NO860415L - Apparat og fremgangsmaate for bestemmelse av orienteringen av dobbeltbrytningsakser i en optisk fiber. - Google Patents

Apparat og fremgangsmaate for bestemmelse av orienteringen av dobbeltbrytningsakser i en optisk fiber.

Info

Publication number
NO860415L
NO860415L NO860415A NO860415A NO860415L NO 860415 L NO860415 L NO 860415L NO 860415 A NO860415 A NO 860415A NO 860415 A NO860415 A NO 860415A NO 860415 L NO860415 L NO 860415L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
fiber
polarization
light
axis
stress
Prior art date
Application number
NO860415A
Other languages
English (en)
Inventor
Sidney L A Carrara
Byoung Yoon Kim
Herbert John Shaw
Original Assignee
Univ Leland Stanford Junior
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 Univ Leland Stanford Junior filed Critical Univ Leland Stanford Junior
Publication of NO860415L publication Critical patent/NO860415L/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/08Testing mechanical properties
    • G01M11/088Testing mechanical properties of optical fibres; Mechanical features associated with the optical testing of optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21Polarisation-affecting properties
    • G01N21/23Bi-refringence

Landscapes

  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt optiske fibre og nærmere bestemt sterkt dobbeltbrytende fibre. Oppfinnelsen angår spesielt nøyaktige steder og innretninger for polarisasjonsaksene til slike fibre.
Sterkt dobbeltbrytende fibre for opprettholdelse av lyspolarisasjonen finner stadig en økende anvendelse spesielt ved interferometriske sensoranvendelser hvor polarisasjonsstabiliteten til den ledede bølgen er nødvendig. Et utall fiberoptiske anordninger slik som retningskoplere og polarisatorer har følgelig blitt utviklet for bruk med sterkt dobbeltbrytende fibre. Ved konstruksjon av disse anordningene blir det nøyaktige stedet og innretningen av dobbeltbrytningsaksene til fibrene ved valgte punkter langs fiberlengden viktig. Slike steder og innretninger er enkle å tilveiebringe når sterkt dobbeltbrytende fibre har en bestemt ytre form slik som ved D - eller firkantformede fibre. Stedet og innretningsproble-met har imidlertid ikke blitt adekvat løst hvor dobbeltbrytningsfibrene har et sirkulært tverrsnitt og således i seg selv ikke gir noen visuell god bestemmelse.
Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en anordning for å lokalisere dobbeltbrytende akser til en optisk fiber som innbefatter en lyskilde for innføring av lys av en første polarisasjon inn i fiberen, innretning for å tilføre sidespenningen ved et punkt langs lengden av fiberen hvor aksene skal bli lokalisert, innretning for endring av retningen av sidespenningen, og innretning for å overvåke virkningen av spenningen som en funksjon av endringen av retningen for å identifisere retningen av i det minste en av dobbeltbrytningsaksene og derved lokaliseringen av dobbeltbrytningsaksene. Et par med relativt seg bevegelige overflater er fortrinnsvis anbrakt over det punktet med fiber for å presse mot fiberen for å spenne den i en retning hovedsakelig perpendikulært for dens lengdeakse.
Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for å lokalisere dobbeltbrytningsaksene til en optisk fiber som innbefatter innføring av lys og et første sted av fiberen og ved den første polarisasjon, siderettet spenning av fiberen, overvåkning av lyset ved et andre sted langs fiberen og en andre polarisasjon, dreiing av sidespenningsretningen og gjentagelse av disse trinnene for å lokalisere en retning av sidespenning som tilveiebringer en forutbestemt grad av overvåket lys. Foretrukket er at en mengde av lyset er en minimumsstørrelse.
