SU1744676A1 - Волоконно-оптический преобразователь - Google Patents
Волоконно-оптический преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- SU1744676A1 SU1744676A1 SU894720640A SU4720640A SU1744676A1 SU 1744676 A1 SU1744676 A1 SU 1744676A1 SU 894720640 A SU894720640 A SU 894720640A SU 4720640 A SU4720640 A SU 4720640A SU 1744676 A1 SU1744676 A1 SU 1744676A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- optical
- fiber
- channel
- light guide
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Использование: в волоконно-оптических системах сбора, передачи и обработки информации. Сущность изобретени : преобразователь содержит входной и выходной световоды и фотоприемник, выполненный в виде плоской фоточувстви- гельной площадки с круглым отверстием, в котором установлен входной световод, торец которого совмещен с плоскостью фоточувствительной поверхности и с торцом выходного световода, при этом диаметр све- товедущей жилы выходного световода больше диаметра световедущей жилы входного световода.2 ил.
Description
Изобрет ние относитс к измерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным дл преобразовани части оптического сигнала в волоконно-оптических системах сбора, передачи и обработки информации.
Известно устройство дл преобразовани части распростран ющегос по волоконно-оптической системе оптического излучени в электрический сигнал.
Известное устройство содержит расположенные соосно входной и выходной оптические каналы, выполненные из волоконных световодов, и фотоприемное устройство с фоточувствительным элементом и электрическим выходным каналом, который расположен непосредственно у места стыковки волоконных световодов. Оптическое излучение от источника вводитс во входной оптический канал, а затем попадает в выходной оптический канал, причем часть излучени , вытекающего на стыке между световодами входного и выходного каналов, фиксируетс
фотоприемным устройством с фоточувствительным элементом и электрическим выход- ным каналом. Следовательно, часть оптического излучени , распростран ющегос по волоконно-оптическому тракту, фиксируетс фотоприемным устройством с фоточувствительным элементом и электрическим выходным каналом, т. е. преобразовываетс в электрический сигнал. По величине этого сигнала (при фиксированном положении входного и выходного каналов и фоточувствительного элемента относительно друг друга) можно судить о мощности излучени , протекающего по волоконно-оптическому тракту.
К недостаткам известного устройства относ тс существенные потери излучени , обусловленные несогласованностью апертур волоконных световодов, наличием рассто ни между торцами световодов, а также потери излучени , обусловленные неполной фиксацией вытекающего на стыке оптиче (Л
С
xj
4
Os
l О
ского излучени с помощью фоточувствительного элемента.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому волоконно-оптическому преобразователю вл етс волоконно-оптический преобразователь (ВОП) входного оптического канала в выходной оптический канал с фотоприемным устройством и фоточувствительным элементом, состо щий из одного волоконного световода (ВС), небольшой участок которого помещалс в специальный желоб в стекл нной трубке и фиксировалс там с помощью кле . Желоб изготовлен таким образом , что расположенный в нем участок ВС изогнут так, что его ось составл ла определенный угол с осью неизогнутой части ВС. Перед изгибом В С, где наблюдалось вытекание излучени , вплотную к изгибу ВС, в стекл нной трубке располагалс фоточувствительный элемент фотоприемного устройства с электрическим выходным каналом, с помощью которого вытекающее из изгиба ВС оптическое излучение преобразовывалось в электрический сигнал.
Известный ВОП позвол ет выводить часть излучени в нескольких местах вдоль одного и того же В С, благодар чему он широко используетс в волоконно-оптических распределительных системах. Необходимо отметить, что известный ВОП нечувствителен к электромагнитным наводкам , имеет высокое быстродействие, обусловленное высокой скоростью распространени света, и может использоватьс в агрессивных средах.
