Использование свойств оптических волокон

Использование свойств оптических волокон для создания датчиков.

В предыдущих разделах были кратко рассмотрены основные свойства оптических волокон. Многие свойства этих волокон могут непосредственно использоваться для построения волоконно-оптических датчиков. В заключение этой главы мы рассмотрим некоторые простые волоконно-оптические датчики, иллюстрирующие различные аспекты использования характеристик волокон.

Изгиб. В разделе были кратко обсуждены потери в оптических волокнах, обусловленные изгибами. Как показано на рисунке, можно легко создать простой волоконно-оптический датчик, положив в его основу увеличение потерь при изгибе. Свет от источника запускается в оптическое волокно. Какой-либо свет, непреднамеренно запущенный в оболочку волокна, устраняется в области фильтрации мод. Этого можно достичь, покрывая волокно иммерсионным маслом, так что свет, попавший в оболочку, выходит в масло или другой материал покрытия, показатель преломления которого достаточно точно равен показателю преломления оболочки.

Некоторые волокна покрывают акрилатом, который выводит свет из оболочки. Когда свет через область фильтрации мод приходит на датчик микроизгибов, количество света, связанного в оболочке, зависит от того, насколько сильно волокно изогнуто. По мере того как радиус изгиба волокна изменяется из-за движения изгибающей пластины, аналогично изменяется количество света, распространяющегося по оболочке. Затем луч света выходит из области микроизгибов и проходит через вторую область фильтрации мод, в которой устраняется свет, распространяющийся по оболочке. Амплитуда света, который, наконец, достигает приемника, промодулирована величиной, напрямую зависящей от движения пластин.

Связь на основе затухающих колебаний и построенный на этом принципе датчик.

В одномодовом оптическом волокне распространение света не ограничивается областью сердцевины; свет распространяется также по окружающей стекло области оболочки. Это явление используется при изготовлении направленных разветвителей, на основе одномодовых оптических волокон. Волокно вклеивается в щель кварцевого блока. Волокно и блок полируют в пределах микрометров от сердцевины. В результате размещения в контакте двух аналогичных блоков возникает связь на основе затухающих колебаний. Если волокна окружены иммерсионным маслом, свет будет распространяться также и в масле. Компланарность полированных поверхностей обеспечивается двумя опорными плоскостями из

См. также:  Акустические интенсивности

image9

Эпоксидной смолы, наносимой в конце процесса полировки на соприкасающиеся поверхности. Для получения соответствующего коэффициента связи между оптическими волокнами к области оптического контакта двух волокон прикладывается давление, что позволяет воздействовать на расстояние между их сердцевинами. Схема основанного на этом принципе волоконно-оптического датчика показана на рисунке.