Foreliggende oppfinnelse anvender det faktumet at dobbeltbrytende fiber under sidespenning gir en lokalisert dobbeltbrytning i det påspente området som er en kombinasjon av rest- eller naturlig dobbeltbrytning til fiberen ved det punktet og eksternt induseres dobbeltbrytning på grunn av spenningen. Foreliggende oppfinnelse lokaliserer dobbeltbrytningsaksene i sirkulære fibre innenfor mindre enn en grad av dreining om aksen til fiberen. Dette blir tilveiebrakt ved sidespenningene i fiberen og dreiningen av sidespenningsretningen rundt fiberaksen. Den påførte spenningen blir lokalisert ved et enkelt punkt langs lengden av fiberen. En ende av fiberen blir belyst i en enkel polarisasjonsmodus i løpet av påføringen av rotasjonsspenningen. Påføringen av spenningen vil bevirke kopling av noe av den optiske energien fra en av egen polarisasjonsmodiene til fiberen til den andre med mindre den eksterne retningen for påført spenning er langs en av dobbeltbrytningsaksene. Dersom lyset til et påkjent område er lineært polarisert langs aksen av den påførte spenningen eller ved en rett vinkel dertil, vil polarisasjonstilstanden til lyset innenfor fiberen således ikke bli endret.
Lyset ut fra fiberen blir ført gjennom en lineær polarisator som er ortogonal på inngangspolarisasjonen ved hvilke fiberen ble belyst. Utgangen til denne ortogonale polarisatoren blir detektert og målt for å tilveiebringe mål på lyset som er koplet fra en polarisasjonsmodus til den andre som en funksjon av retningen av påført spenning. Lyset målt ved utgangen og således koplet ved punktet for påført spenning vil være i virkeligheten null, dersom en av rest- eller naturlig dobbeltbrytningsakser til fiberen er innrettet med retningen av påført spenning. Utgangen til systemet når aksen med påført spenning blir dreiet vil således tilveiebringe to minimum ved naturlige dobbeltbrytningsakser for fiberen. Modalkoplingen når disse aksene nærmer seg hverandre er dessuten forskjellig fra den hurtige og langsomme aksen (som er akser som blir definert senere) for fiberen og minimumet som forekommer ved den langsomme aksen er således mye skarpere enn minimumet som forekommer ved den hurtige aksen. Dette tillater en nøyaktig identifikasjon og innretning av hver av de bestemte polarisasjonsaksene til fiberen. Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt av en typisk dobbeltbrytningsfiber som viser
dobbeltbrytningsaksene.
Fig. 2(a)-2(e) viser skjematisk spenningspåkjente områder ved en fiber og mengden av energipolarisasjonsmodiene ved forskjellige punkter langs fiberen. Fig. 3 viser virkningen av polarisasjonsaksene ved en dobbeltbrytende
fiber når en spenning er påført en fiber.
Fig. 4 viser skjematisk anordningen anvendt ved foreliggende oppfinnelse for å lokalisere og identifisere dobbeltbrytningsaksene ved en sirkulær fiber. Fig. viser en kurve av koplet energi i forhold til retningen av tilført
kraft for anordningen på fig. 4.
Med henvisning til fig. 1 er der vist et snitt langs normalen til lengde-aksene på en typisk dobbeltbrytende fiber 24, som frembringer en dobbeltbrytning gjennom en elliptisk kjernegeometri. Fagmannen på området vil se at fiberen vist på fig. 1 er kun et eksempel. Foreliggende oppfinnelse vil arbeide like bra for andre dobbeltbrytningstyper f.eks. hvor dobbeltbrytninger er innført via spenninger bygt opp i fiberen ved dens fremstillingsøyeblikk. I et slikt tilfelle kan kjernen til fiberen være sirkulær i stedet for elliptisk.
Fiberen 24 har en elliptisk kjerne 24a omgitt av en hovedsakelig sikulær optisk kappe 24b som kan ha en diameter dop^g^kappe * størrelsesorden av 50-100 jjm. Den elliptiske kjernen har to prinsipielle akser, X eller horisontalaksen og Y eller vertikalaksen. Som resultat av ikke-sirkulær kjernegeometri fremviser fiberen forskjellige brytningsindekser mot lys som forplanter seg langs hver av dens hovedakser. Som brukt her vil Y-aksen som har en kortere lengde, dy_kjerne og en lavere brytningsindeks forplante lys ved en høyere hastighet enn X-aksen med en lengre lengde,<d>x-kjerne- Av denne grunn vil altså Y-aksen bli henvist til som "hurtig akse" og X-aksen bli henvist til som "langsom akse".
