SE459127B - Optisk avstaandssimulator - Google Patents

Description

20 25 30 35 459 127 > 2 är insatt tvärs nämnda första optiska axel. Lämpligen har den ena stråluppspaltaren ungefärligen 50% transmission och 50% reflektion och nämnda andra stråluppspaltare har ungefärligen 5% transmission och 95% reflektion. Alternativt har båda strål- uppspaltarna 5% transmission och 95% reflektion. I denna utfö- ringsform innefattar var och en av de första och andra medlen en konvergerande lins och ineffekt- och uteffektändarna av de optiska fiberfördröjningsledningarna är placerade vid fokalpunk- terna för tillhörande linser.

I en andra utföringsform innefattar det optiska bryggorga- net en optisk fiberledning som inbördes förenar ett par optiska dubbelriktkopplare, varvid en kopplare är insatt mellan fördröj- ningsledningens uteffektände och nämnda andra optiska axel och den andra kopplaren är insatt mellan fördröjningsledningens in- effektände och den första optiska axeln. Lämpligen har varje kopplare tre portar varvid den ena kopplaren avger ljus till nämnda andra optiska axel medelst en optisk uteffektfiberled- ning som slutar vid nämnda andra optiska axel och den andra kopp- laren mottager ljus från den första optiska axeln medelst en optisk ineffektfiberledning som slutar vid nämnda första optis- ka axel.

I en tredje utföringsform innefattar det optiska bryggorga- net en optisk fiberledning som inbördes förenar ett par tvàpoli- ga optiska fiberomkopplare vars tillstånd styres av ett kontroll- organ, varvid ena kopplaren är insatt mellan uteffektänden för fördröjningsledningen och den andra optiska axeln och den andra omkopplaren är insatt mellan ineffektänden för fördröjningsled- ningen och nämnda första optiska axel. Lämpligen är varje omkopp- lare väsentligen av det slag som beskrivits i engelska patentet 2107481, varvid en omkopplare avger ljus till nämnda andra optis- ka axel med hjälp av en uteffektfiberledning som slutar vid nämn- da andra optiska axel och varvid den andra omkopplaren mottager ljus från den första optiska axeln med hjälp av en optisk in- effektfiberledning som slutar vid nämnda första optiska axel.

Vid de andra och tredje utföringsformerna är var och en av de första och andra organen sådana som innefattar konvergerande linser, varvid ineffektanslutningen och uteffektanslutningen för den optiska fiberledningen var och en är-placerade vid fokalpunk- ten för sin tillhörande lins. 10 15 20 25 30 35 459 127 3 Utföringsformer av föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i exemplifierande syfte med hänvisning till bifoga- de ritningsfigurer.

Pig. 1 visar därvid schematiskt en första utföringsform av den optiska avståndssimulatorn i enlighet med uppfinningen.

Fig. 2 visar schematiskt en andra utföringsform av simula- torn i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 3 visar schematiskt en tredje utföringsform av simula- torn enligt föreliggande uppfinning.

Simulatorn 10 enligt fig. 1 innefattar en spole 11 på vilken är lindad en längd av en optisk fiber 12, vars respektive ändar av fibern 12 är fästade vid anslutningar 12A, 12B som är fast monterade på en stödkonstruktion (ej visad). Anslutningen 12A är i linje med en optisk ineffektaxel 13 utefter vilken den avsända laserpulsen från laseravståndssökaren 14 sändes, varvid pulsen först korsat en dämpsats 15 och fokuserats mot fiberänden inom anslutningen 12A medelst en lins 16.

Dämpsatsen 15 är i form av en platta anordnad med 450 vinkel mot axeln 13, vilken platta är gjord av ett absorberande filter- glas och uppbär en högreflekterande beläggning 17 på den sida som är mot linsen 16, varvid dämpsatsen 15 är anordnad att utföra dämpning av omkring 25 db.

Fiberänden inom anslutningen 12B är i linje med axeln 20 som avlämnar en laserpuls till en mottagardel av avståndssökaren 14, vilken puls avgives av anslutningen 12B och korsar en parallell- riktande lins 21 och en stråluppspaltare 22 som är anordnad att åstadkomma en 50-procentig genomsläppning och 50-procentig re- flektion. Stråluppspaltaren 22 är inställd med 450 vinkel mot axeln 20 och är anordnad fl;90° vinkel mot dämpsatsen 15 så att strålning reflekterad av stràluppspaltaren 22 riktas mot belägg- ningen 17 på dämpsatsen 15 och därigenom reflekteras utefter axeln 13 och via linsen 16 in i fiberänden vid anslutningen 12A.