Однако известный ВОП имеет р д существенных недостатков, основным из которых вл етс наличие потерь оптического излучени на изгибе В С из-за различи углов выхода оптического излучени из изгиба по отношению к оси неизогнутой части ВС и непопадани части вытекающего из изгиба излучени на фоточувствительный элемент фотоприемного устройства. Другой причиной потерь мощности оптического излучени и, соответственно , ухудшени чувствительности ВОП, вл етс наличие участка стекл нной трубки между чувствительным к вытекающему из изгиба ВС оптическому излучению фоточувствительным элементом фотопри- чемного устройства и непосредственно изгибом ВС. Выход щее из изгиба излучение частично рассеиваетс и поглощаетс стеклом , что приводит к ослаблению оптического сигнала с фотоприемного устройства. Потери оптической мощности вызывают ограничение количества ВОП, расположенных на одном ВС, н-еобходимость
использовани мощных источников излучени и, как следствие, сужение функциональных возможностей и области применени ВОП известной конструкции.
Цель изобретени -уменьшение потерь
мощности оптического излучени и повышение чувствительности.
Поставленна цель достигаетс тем, что в волоконно-оптическом преобразователе
0 (ВОП), содержащем соосно расположенные входной и выходной оптические каналы, выполненные из волоконных световодов, фотоприемноеустройствос фоточувствительным элементом и электри5 ческим выходным каналом, волоконный световод выходного оптического канала выполнен диаметром D световедущей жилы , большим диаметра d световедущей жилы волоконного световода входного
0 оптического канала. Фоточувствительный элемент фотоприемного устройства выполнен в виде плоской фоточувствительной поверхности с круглым отверстием в центре с диаметром, равным диаметру световедущей
5 жилы входного оптического канала, в отверстии установлен волоконный световод входного оптического канала, плоскость торца которого совмещена с плоскостью фоточувствительной поверхности и с плоскостью
0 торца волоконного световода выходного оптического канала.
В зависимости от соотношени размеров диаметров D и d световедущих жил обоих световодов (см. ВС2 и ВС 3 на фиг. 1) ВОП
5 может использоватьс дл различных целей . При выполнении услови d«D, вытекание излучени на стыке ВС в направлении распространени излучени по волоконно- оптическому тракту практически нет и фото0 чувствительна поверхность регистрирует оптическое излучение, отраженное от торца волоконного световода выходного оптического канала. В случае соизмеримости диаметров световедущих жил ВС 2 и ВС 3, т. е.
5 при наблюдаетс несогласованность апертур ВС и вытекание оптического излучени , вследствие чего фоточувствительна поверхность регистрирует оптическое излучение , вытекающее на стыке двух светово0 ДОР при прохождении излучени по волоконно-оптическому тракту в направлении первоначального распространени излучени . Следовательно, выбира соотношени диаметров d и D световьду5 щих жил ВС 2 и ВС 3, можно использовать сигнал электрического выходного канала в качестве сигнала опорного канала дл определени протекающей по волоконно-оптическому тракту оптической мощности, так и дл регистрации излучени , отраженного от
торца ВС 3 выходного оптического канала. Задава сь определенным соотношением диаметров d и D световедущих жил, можно создавать многофункциональные ВОП, в которых электрический выходной канал может быть использован как опорный канал дл определени величины оптической мощности , протекающей по волоконно-оптическому тракту, в то врем как по мощности оптического излучени , отраженного от вы- ходного торца ВС выходного оптического канала, можно судить о физических параметрах окружающей торец ВС среды.
Из сопоставлени известного (прототипа ) и предлагаемого технических решений следует, что предлагаемое изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей и области применени ВОП путем уменьшени потерь мощности оптического излучени и повышени чувстви- тел ьн ости.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого ВОП; на фиг.2 - представлена схема экспериментальной установки с ВОП, используемым дл исследовани параметров жидких сред.
Устройство содержит (см. фиг. 1) корпус 1, входной оптический канал 2, выходной оптический канал 3, фоточувствительную поверхность 4 фоточувствительного элемента с электрическими контактами 5 и предуси- литель (на фиг. 1 не показан).