Dobbeltbrytningsfiberen 24 understøtter to ortogonale polariserte modier. Retningen for den lineære polarisasjonen til disse modiene er hovedaksene til fiberen 24 som vist ovenfor. Disse lineære polariserte modiene er "normale" modier for fiberen, dvs. forplantning gjennom fiberen 24 uendret med unntak i fase. Optiske signaler kan innbefatte en kombinasjon av to modier. Lys lineært polarisert ved 45°i forhold til hovedaksene vil f.eks. bestå av like mengder av begge modiene til å begynne med i fase. Når de to modiene forplanter seg ned fiberen 24, vil de akkumulere en faseforskjell på grunn av at deres forplantning konstant skiller seg. Avstanden nødvendig for at 2rr med faseforskjell skal bli akkumulert er kallet "støtlengden" til fiberen og er gitt som L=\Mn, hvor \ er den optiske bølgelengden og An er differansen i brytningsindeksene for de to polarisasjonene. Etter utbredelsen en halv støtlengde vil de to komponentene bli adskilt med 180 grader eller n radianere.
Dobbeltbrytende fibre, slik som den elliptiske kjernefiberen 24, som er vist ved eksemplet på fig. 1 er kommersielt tilgjengelig fra f.eks. Andrew Corporation, 10500 West 153rd Street, Orland Park, Illinois 60462. Metallbelegget og/eller plastmantelen som normalt dekker fiberen er fortrinnsvis fjernet før bruk av fiberen ved den her beskrevne anordningen. Andre dobbeltbrytende fibere er kalibrert ved å anvende oppfinnelsen på samme måte som den vist med henvisning til fiberen på fig. 1.
Med henvisning til fig. 2(a)-2(e) er der vist et diagram over et spen-ningsområde i fiberen 24 når en blokk 14 blir presset ned med en totalkraft F, slik at fiberen 24 blir sviset mellom en overflate 18 og en overflate 10. Også vist på fig. 2(b)-2(e) er vektordiagrammer av størrelsen på den optiske energien ved hver av aksene til dobbeltbrytningen, dvs. polarisasjonsmodiene ved forskjellige punkter langs fiberen. Det er viktig å bemerke at fig. 2(a)-2(e) er kun diagrammessig, dvs. de er anvendt for å beskrive den teorien som er underliggende for foreliggende oppfinnelse i stedet for detaljer ved anordningene som er vist på fig. 4.
Med henvisning til fig. 3 er der vist et diagram av hvorledes dobbeltbrytningsaksene til fiberen 24 blir endret ved påføring av spenning. Fagmannen på området vil således forstå at en enmodus dobbeltbrytende fiber, slik som fiberen 24, har to ortogonale akser av polarisasjon som korresponderer med de to ortogonale polarisasjonsmodiene til enmodus - fiberen.
Fig. 2(a) viser tre områder med vekslende spenningspåføring og ingen spenningspåføring bevirket av overflaten 18. Det spenningspåkjente området 30 er antatt for illustrasjonens skyld å være en halv støtlengde lang. Ved den aktuelle anvendelsen av foreliggende oppfinnelse (fig. 4) er det spenningspåkjente området ikke nødvendigvis en halv støtlengde lang. Lengden på fig. 2(a) ble anvendt for å forklare oppfinnelsen. Fiberen 24 kan være en fire-ports anordning analog med en retningskopler som kopler ulike bølgeledere. De to ortogonale X- og Y-polarisasjonsmodiene til fiberen 24 vist skjematisk ved henvisningstallet 36 er f.eks. analoge i forhold til de to inngangsportene til en slik retningskopler. X- og Y-ortogonale polarisasjonsmodier vist skjematisk ved henvisningstallet 38 er likeledes analoge i forhold til utgangsportene til en slik retningskopler.
Når spenning blir påført fiberen 24, som vist med kraften F på fig. 2(a) og 3, som skyver overflaten 18 mot den dobbeltbrytende fiberen 24 ved en vinkel <p relativt i forhold til Y-aksen, vil de ortogonale aksene til polarisasjonene X og Y (som korresponderer med polarisasjonsmodiene X og Y) abrupt forskyves gjennom en vinkel 0 til de ortogonale aksene til polarisasjonen X' og Y\
Det er viktig for driften av denne kopleranordningen at de abrupte endringene i orienteringen til polarisasjonsmodiaksene blir bevirket slik at slik endring ved orienteringen forekommer over et svært kort grense-område. Dersom endringen i orienteringen er på grunn av gradvis dreiing av polarisasjonsaksen over en relativt lang avstand, vil er ikke være noen betydelig energioverføring mellom polarisasjonsmodiene på grunn av at resulterende polarisasjonsvektor ville kun følge den gradvise forskyvningen i polarisasjonsaksene og i hovedsaken opprettholde dens posisjon relativt dertil. Ved den viste utførelsesformen er grensene vist med stiplede linjer 40, 42 på fig. 2(a) lokalisert ved kantene av overflaten 18 og således anbrakt med en avstand på en halv støtlengde. Ved andre utførelsesformer kunne grensene være anbrakt ved andre avstander.
