186688. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszál átmérőjének és/vagy átmérő változásának mérésére Fabry-Perot rezonancia alapján és bernedezés az eljárás fonanatosítására
1 186 683 2 a polarizáció síkja a tengelyre merőleges. A görbén a hullámzás a III és IV sugarak, valamint az I, II sugarak interferenciájából adódik, és a III és IV sugarak hatása látható módon lényegesen kisebb lesz a tengelyre merőleges polarizáció esetén. A továbbiakban a vizsgálatokat 5 a 0 = 0° mellett, illetve annak szűk környezetében végezzük. Most ismét a 2. ábrára hivatkozunk, és annak feltételét vizsgáljuk, hogy mely ß szögek mellett lesz az I cs II sugarak együttes intenzitása minimális. Ehhez beve- 10 zetjük az átlagos törésmutató fogalmát, amelyet az alábbi összefüggés határoz meg. _ _ niti + n2t2 + n3r ti + t2 + r 15 A 0 = 0° esetben az I és II sugarak minimális intenzitásúak lesznek a 2dn cosß mX/2; ß ~ sín-1 ( j (2) 11 20 feltétel teljesülésekor. X jelöli az L lézersugár hullámhosszát és m páratlan egész szám, amely az interferencia rendjét adja meg. Ha a 180°-os szögben visszaszórt sugarak eredő intenzitását vizsgáljuk mind a 0, mind pedig az a szög függve- 25 nyében, akkor a 4. ábrán vázolt alakú sajátos interferencia képet kapjuk. Az 5a. ábra ilyen módon az a beesési szög pásztázásával készített képet szemléltet 12,2 gm átmérőjű kétszeresen bevont üvegszál esetén, ahol a beeső L lézersugarak polarizációs iránya merőleges a szál- 30 tengelyre. Az 5b. ábra az 5a. ábrához hasonló kép, de a tengellyel párhuzamos polarizációs sík mellett. Az 5c. ábrán 120 pm átmérőjű hírközléshez használt üvegszál mérésénél kapott interferenciaképet láthatjuk. Ha a © = 0° vonal mellett az a szög függvényében 35 vizsgáljuk az egymást közvetlenül követő minimumokhoz tartozó szögértékeket, abból a 10 üvegszál d átmérője meghatározható: d =~z:(cos0i - cos02)_1 (3) 40 2n A (3) összefüggés felhasználható a d átmérő méréséhez, de a minimum helyének megállapításában lévő bizonytalanságból (amit a III és IV sugarak befolyása még fokoz) és a szögmérés hibájából adódóan ez a mérés 45 csak mintegy 2-3 pm-es bizonytalansággal adja meg a keresett átmérőt. Most a 6. ábrára hivatkozunk, amelyen a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas berendezés első példakénti kiviteli alakjának elrendezési vázlata látható. 50 Fényforrásként állandó frekvenciájú 11 lézert használunk, amelynek kis keresztmetszetű kimenő 12 lézernyalábja van és ennek útjában a 12 lézernyaláb irányát két szélső helyzet között folyamatosan változtató eltérítő elem, a jelen esetben 13 rezgőtükör helyezkedik el. 55 A 13 rezgőtükör két szélső szöghelyzet között változtathatja síkját, és ezáltal a 12 lézernyaláb a 13 rezgőtükröt annak a két szélső helyzetében első 14 eltérített lézernyaláb, illetve második 14' eltérített lézernyaláb iránya mentén hagyja el. Az első és második 14, 14 élté- 60 rített lézernyalábok főiránya egymással 7 szöget zár be, és ennek nagysága jellegzetesen 15° és 30° között van. A 13 rezgőtükör középső helyzetében keletkező eltérített lézernyaláb irányával, tehát a 7 szög felezővonalával egy olyan 15 lencse 16 tengelye esik egybe, amely a 65 4 13 rezgőtükörtől kétszeres fókusztávolságra van. A 15 lencse másik oldalán, attól szintén