) * 2009-05-29 2011-09-30 Ixsea Hydrophone a fibre a reseau de bragg avec amplificateur a soufflet
FR2946140B1 (fr) * 2009-05-29 2011-12-09 Ixsea Hydrophone a fibre a reseau de bragg avec amplificateur a membrane
GB2488710B (en) * 2009-12-23 2015-07-08 Shell Int Research Method and system for enhancing the spatial resolution of a fiber optical distributed acoustic sensing assembly
US9109944B2 (en) 2009-12-23 2015-08-18 Shell Oil Company Method and system for enhancing the spatial resolution of a fiber optical distributed acoustic sensing assembly
FR2974263B1 (fr) * 2011-04-14 2014-10-24 Thales Sa Hydrophone tout optique insensible a la temperature et a la pression statique
GB201112161D0 (en) * 2011-07-15 2011-08-31 Qinetiq Ltd Portal monitoring
EP2961085B1 (en) * 2014-06-26 2016-08-17 ADVA Optical Networking SE An optical coupler device and an optical monitoring device for monitoring one or more optical point-to-point transmission links
WO2016103201A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Eni S.P.A. Reflectometric vibration measurement system and relative method for monitoring multiphase flows
CN110673202A (zh) * 2019-09-25 2020-01-10 山东省科学院激光研究所 一种基于光纤激光传感器的远距离大规模传感探测系统
CN114659613B (zh) * 2022-03-28 2023-08-01 中国电子科技集团公司第三十四研究所 基于相位解调的分布式光纤扰动信号模拟设备及使用方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4071753A (en) * 1975-03-31 1978-01-31 Gte Laboratories Incorporated Transducer for converting acoustic energy directly into optical energy
FR2460582A1 (fr) * 1979-06-29 1981-01-23 Thomson Csf Hydrophone a fibre optique monomode fonctionnant par effet elasto-optique
US4295738A (en) * 1979-08-30 1981-10-20 United Technologies Corporation Fiber optic strain sensor
US4286468A (en) * 1979-09-04 1981-09-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Frustrated total internal reflection fiber-optic small-motion sensor for hydrophone use
US4471474A (en) * 1979-09-28 1984-09-11 Hughes Aircraft Company Coupled waveguide acousto-optic hydrophone
US4268116A (en) * 1979-10-26 1981-05-19 Optelecom Incorporated Method and apparatus for radiant energy modulation in optical fibers
US4363533A (en) * 1979-12-26 1982-12-14 Gould Inc. Concentric fiber optical transducer
US4313185A (en) * 1979-12-31 1982-01-26 General Electric Company Acoustic vibration sensor and sensing system
US4302835A (en) * 1980-01-24 1981-11-24 Sperry Corporation Multiple terminal passive multiplexing apparatus
US4390974A (en) * 1981-01-08 1983-06-28 Litton Resources Systems, Inc. Seismic data telemetric system
US4360247A (en) * 1981-01-19 1982-11-23 Gould Inc. Evanescent fiber optic pressure sensor apparatus
US4432599A (en) * 1981-03-27 1984-02-21 Sperry Corporation Fiber optic differential sensor
US4461536A (en) * 1981-09-10 1984-07-24 Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr. University Fiber coupler displacement transducer
US4436365A (en) * 1981-10-21 1984-03-13 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Data link using integrated optics devices
US4475033A (en) * 1982-03-08 1984-10-02 Northern Telecom Limited Positioning device for optical system element
US4486657A (en) * 1982-05-27 1984-12-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Phase-lock fiber optic interferometer
GB2125179B (en) * 1982-08-03 1986-08-06 Standard Telephones Cables Ltd Distributed sensors
GB2136113B (en) * 1983-03-05 1986-08-06 Plessey Co Plc Improvements relating to optical sensing systems

Also Published As

Publication number Publication date
ES8603668A1 (es) 1985-12-16
GB2157014B (en) 1987-10-07
GB2157014A (en) 1985-10-16
NO850379L (no) 1985-10-07
ES540678A0 (es) 1985-12-16
GB8505094D0 (en) 1985-03-27
JPS60243586A (ja) 1985-12-03
AU4089885A (en) 1985-10-10
CA1213990A (en) 1986-11-12
US4545253A (en) 1985-10-08
FR2562741A1 (fr) 1985-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8500718A (nl) Vezeloptische modulator en informatiemultiplexinrichting.
EP0037668B1 (en) Optical transducer means
US4342907A (en) Optical sensing apparatus and method
EP0007312B1 (en) Optical sensing apparatus
US4012149A (en) Measuring method and equipment for locating a break in an optical cable
US4649529A (en) Multi-channel fiber optic sensor system
US4443700A (en) Optical sensing apparatus and method
US4688200A (en) Optical system for detecting acoustic wave energy in a fluid medium
EP1110066B1 (en) Seismic optical acoustic recursive sensor system
CA1124384A (en) Stable fiber-optic hydrophone
EP0977022B1 (en) Optical waveguide vibration sensor system for remote detection
US4313192A (en) Optical transducer array system
US6346985B1 (en) Optical method for the transduction of remote arrays of electromechanical sensors
AU2328899A (en) Fiber optic sensor system and method
US4471474A (en) Coupled waveguide acousto-optic hydrophone
US20210364702A1 (en) System and method for optically reading a sensor array
EP0027540A2 (en) Optical sensor and transducer array system
EP1484587A2 (en) System and method for multiplexing optical sensor array signals
KR100902045B1 (ko) 간섭계를 이용한 표면 진동 측정 시스템 및 방법
GB2117993A (en) Electro-optical transducers
WO2005124410A2 (en) Extended intensity-based optical sensor
US9506779B2 (en) Optical waveguide system for interrogating a plurality of sensor nodes wherein a location of the received input signal is determined
Kishore et al. Fiber optic vibration sensors
SU1213393A1 (ru) Устройство дл измерени сплошности потока жидкости
Davis Phase-and intensity-modulated fiberoptic sensors

Legal Events

Date Code Title Description
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed