187230. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszál átmérőjének mérésére a rezonáns visszaszórásos módszer felhasználásával és mérési elrendezés az eljárás foganatosítására
187 230 ciós síkja az üvegszál tengelyével szöget, előnyösen derékszöget zár be. A két említett sugárút elkülönítése előnyösen úgy oldható meg, hogy a megvilágító lézersugár és a detektálandó visszaszólt sugarak főiránya által bezárt sík párhuzamos az üvegszál tengelyével, és a megvilágító lézersugár a beesési merőlegeshez képest megdöntött helyzetben van. Ez a megdöntés igen kismértékű, nagyságát csak a megvilágító és detektálandó sugarak útvonalainak elkülönítéséhez szükséges legkisebb szög határozza meg, kb. 0,5° és 2° között van. A kiértékelés pontossága növelhető, ha a hangolási sávon nyert több minimumhoz és/vagy maximumhoz tartozó hullámhosszt veszünk figyelembe a keresett átmérő meghatározásánál. A nemkívánt interferenciákból eredő mérési hiba kiszűrése szempontjából előnyös, ha az adott hangolási sávba eső összes minimum és/vagy maximum mért hullámhossz adataiból egy kitüntetett szélsőértékhez tartozó átlagos interferencia rendet határozunk meg, és az átmérőt az átlagos interferencia rend és a kitüntetett szélsőértékhez tartozó mért hullámhossz alapján származtatjuk. Az így nyert eredmény megbízhatósága ellenőrizhető, ha az átlagos interferencia rendből, a kiválasztott szélsőértékhez tartozó hullámhosszból és a rezonancia feltételéből számítással meghatározzuk az átlagos interferencia rend meghatározásánál figyelembe vett összes szélsőérték hullámhosszát, majd képezzük az egyes szélsőértékekhez tartozó mért és számított hullámhosszak különbségeit, ezeket átlagoljuk, és az átmérőre kapott eredményt akkor fogadjuk el, ha az átlagos hullámhosszkülönbség egy előírt küszöbérték alatt van, egyébként a mérést megismételjük. A több szélsőértékből származtatott átlagos interferencia rend bevezetése a széisőértékek pontos helyzetének meghatározását zavaró interferenciák és körülmények hatását lényegesen csökkenti, így a találmány szerinti távoltéri rezonáns visszaszórásos eljárás pontossága még kis szálátmérők mellett is kielégítő (0,1 jum-nél jobb). A találmánnyal mérési elrendezést is létrehoztunk az eljárás foganatosítására, amelyhez a vizsgált üvegszálat megvilágító hangolható hullámhosszú lézer fényforrás és az üvegszálról adott irányban, adott kis térszögben visszaszórt sugarak útjában elhelyezett intenzitás detektor tartozik, és a találmány szerint a lézer fényforrásnak az üvegszálat megvilágító lézersugara az üvegszál tengelyére merőleges egyeneshez képest kis szöget zár he, az intenzitás detektor az említett merőlegeshez viszonyítva azonos nagyságú, de ellentétes értelmű szöget bezáró, a lézersugárral egy síkba eső visszasz.órt lézersugarak útjában még a detektor előtt az adott kis tétszögnek megfelelő nyílású rés helyezkedik el. A lézer fényforrás és az üvegszál között célszerűen nyalábszűkítő, a visszaszórt sugarak útjában pedig meg a rés előtt a megvilágító lézersugár útvonalától elkülönített fényterelő elem, előnyösen tükör van. A lézerfényforrás célszerűen gerjesztő lézerből, például argon-ion lézerből és ehhez csatlakoztatott festéklézerből áll. 5 A találmányt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra üvegszál nagyított keresztmetszeti képe, amelyen a megvilágító lézersugár és az irányába visszaszórt sugárösszetevők láthatók, a 2. ábra az 1. ábrára merőleges vázlat, amely kismértékben megdöntött megvilágító sugarak visszaverődését szemlélteti, a szögértékek a szemléletesség kedvéért túlzottak, a 3. ábra az 1. ábrán vázolt megvilágítás mellett keletkező távoltéri intenzitás értékét szemlélteti a szórási szög függvényében hossz- és keresztirányú polarizáció esetén, a 4. ábra az üvegszál különféle megdöntésénél különböző szórási szögekben keletkező interferencia csíkok képződését szemléltető vázlat, az 5. a, b és c ábrák a 4. ábrán vázoltaknak megfelelően, az üvegszál pásztázott megdöntésekor keletkező interferencia fényképek különböző polarizációs síkok és szálátmérők esetén, a 6. ábra a találmány szerinti mérési elrendezés egy kiviteli alakjának vázlata, és a 7. ábra a 6. ábra szerinti mérési elrendezéssel felvett távoltérj intenzitás diagramja a hullámhossz függvényében. Az 1. ábrán kétszeres bevonattal ellátott 10 üvegszál lézerfénnyel való megvilágításakor a 180°-os szögbe visszaszórt sugarakat szemléltettük. A 10 üvegszál tengelyére merőleges megvilágító L lézersugarakat az 1. ábrán párhuzamos nyilakkal szemléltettük. A megvilágító nyaláb I sugarai merőlegesen esnek a 10 üvegszál felületének középső szakaszára, és az I sugarak egy része a külső felületről, más részük pedig az átellenes belső felületről 180°-os szögben II sugárként visszaverődik. A megvilágító nyaláb III sugarai a bevonatokon történő többszörös törés és az átellenes felületen való visszaverődés után szintén 180°-os szögben verődnek vissza, végül a 10 üvegszálra érintőirányban beeső IV sugarak a felület mentén felületi optikai hullámként haladva az átmérősen ellentétes oldalon is kilépnek a 10 üvegszálból. A ISO"-os szögben visszaszólt I—IV sugarak közül az I és II sugarak intenzitása a legnagyobb, de a III és IV sugaraké sem elhanyagolható. Az I II sugarak egymással interferenciába lépnek Fabry-Perot rezonanciákat hozva létre, mert az. üvegszál középső része majdnem plánparallel elrendezésűnek tekinthető. A 2. ábra az 1. ábrára merőleges irányból vetített vázlat, amelynél a megvilágító L lézersugár a B beesési merőlegessel a szöget zár be. A 10 üvegszál külső rétegének n i törésmutatója és tj vastagsága, a középsőnek n- törésmutatója és t2 vastagsága van, és a belső mag n3 törésmutatóval és 2r átmérővel rendelkezik. A 10 üvegszálnak külső d átmérője van. Az a szögben beeső L lézersugár a bevonatokon megtörik és a belső magban haladási iránya a B beesési merőlegessel ß szöget zár be. A ß szög a bevonatokra is közelítőleg érvényes, mert a rétegek vékonyak. Ha a ISO^-os irányba visszaszórt I—IV sugarak eredő intenzitását vizsgáljuk az 1. ábrán vázolt szórási 0 szög függvényében, akkor a 3. ábrán látható függvényt kapjuk. A teljes vonallal kihúzott görbe esetén az L lézersugarak polarizációs síkja párhuzamos a 10 üvegszál tengelyével és a ponto6 5 10 15 20 25 3C 35 40 45 50 55 60 65 4