Fig. 2(b)-2(e) viser hvorledes disse abrupte grensene 40, 42 ved fiberen 24 bevirker energioverføring. Den elektriske feltvektoren for X-polarisasjonsmodusen (som korresponderer med X-aksen til polarisasjonen i en dobbeltbrytende fiber) er merket X i det ikke-spenningspåkjente området og X' i det spenningspåkjente området 30. Den elektriske feltvektoren for Y-polarisasjonsmodusen (som korresponderer med Y-aksen for polarisasjonen) er likeledes merket Y i det ikke-spenningspåkjente området og Y' i det spenningspåkjente området 30. Det skal bemerkes at X- og X'-vektorene (fig. 2(b)-2(e)) korresponderer med X- og X'-aksen (fig. 3) til polarisasjonen hhv. og Y- og Y'-vektorene (fig. 2(b)-2(e)) korresponderer med Y- og Y'-aksen (fig. 3) til polarisasjonen henholdsvis.
På fig. 2(b) er inngangslyset vist med vektoren 48 når den entrer fiberen 24 med all energien i X-polarisasjonsmodusen. Polarisasjonen blir opprettholdte som lysforplantning opptil grensen 40 ved begynnelsen av det spenningspåkjente området 30.
Fig. 2(c) viser energikomponenter etter at lyset har forplantet seg rett forbi grensen 40 inn i det spenningspåkjente området 30. Ved grensen 40 forskyves abrupt aksene til polarisasjonen X og Y gjennom en vinkel 0 (fig. 3) til en ny orientering X' og Y\ som beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 3. Disse nye polarisasjonsmodusaksene X' og Y' representerer orienteringen til de elektriske feltvektorene for elektromagnetiske lysbølger som utbreder seg i disse polarisasjonsmodiene. Som ved X- og Y-orienteringstilfellet utbreder seg lyset i X'-modusen ved en annen hastighet enn lyset ved Y'-modusen siden dette er fundamentalt i forhold til dobbeltbrytningsprinsippet. Den totale polarisasjonen for lyset er så resultantvektoren basert på komponentene til energien ved X'- og Y'-eller X- og Y-aksene.
Det skal bemerkes at ved det spenningspåkjente området 30 fremkommer der først ved grensen 40 en energikomponent ved Y-polarisasjonsmodusen, mens derimot før grensen 40 var der ingen energi i Y-modusen. Grunnen til dette kommer fra Maxwell's ligninger som er vel kjente matematiske forhold som forklarer oppførselen til elektromagnetiske felt ved grenser. Et grunnprinsipp er at en abrupt grense gjennom hvilket et elektromagnetisk felt passerer, orienteringen og størrelsen på den elektriske feltvektoren relativt i forhold til en fast observatør, må være den samme på begge sider av grensen. I dette tilfellet er den resulterende polarisasjonen, dvs. orienteringen av den elektriske feltvektoren i forhold til den venstre av grensen 40, vist ved hjelp av vektoren 48 på fig. 2(b). Til høyre for grensen 40 ble polarisasjonsaksene X' og Y' forskjøvet slik at for å opprettholde resulterende polarisasjon fra vektoren 48 må det være en liten Y'-komponent på grunn av at X' er forskjøvet fra dens orientering ved X-modusen. Noe energi blir således overført fra X-modusen inn i Y'-modusen ved grensen 40.
