English
Обновлено:
5 апреля 2005






webmaster

Волоконно-оптический рефрактометр
(торцевой рефлектометр)

Волоконно-оптический рефрактометр (торцевой рефлектометр)
Внешний вид прибора

Краткое описание

Принцип действия волоконно-оптического рефрактометра (торцевого рефлектометра) состоит в прецизионном измерении интенсивности излучения, отраженного от сколотого торца одномодового волоконного световода (френелевское отражение). Коэффициент отражения R зависит от эффективного показателя преломления основной моды световода neff, а также от показателя преломления next среды, в которую помещен торец световода, в соответствии с формулой Френеля:

R = [(neff - next)/(neff + next)]2.

В качестве источника излучения используется широкополосный светоизлучающий диод (СИД) с центральной длиной волны 1.3 или 1.55 мкм. Нормирование измеренного сигнала на выходную мощность СИДа, а также использование малошумящего фотоприемника позволяет проводить высокоточные измерения в течение длительного времени.

Следует отметить, что прибор легко подключается к персональному компьютеру с помощью любого аналого-цифрового преобразователя (например, с помощью широко распространенного компьютерного компонента - звуковой карты, для которой нами было разработано удобное измерительное программное обеспечение).

Области применения

С помощью волоконно-оптического рефрактометра (торцевого рефлектометра) можно эффективно измерять с высокой точностью следующие параметры:

  • показатель преломления жидкостей и газов в инфракрасном спектральном диапазоне, а также его изменения во времени, связанные с варьированием температуры, давления или иных парметров, влияющих на показатель преломления;
  • концентрации компонентов в растворах;
  • фазовые переходы (затвердевание, полимеризация, плавление и т.п.);
  • dneff/dT одномодовых волоконных световодов (T - температура). Эта производная определяет температурную чувствительность волоконных решеток (как брэгговских, так и длиннопериодных) и не может быть точно вычислена из параметров световода;
  • оптические потери, наведенные в сердцевине световода вследствие различных причин (изгиб, гамма- или УФ-излучение и т.п.);
  • качество сколотого или отполированного торца световода, стыков световодов, сварок и т.п.;
  • временную зависимость интенсивности излучения, отраженного брэгговской решеткой во время ее записи.

Кроме того, торцевой рефлектометр может использоваться в различных схемах волоконных датчиков (температуры, натяжения и т.п.).

Технические характеристики

Динамический диапазон измерений, дБ>50
Точность измерений, дБ0.01
Долговременная стабильность, %0.2

Примеры измерений

I
----------

Волоконный торцевой рефрактометр (торцевой рефлектометр): измерение температурной зависимости показателя преломления воды
Измерение температурной зависимости показателя преломления воды

В этом эксперименте вода, в которую был помещен торец волоконного световода, была нагрета от +20 C (t = 70 sec) до +100 C (t = 340 sec). Из приведенной зависимости была найдена величина dnwater/dT = -1.40·10-4 K-1 с учетом dneff/dT тестового световода SMF-28.

II
----------

Волоконный торцевой рефрактометр (торцевой рефлектометр): измерение показателя преломления жидкостей
Измерение показателя преломления жидкостей:
1 - уровень шума, 2 - воздух, 3 - C2H5OH, 4 - H2O

Указанный на графике уровень шума позволяет судить о динамическом диапазоне измерений (около 50 дБ). Торец волоконного световода был последовательно помещен из воздуха (2) в этиловый спирт C2H5OH (3), а затем из воздуха в воду H2O (4). С учетом величины эффективного показателя преломления neff = 1.450 на длине волны 1.3 мкм для тестового световода SMF-28 соответствующие величины показателя преломления оказались следующими:
nwater = 1.322 +/- 0.001
nethanol = 1.350 +/- 0.001

Обратите внимание на области, обведенные красными линиями: в них прослеживается динамика изменения отражения от торца световода, на котором испаряется соответствующая жидкость.

Copyright © 2003-2004 gratings.fo.gpi.ru
При использовании материалов сайта ссылка на источник обязательна