SU1606853A1

SU1606853A1 - Волоконно-оптический датчик микроперемещений

Info

Publication number: SU1606853A1
Application number: SU884488377A
Authority: SU
Inventors: Владимир Исфандеярович Аджалов; Михаил Аронович Голуб; Иосиф Норайрович Сисакян; Виктор Александрович Сойфер
Original assignee: Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-11-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в волоконно-оптических системах сбора, обработки и передачи информации. Целью изобретени вл етс повышение чувствительности за счет снижени оптических потерь путем согласовани модовой структуры отраженного излучени с приемным световодом. Пучок излучени ,формируемый световодом 1, преобразуетс отражающим элементом 4 и возбуждает излучение в световоде 2, торец которого размещен в плоскости торца световода 1. Внешние воздействи , привод щие к перемещению отражател 4, обусловливают модул цию интенсивности направл емых мод световода 2. Благодар выполнению отражател 4 в виде плоского рельефного элемента с заданным рельефом обеспечиваетс согласование световодов 1 и 2. 1 ил.

Description

v

О

о

00 СП

со

Изобретение относитс к измерительной технике с использованием оптиче зких средств измерени и может быть использовано в волоконно-оптических системах сбора , обработки и передачи информации.

Цель изобретени - повышение чувствительности за счет снижени собственных потерь путем согласовани модовой структуры Отраженного излучени с приемным световодом.

На чертеже представлена схема ьоло- конно-оптичеокОго датчика микроперемещений .

Датчик содержит два параллельных световода 1 и 2 с торцами, лежащими в одной плоскости, диаметром сердцевины 2а, расположенные на рассто нии 2Н один от другого . Радиус основной моды в каждом световоде равен оь (по уровню 1 /1 интенсивности ). В плоскости 3, перпендикул рной ос м световодов 1,2, на рассто нии 1 от выходных торцов световодов 1,2 расположен плоский отражающий элемент 4, выпол- ненный с возможностью перемещени . Световоды 1,2 оптически св заны отражающим элементом 4.

Датчик работает следующим образом.

Пучок излучени , формируемый световодом 1, преобразуетс отражающим элементом 4 и возбуждает излучение в световоде 2.. Внешние воздействи , привод щие к любым смещени м отражающего элемента 4, обуславливают модул цию интенсивности направл емых мод световода 2, чем и обеспечиваетс использование этой схемы в качестве амплитудного датчика микроперемещений.

При выполнении отражающего элемента 4 в виде плоского рельефного элемента с высотой рельефа h(x, у), определ емой из соотношени

h(x,y)A ±-fcS

47Г

mod2;7r ( + .f(x + + L

+ У(х-Н)2+у2+1Д

-2/Т12Т1Л)2

2 4

где L 1 (1 +

2а

KNA

дов;

г I

К 2/Л/А - волновое число; А- рабоча длина волны излучени ; X, у - координаты в плоскости элемента; 2Н - рассто ние между ос ми световоI - рассто ние от торцов световодов до тражател ;

оь - радиус основной моды световодов по уровню 1/1 интенсивнрсти; ро константа (может быть выбрана

равной нулю);

mod2jr(t). - наименьший положительный остаток от делени t ни 2п, при этом поперечный размер самой тонкой оны Френел элемента А равен

Д A/2-NA,

где NA - числова апертура световодов при общем размере элемента d, определ емом из услови

2a

Т

1 -Ь41

2

где 2а - диаметр сердцевины световода, обеспечиваетс полное согласование световодов , т.е. модовый , выход щий из световода 1 (т.е. имеющий перет жку на торце световода), отображаетс в модовый пучок, вход щий в световод 2,о перет жкой на торце.

Ф о р м у л а и 3 о б р ет е н и Волоконно-оптический датчик микроперемещений , содержащий передающий и приемный световоды, расположенные так, что их оси параллельны друг другу, а торцы размещены в одной плоскости, и отражающий элемент, оптически св занный со световодами , отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности за счет снижени оптических потерь, отражающий элемент в виде плоского рельефного элемента с высотой h(x, у) рельефа, определ емой соотношением

h(x,v)A 5zs2:,

mod 2 (- + К V(x + H)-t-y2

+ V(x-Hf-f-y2+L2 -2VH2+L2 ).

2 4

где L l(l4---),cro

41

2а KNA

55

2.7Г

Т

А- рабоча длина волны излучени ; X, у - координаты в плоскости элемента;

5 16068536

(pG - посто нна (допускаетс равнойoti - радиус основной моды световодов

нулю);по уровню 1/1 интенсивности;

2Н - рассто ние между ос ми светово-modmW- наименьший положительный

дов;остаток от делени t на 2jr;

I - рассто ние от торцов световодов до5 NA - числова апертура световодов;

отражател ;2а - диаметр сердцевины световодов.

Claims

Формула изобретения

Волоконно-оптический датчик микроперемещений, содержащий передающий и приемный световоды, расположенные так, что их оси параллельны друг другу, а торцы размещены в одной плоскости, и отражающий элемент, оптически связанный со световодами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет снижения оптических потерь, отражающий элемент в виде плоского рельефного элемента с высотой h(x, у) рельефа, определяемой соотношением ^{4 77} 4 Л х mod 2л (~фо + К[ V(_x + Н)² +У² + L²~~t· ⁺ ^(х- Н )² Фу² + L² - 2 V Н2 + L² 1)где L = I (1 +--2~), σ0 = ;

4 I λ - рабочая длина волны излучения; х, у - координаты в плоскости элемента;

φο - постоянная (допускается равной нулю);
2Н - расстояние между осями световодов;

I - расстояние от торцов световодов до 5 отражателя;

Go - радиус основной моды световодов по уровню 1 /I² интенсивности;

modznXt)- наименьший положительный остаток от деления t на 2л;

NA - числовая апертура световодов;

2а - диаметр сердцевины световодов.

Редактор М. Келемеш Составитель В. Бахтин Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 3544 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101