Når de to Y'- og X'-komponentene utbreder seg gjennom det spenningspåkjente området 30 forskyves de i relativ fase med 180°på grunn av at det spenningspåkjente området er en halv støtlengde langt. Den relative fasen til X'- og Y'-komponentene til venstre for grensen 42 er som vist med fig. 2(d). Den 180°faseforskyvningen er modulert ved reversering av retningen til Y'-komponenten. Det samme resultatet vil bli tilveiebrakt dersom 180°faseforskyvning ble modulert ved å reversere retningen til X- eller X'-vektoren og la Y- eller Y'-vektoren forbli uendret. Som en følge av denne 180°faseforskyvningen blir resultantpolarisasjonsvektoren 50 forskjøvet fra orienteringen til vektoren 48.
Ved grensen 42 blir orienteringen til polarisasjonsaksen X' og Y' abrupt forskjøvet tilbake til den opprinnelige orienteringen X og Y i kraft av fjerningen av spenningspåkjenningen. Når lyset utbreder seg over grensen 42, må polarisasjonen vist med vektoren 50 bli tatt vare på. Situasjonen til høyre for grensen 42 ved begynnelsen av området 34 er som vist på fig. 2(e). På grunn av forskyvningen av aksen til polarisasjonen bevirkes imidlertid en ledsagende forskyvning i retningen på komponentvektorene som representerer energien ved X- og Y-modiene, må størrelsen på X- og Y-komponentene endres for å ta vare på vinkelen og størrelsen til den totale elektriske feltvektoren 50. Ved sammenligning av fig. 2(b) og 2(e) skal det bemerkes at området 30 har bevirket en vesentlig økning i størrelsen på Y-komponenten til energien.
Systemet kan blikarakterisertmatematisk som følgende. For sterkt dobbeltbrytende fiber vil forplantningen ned en av aksene typisk ikke koples merkbart til den andre aksen. Det har blitt demonstrert at en ytterligere dobbeltbrytning kan bli indusert ved å påføre trykk til fiberen. Denne dobbeltbrytningen er gitt ved
hvor a er en konstant lik 1,58 for rund fiber, n er gjennomsnitts - brytningsindeksen for fiberen, c er en piezo-optisk (eller fotoelastisk) koeffesient, f er kraft pr. enhetslengde tilført fiberen og d er fiberens optiske kappediameter. Ved beregningene ble verdiene n = 1,46, C = 5xl0"<12>(MKS) og d = 65 pm anvendt. For små krefter kan den ytterligere dobbeltbrytningen bli behandlet som en forstyrrelse av fiberens normale dobbeltbrytning. Dobbeltbrytningsforstyrrelsens første ordens resultat er dreining av fiberens opprinnelige dobbeltbrytningsakse gjennom en liten vinkel 0. Den lille forskyvningen i dobbeltbrytningen endrer ikke betydelig størrelsen på den totale dobbeltbrytning, An.
Vinkelen 0 er gitt med
Hvor cp er vinkelen ved hvilken trykket blir påført med hensyn til den faste aksen (dvs. Y-aksen på fig. 2),An^er den indre dobbeltbrytningen til fiberen ogAnp er den induserte dobbeltbrytningen som beregnet ved ligning 1.
Lys opprinnelig polarisert langs X-aksen vil dekomponeres til komponen-ter polarisert langs X'-aksen og Y'-aksen når den entrer et skiset område. Den relative fasen for lyset ved de to polarisasjonene vil endres med n radianer ved en halv støtlengde (dvs. L/2). Dersom kraften på fiberen blir fjernet ved denne avstanden, vil lyset dekomponeres tilbake til komponentene langs de opprinnelige aksene med en størrelse cos<2>(20) ved X-polarisasjonen og sin^(20) i Y-polarisasjonen.
Ytterligere bakgrunnsstoff angående virkningen av fiberspenningen på fiberpolarisasjonen og resulterende kopling mellom polarisasjonsmodiene til lyset i fiberen kan finnes i følgende artikler: "Birefringent Fiber Polarization Coupler", av R.C. Youngquist, J.L. Brooks og HJ. Shaw, "Optics Letters", vol. 8, side 656-658 (1983).
"Two Mode Fiber Modal Coupler" av R.C. Youngquist, J.L. Brooks og H.J. Shaw, "Optics Letters", vol. 9, nr. 5, side 177-179 (1984).
"Active Polarization Coupler For Birefringent Fiber", av J.L. Brooks, R.C. Youngquist, G.S. Kino og H.J. Shaw, "Optics Letters", vol. 9, nr. 6, side 249-251 (1984).
