Способ измерения эффективного значения показателя преломления оптического световода (его варианты)

 

1. Способ измерения эффективности значения показателя преломления оптического световода, включающий модуляцию оптического излучения, ввод этого излучения в оптический световод, регистрацию излучения вьшедшего из оптического световода длиной 8 , и определение эффективного значения показателя преломления оптического световода, о т л ичающий я тем, что, с целью повышения точности измерения, модуляцию оптического излучения осуществляют гармоническими колебаниями с частотой , при регистрации вьшедшего из оптического световода излучения измеряют фазу оптического излучения Ч,, затем измеряют фазу оптического излучения УЛ для того же световода длиной С- эффектив ное значение показателя преломления оптического световода h ж определяют по Формуле . C( -ШСёГМ где с - скорость света. 2. Способ измерения эффективного значения показателя преломпения оптического световода, включаняций модуляцию оптического излучения, ввод этого излучения в оптический световод, регистрацию излучения, вьтедшего из оптического световода длиной р, и определение эффективсл ности значения показателя преломления оптического световода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, модуляцию оптического излучения осуществляют последовательно двумя гармоническими колебаниями с частотой Е и j , для которых при регистрами со о вышедшего из оптического световода излучения, измеряют соответственно фазы f и 4i , а эффективное значе4 ние показателя преломления оптического световода п определяют по формуле c() )f, где С - скорость света.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ООЦ РЕСПУБЛИК (д) 4 G 01 N 21/41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 37 1,3296/24-25 (22) 20. 03. 84 (46) 07.12.85. Бюл. В 45 (72) Ю.А.Баклунов и П.П.Оввян (53) 535.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 554485, кл. G 01 0 21/41, 1975.

Щикич анц Д. Теория измерения по методу обратного рассеяния в световодах. — Зарубежная электроника, 1981, Ф 6, с. 87-94..(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО .

ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОИЛЕНИЯ

ОПТИЧЕСКОГО СВЕТОВОДА (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Способ измерения эффектив. ности значения показателя .преломле.ния оптического световода, включающий модуляцию оптического излучения, ввод этого излучения в оптический световод, регистрацию излучения,. вышедшего из оптического световода длиной Е„, и определение эффективного значения показателя преломления оптического световода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, модуляцию оптического излучения осуществляют гармоническими колебаниями с частотой 2, при регистрации вышедшего из оптического световода излучения измеряют фазу оптического излучения, затем измеряют фазу

„„Я0„, 1196740 A оптического излучения для того же световода длиной Е2, а эффектиВ. ное значение показателя прелокпения оптического световода:ь з определяют по формуле с(Ч„-Ч )

"ЭФ = 2УЦЕ„- Е,1 . где С вЂ” скорость света.

2. Способ измерения эффективного значения показателя преломления оптического световода, включающий модуляцию оптического излучения, ввод этого излучения в оптический световод, регистрацию излучения, вышедшего из оптического световода длиной („, и определение эффективности значения показателя преломления оптического световода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, модуляцию оптического излучения осуществляют последовательно двумя гармоническими колебаниями с частотой и, для которых при регистрации вйшедшего иэ оптического световода излучения, измеряют соответственно фазы н, а эффективное значение показателя преломления оптического световода п ф определяют по формуле (qq

4= 2т(„-62) е где о - скорость света.

1196740 с (1Ч;ДЧ2) ("эрр= = ттрн 41

dn>4,> =- dn эфф i Ч„,= д

Изобретение относится к оптической связи, в частности к способам .измерения параметров оптических световодов, и может быть использовано для определения эффективного значения показателя преломления оптического световода.

Целью изобретения является повышение точности измерения эффективного значения показателя преломления оптического световода.

Существо изобретения заключается в следующем.

Оптическое излучение, вводимое в световод, модулируют заданной частотой Е, а на выходе световода после детектирования измеряют фазу выходного излучения, затем оптический световод укорачивают на заданную определенную длину и снова измеряют фазу выходного излучения (относительно фазы входного излучения) и определяют эффективное значение показателя преломления оптического световода по формуле: где д(г — точность измерения значе112

Ний фаэ 11е °

Относительная точность:, ц1) эфф дЧ д 2 () (,Ф} ()эфф У,-4 Ч„- Vg

Точность измерения фаэ Y„a (г оди наковая. Максимальная величина относительной ошибки составит: "эфф 2И1 2д М. 5}

"эфф

20 4П

Относительная точность 1 онреи э Фф деляется в предложенном способе выше, чем в известном. Это следует из формулы (3), так как

25 о сд(г

2Т Е д Е где — скорость света; д9 г (2 — разность измеренных значений фаз;

f — частота модуляции оптического излучения;

d0 — длина отрезанного участка световода.