Följaktligen kommer varje enskild puls avgiven medelst sändar- delen av avståndssökaren 14 att ge upphov till en serie av åter- kommande pulser mottagna av mottagardelen av avståndssökaren 14 utefter axeln 20, varvid amplituden för successiva returpulser minskas och varvid dessa returpulser kommer att representera re- flektioner frân mål på olika avstånd från avstândssökaren 14 far-q 4 10 15 20 25 30 35 459 127 4 beroende på tidsförseningen som åstadkommas av anordningen 10 medelst den fiberlindade spolen 11.

Strâluppspaltaren 22 tillsammans med beläggningen 17 som uppbäres av dämpsatsen 15 fungerar tillsammans såsom en optisk brygganordning och kan utföras i tvâ skilda delar såsom visas i ritningsfiguren eller medelst ett enda prisma. När emellertid brygganordningen är i den visade formen har den den fördelen att en dämpsats 23 kan anordnas i banan för den del av den reflekte- rande pülsen som reflekteras av strâluppspaltaren 22, varvid anordnandet av denna dämpsats 23 möjliggör att känsliga eller utsläckande tester utföres medelst avståndssökaren 14. .

Det skall inses att fastän beläggningen 17 måste anordnas med 450 vinkel mot optiska axeln 13 i avsikt att rikta reflekte- rade returpulser mot fiberänden vid anslutningen 12A, dämpsat- sen 15 icke har någon andel i denna funktion och den kan där- för anordnas vinkelrätt mot axeln 13 men förläggandet av dämp- satsen 15 på visat sätt är en praktisk metod för att uppbära beläggningen 17. W Linsen 16 är företrädesvis en färgkorrígerad dipol utformad av kronglaselement och flintglaselement, varvid linsen 21 är identisk härmed.

För att inrikta laseravstândssökaren 14 med avseende på organet 10 är en skala 24 anordnad på en platta 25 vid anslut- ningen 12B vid fokalpunkten för linsen 21 och för att åstadkomma identiskt optiska banor för både ineffektänden och uteffektänden av fibern 12 kan en motsvarande platta 26 anordnas vid anslut- ningen 12A.

Organet 10 ger förutom ett flertal returpulser från en enda laseruteffektpuls också en fysisk separering av sändar- och mot- tagaraxlarna 13,20 vilket därigenom ger en hög grad isolering mellan sändardelen och mottagardelen hos avstàndssökaren 14 och särskilt skall observeras att strålning reflekterad av dämpsat- sen 15 reflekteras bort från alla delar i linje pâ axeln 20: Den- na reflekterade strålning kan absorberas av absorbenter om så är nödvändigt. " För att möjliggöra försök för avstândssökarfunktionen för både rubylaseravståndssökare (som arbetar vid 0,694 pm) och neodymiumyag-avstândssökare (som arbetar vid 1,064 pm) föredrages 10 15 20 25 30 35 459 127 s att använda en dämpsats 15 i form av ett filterglas som utövar cirka 25 db dämpning för var och en våglängderna och en belägg- ning 17 som ger 5% transmission vid båda våglängderna. Strål- uppspaltaren 22 ger företrädesvis 50% transmission, 50% reflek- tion för var och en av våglängderna och är i form av en belägg- ning på ett icke dämpande substrat. Fibern 12 är företrädesvis en kiselsyrafiber och sådana marknadsföres av Quartz & Silice Ltd. under deras kodnummer QSF 200A, som ger omkring 7 db dämpning per kilometer för var och en av våglängderna. Om organet 10 är konstruerat för en enda typ av avstândssökare så kan användas naturligtvis en annan typ av optisk fiber 12 för att åstadkomma en dämpning i storleksordningen 3 db/Km vid ifrågavarande enskil- da våglängd.

I en andra utföringsform som visas i fig. 2 fungerar simu- latorn 30 på samma sätt som anordningen 10 i fig. 1 och komponen- terna som är gemensamma för de två anordníngarna är betecknade med samma hänvisningssiffror, varav framgår att när den optiska bryggan i figurens 1 utföringsform bildas av stråluppspaltarna 22 och 17 så bildas enligt fígurens 2 utföringsform bryggan av en fiberoptisk länk 32 som sammanbinder ett par optiska dubbel- riktkopplare 33,34, varvid kopplaren 33 är insatt mellan uteffekt- änden 12C för fördröjningsledningen 12 och optiska axeln 20, och kopplaren 34 är insatt mellan optiska axeln 13 och ineffekt- anden 120 för fördröjningsieaningen 12. För att uppnå astra är en optisk uteffektfiberledning 35 förenad med kopplaren 33 vid en ände och slutar i anslutningen 12B vid dess andra ände medan en optisk ineffektfiberledning 36 är förenad vid ena änden med anslutningen 12A och med andra änden vid kopplaren 34.

