187230. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszál átmérőjének mérésére a rezonáns visszaszórásos módszer felhasználásával és mérési elrendezés az eljárás foganatosítására
187 230 zott vonallal kihúzott görbe esetén 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 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 1 és II sugarak együttes intenzitása minimális. Ehhez bevezetjük az átlagos törésmutató fogalmát, amelyet az alábbi összefüggés határoz meg; _ niti+n2t2 -<-n3r (j) t,+t2+r A 0 = 0° esetben az I és II sugarak minimális intenzitásúak lesznek a 2dn cos ß «s mX/2 ; ß - sín'1 (si”a) (2) feltétel teljesülésekor. A jelöli az L lézersugár hullámhosszát és m páratlan egész szám, amely az interferencia rendjét adja meg. Ha a 180°-os szögben vísszaszórt sugarak eredő intenzitását vizsgáljuk mint a d, mind pedig az a szög függvényében, 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 pm átmérőjű kétszeresen bevont üvegszál esetén, ahol a beeső L lézersugarak polarizációs iránya merőleges a száltengelyre. 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 6 = 0° vonal mellett az a szög függvényében vizsgáljuk az egymást közvetlenül követő minimumokhoz tartozó szögértékeket, abból a 10 üvegszál d átmérője meghatározható: d=7^~(cosíl1 -cos^y1 (3) 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 csak mintegy 2-3 pm-es bizonytalansággal adja meg a keresett átmérőt. A találmány szerint a keresett d átmérő mérését a 6 — 0° környezetében az a szög igen kis értéke mellett, vagy az a szög 0 értékénél a 0 szög igen kis értéke mellett a távoli térbe visszaszórt sugárzás intenzitásának a szélső értékei detektálása alapján végezzük el a hullámhossz folyamatos változtatásánál. Most a 6. ábrára hivatkozunk, amelyen a találmány szerinti eljáráshoz használható mérési elrendezés vázlata látható. Az elrendezéshez tartozik argon-ion 11 lézer, amelyhez folyamatosan hangolható hullámhosszú 12 festéklézer csatlakozik. A 12 festéklézer kimenő lézersugarának mind intenzitását, mind pedig hullám7 hosszát ismerjük, A 6. ábrán az intenzitás méréshez 13 első detektort, a hullámhossz méréséhez 14 spektrométert és ezzel társított 15 harmadik detektort használunk. A lézersugár megfelelő terelését 16, 17 sugárosztók, továbbá 18 tükör biztosítja. A 12 festéklézer kimeneti lézersugara mintegy ötszörös szűkítést megvalósító 19 nyalábszűkítőn keresztül a vizsgált 10 üvegszál irányába halad. Ez képezi a megvilágító L lézersugarat. A 6. ábrán vázolt kiviteli alaknál a 10 üvegszál tengelye nem pontosan merőleges az L lézersugárra, hanem ahhoz képest mintegy l°-os szögben (a~l°) megdöntött helyzetben van. Az L lézersugár így a B beesési merőlegessel szöget zár be, és a 10 üvegszálról az L lézersugár irányához viszonyítva 2a szögben visszavert BS visszaszórt sugarak távolteri intenzitását mérjük. A BS visszaszórt sugarak útjában fényterelő elem, előnyösen 20 tükör helyezkedik el, és az innen továbbhaladó sugárútban olyan 21 rés található, amely kiválasztja a kívánt térszögtartományba eső visszaszórt sugarakat. A 21 rés mögött 22 második detektor található, amely a BS visszaszórt sugarak intenzitását detektálja. A 21 rés és a 22 második detektor közé 23 fókuszáló lencse helyezhető. A 8. ábrán vázolt elrendezés lényegéhez tartozik, hogy a 10 üvegszál és a 22 második detektor közötti út elkülönül a megvilágító L lézersugárnak a 10 üvegszálhoz vezető útja tói, jóllehet ez az elkülönülés igen kis a szög mellett jön létre. Az elkülönített útvonal miatt nincs szükség a BS visszaszórt sugarak útjában sugárosztó vagy bármely egyéb olyan eszköz elhelyezésére, amely az igen kis intenzitású BS vísszaszórt sugarak intenzitását tovább csökkentené. Lényeges megfigyelnünk azt is, hogy a 22 második detektor a BS visszaszórt sugarak távoli terében helyezkedik el. és leképzés nélkül fogadja az összes, a 21 résen áthaladó BS visszaszórt sugarat. Kis szálátmérőknél a képalkotás elmaradása igen lényeges szerkezeti egyszerűsítést és a használatban megmutatkozó könnyítést jelent, mert a 22 második detektor így kevésbé érzékeny a 10 üvegszál esetleges kismértékű elmozdulásaira, amelyekkel a gyakorlatban mindig számolni kell. A 6. ábrán vázolt elrendezésnél az a szög nagysága mintegy 0,5° és 2° között lehet. A BS visszaszórt sugarak és az L lézersugár útja hasonlóan elkülönül, ha a 10 üvegszálat nem döntjük meg (a-0°), de a 20 tükröt, a 21 rést és a 22 második detektort a rajz síkjára merőlegesen, pl. ö=l°-os szögben oldalirányban ferdén helyezzük el. Az 5. ábra jól mutatja, hogy ilyen kis szögtartományban a viszonyok lényegében változatlanok. A továbbiakban a 6. ábrán vázolt elrendezésre hivatkozunk, de könnyen beláthatjuk, hogy a sugarak más síkban történő elkülönítése esetén is hasonló eredmények adódnak. A 10 üvegszál d átmérőjének meghatározásához a találmány szerint úgy járunk el, hogy a 12 festéklézer hangolásával annak üzemi sávján belül a megvilágító L lézersugár hullámhosszát folyamatosan változtatjuk, és eközben felvesszük a 22 második detektorral a BS visszaszórt sugarak intenzitásának változását. A 7. ábrán ezt az íntenzitásfüggvényt ábrázoltuk a 12 festéklézer hullámhosszának függvényében. A 7, ábra esetén a 10 üvegszál átmérője d=14,0 pm, a 8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