Ut fra den foregående analysen vil det fremgå at dersom spennings-retningen, dvs. kraften F på fig. 2(a) og 3 er parallell med en av de ikke-spenningspåkjente polarisasjonsaksene, dvs. X- og Y-aksen på fig. 3, vil tilførselen av ytterligere spenning på fiberen ikke kople lys fra en polarisasjonsmodus til en annen. Som det fremgår av følgende beskrivelse er dette faktumet anvendt ved foreliggende oppfinnelse for nøyaktig å bestemme orienteringen til de ikke-spenningspåkjente aksene X og Y (fig.
2) til fiberens dobbeltbrytning ved et bestemt punkt langs dens lengde.
Med henvisning spesielt til fig. 4 er anordningen vist for lokalisering av dobbeltbrytningsaksene. Ved denne anordningen er utgangen fra en heliumneonlaser 60 lineært polarisert langs en av dobbeltbrytningsaksene X eller Y (fig. 3) til en sterkt dobbeltbrytende fiber 24 ved bruk av en egnet polarisator 62. En linse 64 tilfører dette lyset til en ende av fiberen 24. En kort lengde til fiberen 24 er skviset mellom en flat blokk 66 med en overflate 10 og en buet sylindrisk blokk 68 med en overflate
18. Denne sylindriske overflaten 18 på elementet 68 er anvendt for å tilveiebringe et relativt stort trykk på fiberen innenfor en kort lengde typisk kortere enn 1 mm uten brudd av fiberen. Mens spenningen som resulterer fra den buede overflaten 18 til blokken ikke er identisk med den beskrevet med henvisning til den stive blokken på fig. 2(a) er funksjonen liten. Så lenge som den buede overflaten 18 (fig. 4) således tilveiebringer spenning på fiberen 24 gjennom en fiberlengde som ikke er lik en multippel av støtlengden og så lenge som spenningen ikke er innrettet med en naturlig akse X eller Y, vil overflaten 18 bevirke en overføring av noe energi mellom polarisasjonsmodiene.
Trykket påført overflatene 10 og 18 blir modulert med en liten størrelse som anvender en piezoelektrisk transdusor 70 drevet av en signal-generator 72. En polarisator 74 og linse 76 er anvendt for å velge lineæarpolarisasjonskomponenten ortogonal på inngangspolarisasjonen tilveiebrakt av polarisatoren 62 for detektering av en detektor 78 og analyse ved hjelp av en spektrumanalysator 80. Dersom polarisatoren 62 tilfører lys fra laseren 60 f.eks. utelukkende i X-polarisasjonsmodusen til fig. 3, vil polarisatoren 74 velge Y-polarisasjonsmodusen for detektering av detektoren 78 for å bestemme hvilken del av lyset som har blitt koplet fra X- til Y-polarisasjonsmodusen ved lokaliseringen av spenningen. Spektrumanalysatoren 80 blir anvendt for å detektere utgangssignalet til detektoren 78 ved modulasjonsfrekvensen til generatoren 72 som således sikrer at kun modusoverføring som er analysert er den som blir indusert på den buede overflaten 18.
Fagmannen på området ville se at en innlåsningsforsterker kan bli anvendt i stedet for spektrumsanalysatoren 80 for å tilveiebringe ytterligere dynamisk område med mindre støy, mens det fremdeles tilveiebringes ønsket frekvensvalg.
Fig. 5 viser en kurve over det detekterte utgangs signal et fra spektrumanalysatoren 80 som en funksjon av retningen til den påførte spenningen på fiberen 24. I dette henseendet er henvisningen gjort til fig. 4, dersom den sylindriske blokken 68 er beveget i en retning inn i eller ut av figuren på fig. 4 relativt i forhold til den flate blokken 66, fiberen 24 vil da bli bevirket til å rulle om dens lengdeakse når spenningen blir påført fiberen. Påføringsretningen til sidekraften vil således bli endret og utgangssignalet fra spektrumanalysatoren 80 kan bli overvåket som en funksjon av fiberorienteringen.