Выражение (1) выводится следующим образом. Мощность оптического сигнала, промодулированного частотой Е, записывается

РО ()+)31с135((43 +(}), (2} где Р— среднее значение мощности и — глубина модуляции оптического излучения ш =2T)f — круговая частота, - фаза оптического иэЧ

)Ð лучения. p} с

Учитывая, что Ч значение приращения фазы (a9) в зависимости от приращения длины (дЕ) .„, е

ДЧ= 3 получаем формулу (.1) .

Точность указанного способа измерения эффективного значения показателя преломления определяется путем дифференцирования выражения (1) Z)) Å (-„р гр

2lf е

2 Ч

Чгр

35 где

U — групповая скорость р асrp. пространения оптического сигнала.

Таким образом, относительная ошибка зависит от длины отрезка, на которую укорачивается волокно.

Поэтому выбрав световод достаточной

4S длины (и следовательно увеличив д.Е ) можно получить значение ошибки меньше заранее заданной величины.

/ д "эфф

Относительная ошибка афф

50 для световода длиной 1 км, Ч„

204623, 9 км/с и частотой модуляции оптического излучения Е - So МГц имеем д Ч 1 2 =

1 ЕдЕ 2 )ч 50 - 10. 1 — 204623 — 1,33 10 р л

ГР дЕ= Е,-Е,=1км.

1196740

,фф dV1- e2 df,- d(2

"эфф у1 q2 Е1 4

AY 5/57,2 5 7 пэФФ Ч-ч I 53 - 10 (1-ЫЧ2) с(1Е1-У2)(ИЕ1- Щ

2 е„(е„-е2) e,< Z

Дпэфф х — =а,ч 1о

"эфф

Составитель С. Голубев Редактор P.Цицика Техред Ж.Кастелевич Корректор Е Рошко

Заказ 7557/41 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

При измерении фазы прибором ФК2-12, у которого погрешность измерения фазы (согласно техническим данным) о

+2,5 относительная ошибка равна

Второй вариант способа измерения эффективности значения показателя преломления отличается от первого тем, что при измерении сохраняется .целостность измеряемого оптического световода. Оптическое излучение, вводимое в световод, модулируют последовательно частотами Е и ,а на выходе световода после детектирования измеряют соответственно значения фазы при этих частотах и затем определяют эффективное значение показателя преломления оптического световода по формуле:

1 (е.- е,) гг/,Е,- Е,) e„ где с — скорость света в вакууме, и 1. — частоты модуляции оптического излучения, вводимого в световод; (и 11" — значения фазы.при час1 2 тотах f1 и Е2, Š— длина оптического световода.

Выражение (7) получается из (3) путем дифференцирования фазы по частоте.

Точность укаэанного способа измерения эффективного показателя преломления определяется путем дифференцирования выражения (7) 5 т.е. максимальная относительная ошибка равна

Ьпэфф 2ДЧ1 2Д f

+ — (в)

"эФФ Ч1 2

10 Из (8) следует, что общая относительная точность состоит иэ двух слагаемых: относительной ошибки при измерении фазы и относительной, ошибки при измерении.частоты модуляцйи оптичес15 кого излучения.

Для световода длиной 1 км, Ч

= 204623, 9 км/с, длительность зондирующего импульса 20 нск и частотой модуляции оптического излучения

50 МГц и 100 МГц разность фаз определяется следующим образом: гй(е,- E „) е„ 11-Ч2= " " =1,Ээ.10 рда °

2 ц

Прн измерении фазы прибором ФК2-12, 25 у которого погрешность измерения (согласно техническим данным) .+2,5

5 (57 2 рад) относительная погреш

t дЧ ность, равна:

30 1 2

ДЧ 5/57,2 5,7 - 10;

Ч,- Е 1953.10

Значение относительной ошибки изме" рения частоты при использовании, наЗ5 пример, частотомера ЧЗ-54 составляет:

2дЕ

3 ° 10"

1 2.

Таким образом, относительная но40 грешность измерения, определяемая формулой (8) равна