Корпус 1 выполнен, например, в виде полой трубки. В противоположных торцах корпуса 1 закреплены (например, с по- мощью кле ) светоподвод щий ВС 1 и све- тоотвод щий ВС 2. Их торцы соединены внутри корпуса 1 друг с другом (например, посредством склейки) и расположены соос- но. Светоподвод щий ВС 2 имеет диаметр световедущей жилы d меньший, чем диаметр световедущей жилы D светоотвод ще- го ВСЗ. Фоточувствительна поверхность 4 имеет в центре круглее отверстие, ди метр которого равен диаметру световедущей жи- лы d ВС 2. В отверстии расположен светоподвод щий ВС 2. Фоточувствительна поверхность 4 фотоприемного устройства имеет диаметр не меньше диаметра D све- тоотвод щего ВС 3, обращена в сторону от торца ВС 3 и находитс в контакте с ним, Фоточувствительна поверхность 4 установлена перпендикул рно оптической оси ВС 3 и закреплена в корпусе (например, при помощи кле ) или может быть выполнена в виде фоточувствительного сло , нанесенного на ту поверхность торца светоотвод ще- го ВС 3, котора остаетс свободной после стыковки (например, путем склеивани ) све- топодвод щего ВС 2 и светоотвод щегоВС
3. Электрические контакты 5 фоточувствительной поверхности 4 выведены из корпуса 1 (например, со стороны светоотвод щего ВСЗ).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Распростран ющеес по светоподвод - щему ВС 2 оптические излучение, выход из его торца, вводитс в торец светоотвод щего ВС 3, а остальна его часть попадает на фоточувствительную поверхность 4. Электрические сигналы с помощью электрических контактов 5 поступают в цепь предусилите- л (на фиг. не показан). В данном ВОП распростран ющеес по светоподвод щему ВС 2 оптическое излучение перераспредел етс между выходным оптическим каналом (ВС 3) и фоточувствительной поверхностью 4 фотоприемного устройства, представл ющей собой электрический выходной канал. ,
В случае выполнени соотношени d« D дл диаметров светоподвод щего и светоотвод щего ВС, потери оптический интенсивности ВОП равны
A-10log(l0/li+l2),(1)
где lo - интенсивность излучени на выходе ВС 2 в отсутствие ВОП;
И - интенсивность излучени на выходе ВСЗ;
la - интенсивность излучени , поступающего в выходной электрический канал.
Потери оптической мощности дл данного ВОП, обусловленные непараллельностью плоскостей, стыкуемых ВС (когда эти поверхности неперпендикул рны ос м све- товодных волокон), относительно невелики, а потери, св занные с несогласованностью апертур ВС 2 и ВС 3, практически не имеют места. При выполнении соотношени (1) ВОП можно использовать в качестве устройства дл исследовани параметров жидких сред. Эта возможность провер лась с помощью экспериментальной установки (см фиг. 2).
Экспериментальна установка содержит источник излучени - лазер Л, модул тор М, узел ввода Ув - дл оптического сопр жени с выходным торцом ВС А(мно- гомодовым кварцевым ВС с диаметром световедущей жилы мкм; длиной 1 м). ВС А состыкован с ВС Б(многомодовым световодом с диаметром мкм и длиной 0,5 м). В качестве канала, подвод щего излучение к кювете 2, использовалс волоконно- оптический тракт, составленный из ВС А и ВС Б, а в качестве сигнального электрического канала - фоточувствительна поверхность 1 с электрическими контактами 4
предусилителем электрических сигналов 5 и вольтметром 6. Излучение по ВС А проходило от лазера Л через ВС Б и до его выходного торца, который герметично фиксировалс в кювете 2 так, чтобы напротив торца на рас- сто нии X располагалась внутренн зеркальна стенка кюветы 2 (коэффициент отражени от зеркальной стенки ), отражалось обратно в ВС Б и фиксировалось фоточувствительной пластинкой 1 с по- мощью предусилител 5 и вольтметра 6.
В приведенном датчике торцового типа дл измерени показател преломлени жидкости изменение интенсивности происходит преимущественно вследствие изме- нени расходимости светового пучка а , причем результат можно определить по формуле:
г, f 2л (2)
4 К-Х nf(n1-n5)
где т, па, Пх показатели преломлени све- товедущей жилы ВС Б, оболочки ВС Б и исследуемой среды соответственно.
Использу схему фиг. 2 дл измерени показател преломлени растворов сахара с концентраци ми от 0,1 до 1,0 % и со значени ми показателей преломлени растворов сахара от 1,3318 до 1,3330, соответствен нечувствительность датчика к изменению показател преломлени растворов сахара Д п, измер ема величина которого составл ла ломлени Пх
d Iг2
-.-з
10 показател пре
dn 2K-X2tf(rr1-n2)
nx.