kétszeres fókusztávolságra a szögfelező, tehát a 15 lencse 16 tengelye keresztezi a vizsgálandó 10 üvegszálat. A 15 lencse a 13 rezgőtükörről kiinduló és adott szögben ráeső lézersugarakat ugyanolyan szögben eltérítve továbbítja a 10 üvegszál felé. A 6. ábrán megfigyelhetjük, hogy a 10 üvegszál tengelye a 15 lencse 16 tengelyéhez képest megdöntött helyzetben van. Az első 14 eltérített lézernyaláb a száltengelyre majdnem merőleges, az attól való eltérés -0,5° és -5° között van. A második 14' eltérített lézersugár a száltengellyel olyan szöget zár be, amely a 7 szög értékével kisebb, mint az említett derékszögnél valamivel kisebb szög. A 10 üvegszálról visszaszórt sugarak közül egy második 17 lencse választja ki az üvegszálat mindenkor megvilágító L lézersugarak beesési szögével azonos visszaverődési szögű sugarakat. A 17 Jenese a 10 üvegszáltól szintén kétszeres fókusztálvolságra van és tengelye a 10 üvegszálat ugyanabban a pontban keresztezi, mint a 15 lencse optikai tengelye. A 15 és 17 lencsék optikai tengelye közös síkba esik. A 15 és 17 lencsék tengelyei által bezárt szög felezővonala a 10 üvegszál tengelyére merőleges. Mivel az első 14 eltérített lézernyaláb beesési szöge 90°-nál kisebb, ezért a megvilágító és visszaszórt lézersugarak útvonalai elkülönülnek. A másik szélső helyzetben a 14' eltérített lézernyaláb és a visszaszórt 24' lézernyaláb még nagyobb mértékben elkülönül. A második 17 lencse tengelyvonalában a 10 üvegszállal ellentétes irányban a 17 lencse fősíkjától kétszeres fókusztávolságban 18 detektor helyezkedik el, amely a 10 üvegszálról visszaszórt és a 17 lencse révén a kétszeres fókusztávolságra lévő pontba irányított lézernyaláb intenzitását érzékeli. Abból a célból, hogy a 18 detektort csak a © = 0°-ban, illetve annak szűk környezetében visszaszórt sugarak érhessék el, a 10 üvegszál és a 17 lencse között 9 árnyékoló lemez helyezkedik el, amelyen a © = 0° környezetében olyan rés van, amelynek magassága elegendő még a két szélső visszaszórt 24 és 24' lézernyalábnak a 18 detektorhoz való átengedésére. A nagyobb szögben szórt sugarakat a 9 árnyékoló lemez nem engedi a 18 detektorhoz. A 6. ábrán vázolt berendezéssel a 10 üvegszál átmérője az alábbiak szerint mérhető. A 13 rezgőtükör szöghelyzetét a két szélső állapot között folyamatosan változtatjuk. A 13 rezgőtükör helyzetének változtatásával változik a 10 üvegszálat megvilágító lézernyaláb beesési szöge is, mégpedig oly módon, hogy eközben a lézernyaláb a 10 üvegszálat mindig ugyanabban a pontban keresztezi. A 4. és 5. ábrákon vázoltak szerint a megvilágító lézersugár beesési szögének, az a szögnek a változtatásakor az I és II sugarak úthosszkülönbségének változásából adódóan a visszaszórt lézernyaláb intenzitása periodikusan változik. Az’a szög legkisebb értékéből kiindulva a 18 detektorral folyamatosan figyeljük az intenzitás minimumait és maximumait, és minden ilyen szélső értékhez feljegyezzük a 13 rezgó’tükör Ismert szöghelyzetéből származtatott szöget. A d átmérő meghatározásához a viszonyokat legalább két szélsőérték esetén kell vizsgálni, mert csak így kapjuk meg a (3) összefüggés felhasználásához szükséges, két szomszédos szélsőértékhez tartozó 13] és02 szöget (02 >£h). A nemkívánt visszaszórt nyalábösszetevőkből fakadó