Som vist på fig. 5 innbefatter det detekterte utgangssignalet fra spektrumanalysatoren 80 to minimum, i dette tilfellet ved 30° og 120°, men i ethvert tilfelle ved steder som er 90°adskilt fra hverandre. Det har blitt funnet at det skarpe minimum, slik som det vist ved 120° på fig. 5, forekommer når den langsomme aksen er innrettet med retningen til kraften. Dette er antatt å forekomme på grunn av at den påførte spenningen har en tendens til å annullere restdobbeltbrytningen ved den langsomme aksen, som således forsterker virkningen av den ubetydelige modulasjonen. Ved dette skarpe minimumet er en oppløsning bedre enn 1 ° tilveiebringbar. Så snart den langsomme aksen har blitt identifisert innenfor en oppløsning på 1°, kan den hurtige aksen som er 90°dreiet fra den langsomme aksen bli lokalisert med denne nøyaktigheten.

Claims (13)

1. Apparat for lokalisering av dobbeltbrytningsaksen til en optisk fiber, karakterisert ved en lyskilde (60) for innføring av lys av en første polarisasjon inn i fiberen (24); innretning (66) for å påføre en sidespenning ved et punkt langs lengden av fiberen (24) hvor aksen skal bli lokalisert; innretning (68) for å endre retningen på sidespenningen; og innretning (78) for å overvåke virkningen av spenningen som en funksjon av^drin^,retoing^ for å identifisere lokaliseringen av aksene.
2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at påførings-innretningen innbefatter et par med overflater (10, 18) anbrakt på motsatt side av fiberen (24) for å presse mot fiberen for å spenningspåkjenne fiberen i en sideretning, idet overflatene er relativt bevegelige i forhold til endringen av side-retningen.
3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at en av overflatene (10) og den andre overflaten (18) er buet.
4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at aksen til den buede overflaten (18) er normal på aksen til fiberen.
5. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 2 til 4, karakterisert ved innretning (70) for å vibrere et av parene med overflatene mot det andre av parene med overflater for å modulere spenningen i fiberen i side-retningen ved en modulasjonsfrekvens.
6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at overvåkningen innbefatter innretning (80) for å velge lys ved nevnte frekvens for polarisasjonsovervåkning.
7. Anordning ifølge kravene 1 til 6, karakterisert ved at overvåkningen innbefatter innretning (60, 62) for å belyse ene enden av den optiske fiberen med lys som har en polarisasjon som er innrettet med en av de naturlige dobbeltbrytningsaksene til den optiske fiberen, og innretning (74, 76) for å overvåke lyset ved den andre enden av den optiske fiberen med en polarisasjon ortogonal på den til en av de naturlige dobbeltbrytende aksene til fiberen.
8. Fremgangsmåte for å lokalisere dobbeltbrytningsaksen til en optisk fiber (24), karakterisert ved
1) injisering av lys ved en første lokalisering langs fiberen ved en første polarisasjon,
2) siderettet spenningspåkjenning av fiberen,
3) overvåkning av lyset ved et andre sted langs fiberen langs en andre polarisasjon,
4) dreiing av retningen for sidepåkjenningen ved trinnet (2), og
5) gjentagelse av trinnet (1) til (4) for å lokalisere retningen av sidespenningspåkjenningen som tilveiebringer en forutbestemt mengde med lys ved trinnet (3).
9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det -forutbestemte lyset ved trinnet (5) utgjør et minimum av lyset til den andre polarisasjonen.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at sidespenningspåkjenningstrinnet innbefatter skvising av fiberen ved et lokalisert område langs lengden av fiberen mellom et par overflater.
11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 11, karakterisert ved at dreietrinnet innbefatter overføring av overflatene relativt i forhold til hverandre for å rulle fiberen mellom overflaten.
12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 11, karakterisert ved at sidespenningspåkjenningstrinnet innbefatter påføring av en modulert spenning på fiberen ved en forutbestemt frekvens.
13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 12, karakterisert ved at overvåkningstrinnet innbefatter overvåkning av lyset ved den forutbestemte frekvensen.
NO860415A 1985-02-07 1986-02-06 Apparat og fremgangsmaate for bestemmelse av orienteringen av dobbeltbrytningsakser i en optisk fiber. NO860415L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US69940985A 1985-02-07 1985-02-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO860415L true NO860415L (no) 1986-08-08

Family

ID=24809186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO860415A NO860415L (no) 1985-02-07 1986-02-06 Apparat og fremgangsmaate for bestemmelse av orienteringen av dobbeltbrytningsakser i en optisk fiber.