(3)
В случае гц-п2 10 мкм, мкм и измерени I с погрешностью пор дка минимально регистрируемые величины dnx . Выбира диаметры d и D световедущих жил ВС А и ВС Б близкими по величине, можно использовать сигналы электрического выходного канала при про-
0
5
0
л
5
5
0 5
хождении оптического импульса от источника в качестве опорного сигнала, а этот же импульс, отраженный назад в ВС Б, регистрировать также с помощью электрического выходного канала и судить по его величине о состо нии окружающей торец ВС 6 среды.
Таким образом, комбиниру несколько описанных выше ВОП, можно создавать многоточечные волоконно-оптические системы сбора, передачи и обработки информации .
Согласно приведенным данным можно сделать вывод, что с помощью предлагаемого устройства можно расширить область применени ВОП, на их основе создавать новые типы волоконно-оптических систем сбора, передачи и обработки оптической информации.
Claims (1)
- Формула изобретениВолоконно-оптический преобразователь , содержащий соосно расположенные входной и выходной оптические каналы, выполненные из волоконных световодов, фотоприемноеустройствос фоточувствительным элементом и электрическим выходным каналом, отличающийс тем, что, с целью уменьшени потерь мощности оптического излучени и повышени чувствительности, волоконный световод выходного оптического канала выполнен с диаметром световедущей жилы, большим диаметра световедущей жилы волоконного световода входного оптического канала, фоточувствительный элемент фотоприемного устройства выполнен в виде плоской фоточувствительной поверхности с круглым отверстием в центре с диаметром, равным диаметру световедущей жилы входного оптического канала, в отверстии установлен волоконный световод входного оптического канала, плоскость торца которого совмещена с плоскостью фоточувствительной поверхности и с плоскостью торца волоконного световода выходного оптического канала.SS/Г7/iлX1/Фиг.1ЛФаг t
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894720640A SU1744676A1 (ru) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Волоконно-оптический преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894720640A SU1744676A1 (ru) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Волоконно-оптический преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1744676A1 true SU1744676A1 (ru) | 1992-06-30 |
Family
ID=21461701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894720640A SU1744676A1 (ru) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Волоконно-оптический преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1744676A1 (ru) |
-
1989
- 1989-07-24 SU SU894720640A patent/SU1744676A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Austral Electron. Eng., 1985, № 12, p. 41-44. Proc. Conf. Europ. Commun, Opt., Cannes, 1982, p. 345-347. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1213990A (en) | Fiber optic modulator and data multiplexer | |
EP0007312B1 (en) | Optical sensing apparatus | |
US4235113A (en) | Optical fiber acoustical sensors | |
US4381137A (en) | Optical fiber mode separation systems | |
KR910002747B1 (ko) | 광섬유 신호 시험 장치 | |
EP0277746A2 (en) | Backward-flow ladder architecture | |
CA1267790A (en) | Fiber optic doppler anemometer | |
GB2217834A (en) | Evanescent sensor | |
JPH1068843A (ja) | 高反射減衰量型受光装置 | |
JP2011515662A (ja) | モダルメトリック・ファイバセンサ | |
EP0079944B1 (en) | Fiber optic interferometer | |
US4778239A (en) | Feed-backward lattice architecture and method | |
Betta et al. | An optical fiber-based technique for continuous-level sensing | |
JPS5853739A (ja) | 光フアイバ式不純物検出装置 | |
SU1744676A1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь | |
RU2429453C2 (ru) | Волоконно-оптический сигнализатор уровня и вида жидкости | |
Cuomo | The analysis of a three-fiber lever transducer | |
SU1755123A1 (ru) | Оптоволоконный рефрактометр | |
US20230408407A1 (en) | Optical fiber multi-parameter sensing system and method | |
RU95108004A (ru) | Волоконно-оптическое устройство охранной сигнализации | |
CN114324212A (zh) | 流体检测装置和方法 | |
SU1485080A1 (ru) | УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ сплошности потока жидкости | |
SU1728664A1 (ru) | Многоточечный волоконно-оптический датчик параметров жидких сред | |
CN104482984A (zh) | 基于pof光纤宏弯的液位传感器 | |
RU2248533C1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь параметров акустических полей |