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0190922A3 (no)
JP (1) JPS61210924A (no)
KR (1) KR860006710A (no)
AU (1) AU5271086A (no)
NO (1) NO860415L (no)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1190599B (it) * 1986-06-17 1988-02-16 Cselt Centro Studi Lab Telecom Procedimento e dispositivo per la misura della lunghezza di battimento della polarizzazione in fibre ottiche monomodo ad alta birifranfenza
FR2612304B1 (fr) * 1987-03-13 1991-06-07 Thomson Csf Methode de detection des couplages de polarisation dans un systeme optique birefringent et son application a l'assemblage des composants d'un systeme optique
IT1210750B (it) * 1987-05-20 1989-09-20 Cselt Centro Studi Elaborazion Procedimento di misura della polarizzazione e della birifrangenza in fibre ottiche
FR2637080B1 (fr) * 1988-09-27 1990-11-09 Labo Electronique Physique Capteur de pression a fibre optique
GB8828505D0 (en) * 1988-12-07 1989-01-11 Bicc Plc Optical fibre monitoring
GB8928825D0 (en) * 1989-12-21 1990-02-28 Bicc Plc Optical fibre monitoring
FR2674020B1 (fr) * 1991-03-15 1993-06-25 Faiveley Transport Capteur de force et appareillage pour capter le courant d'une ligne catenaire depuis une motrice utilisant ce capteur.
KR100326302B1 (ko) 2000-03-13 2002-03-08 윤종용 광섬유의 잔여 응력 및 포토일래스틱 효과 측정을 위한측정장치 및 그 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645603A (en) * 1969-09-24 1972-02-29 Luther W Smith Light modulation in optic fiber
DE3311524C2 (de) * 1983-03-30 1985-11-14 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Faseroptischer Sensor für Kraft- und Druckmessungen sowie für Überwachungs- und Schutzzwecke
IL73459A0 (en) * 1983-11-30 1985-02-28 Univ Leland Stanford Junior Fiber optic directional coupler

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61210924A (ja) 1986-09-19
AU5271086A (en) 1986-08-14
KR860006710A (ko) 1986-09-13
EP0190922A2 (en) 1986-08-13
EP0190922A3 (en) 1988-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Murphy et al. Elliptical-core two mode optical-fiber sensor implementation methods
US4915468A (en) Apparatus using two-mode optical waveguide with non-circular core
Huang et al. Perturbation effects on mode propagation in highly elliptical core two-mode fibers
US6208776B1 (en) Birefringent fiber grating sensor and detection system
Meltz Overview of fiber grating-based sensors
Valis et al. Localized fiber optic strain sensors embedded in composite materials
JPH01238297A (ja) 光ファイバハイドロフォンおよび一連のハイドロフォンを結合したアンテナ
NO860415L (no) Apparat og fremgangsmaate for bestemmelse av orienteringen av dobbeltbrytningsakser i en optisk fiber.
US4725124A (en) Fiber optic microbend phase shifter and modulator
NO860433L (no) Akusto-optisk frekvensforskyver.
CA1259510A (en) Fiber optic modal coupler
Hogg et al. Polarimetric Fibre Optic Structural'Strain Sensor Characterisation
Bock et al. Polarimetric fibre-optic strain gauge using two-mode highly birefringent fibres
WO1991013329A1 (en) Pressure sensor
Robinson Polarization modulation and splicing techniques for stressed birefringent fiber
Blake Two-mode optical fiber devices
Domanski et al. Method for angular alignment of birefringent fibers in fiber-optic pressure/strain measurement
Hogg et al. Structurally integrated fiber optic strain rosette
Urbanczyk et al. Sensing capabilities of the birefringent holey fibers
Murphy et al. Elliptical-core, dual-mode, optical fiber strain and vibration sensors for composite material laminates
Wolinski et al. Multiplexed polarimetric sensors with highly birefringent optical fibers for smart structures
Villatoro et al. Sensitive Optical Fiber Sensors Based on Phase-Shifted Supermode Interferometers
Wolinski et al. Polarization interferometry in fiber optic smart structures
Czaplak et al. Microbend fiber-optic phase shifter
Zhang et al. Force sensing based on distributed polarization coupling in polarization-maintaining fiber using finite element method