De optiska kopplarna 33 och 34 är var och en i form av ett 3-portorgan där respektive portar betecknas med A,B,C och såsom känt kommer ljus som kommer in i organet via porten A att utström- ma från båda portarna B och C i mängder som har ett förhållande som kan variera från 1:1 upp till 16:1 ungefärligen. Pâ grund av att kopplarna 33 och 34 är dubbelriktande kommer överförings- funktionen mellan portarna A och B (och också mellan A och C) att vara oberoende av riktningen för ljusets passage genom orga- net så att om porten B avger 10% av ljuset som kommer in genom porten A, så kommer porten A att avge 10% av ljuset som kommer in i porten B etc. 10 15 20 25 30 35 459 127 6 För inställningsändamâl är linjeskala 24 anordnad vid ut- föringsformen enligt fig. 2 men ett alternativt arrangemang är att göra kopplaren 33 med 4 portar och införa tillräckligt ljus genom fjärde porten D för belysning av fiberänden inom anslut- ningen 12B. Detta arrangemang kan också användas för att avkäns- liggöra automatiska förstärkningskontrollkretsar inom avstånds- sökaren 14 genom att kontinuerligt införa ljus genom porten D med en tillräckligt hög nivå. Även om nu ett dämpsatsfilter 23 visas i fig. 2 så utgöres ett alternativt arrangemang av en optisk omkopplare 36 antingen i ledningen 35 såsom visas eller i ledningen 32, så att omkoppla- ren 36 är öppen vid en lämplig tidpunkt för att prova första/sis- ta avståndslogikkretsen inom avståndssökaren 14. Så kan t.ex. ej önskade avstånd urkopplas när omkopplaren 36 är i ledningen 35 med start från maximala avståndet och arbetande nedåt.

I den tredje utföringsformen som visas i fig. 3 är simula- tororganet 40 till sin funktion liknande organet 30 i fig. 2 och komponenter som är gemensamma i de tvâ organen har samma hänvis- ningsbeteckniñgar. Det framgår därav att det optiska bryggorganet enligt fig. 3 bildas av fiberlänken- 32 som inbördes förenar ett par tvâpoliga fiberoptiska omkopplare 41 och 42 anordnade respek- tive mellan uteffektänden 12C för fördröjningsledningen 12 och optiska axeln 20 och mellan ineffektänden 12D för fördröjningsled- ningen 12 och optiska axeln 13. Kontrollorgan 43 är anordnade för att avge en kontrollsignal på linjen 43A för bestämning av läget för omkopplaren 41 och för att avge en kontrollsignal pâ led- ningen 43A för att bestäma läget för omkopplaren 43. Lämpligen är kontrollorgan 43 anordnade för att tillåta en uteffektpuls från avståndssökaren 14 att komma in på fördröjningsledningen 12 genom att först omställa omkopplaren 42 för att förbinda fiber- änden 12D med fiberledningen 36 och därefter manövrera omkopplar- na 41 och 42 för att förbinda fiberlänken 32 med fiberänden 12C och fiberänden 12D så att helheten av de tidsfördröjda uteffekt- pulserna från fördröjningsledningen 12 var och en ätercirkuleras genom fördröjningsledningen 12 ett känt antal gånger intill dess dämpningen för fördröjningsledningens uteffekt är vid en önskad nivå vid vilken punkt omställaren 41 inregleras för att styra uteffekten in på ledningen 35 och således utefter optiska axeln 20 till avståndssökaren 14. 10 15 20 459 127 7 Det framgår att vid utföringsformen enligt fig. 3 den optiska kopplaren 33 kan användas i stället för omkopplaren 41 för att tillåta att åtminstone en del av varje fördröjd ut- effektpuls återföres till avståndssökaren 14 utefter axeln 20.

Det är också klart att dämpningen hos omkopplarna 41 och 42 är mindre än den för kopplarna 33 och 34, vilka i sin tur är mindre än den för stråluppspaltarna 22 och 17, så att känslig- heten för organet 40 är större än den för organet 30, som i sin tur är större än den för organet 10.

Det framgår att systemet som har beskrivits i var och en av utföringsformerna använder kända parametrar hos fördröjníngs- ledningen 12 för att kalibrera avståndssökaren 14 men om av- stândssökarens 14 parametrar voro kända kunde systemet användas på omvänt sätt för att kalibrera okända parametrar för fördröj- ningsledningen 12. Så t.ex. skulle förlusten i en lång längd av en fiber kunna kalkuleras genom att använda parametrarna för en känd laseravstândssökare och bestämma maximala avstândssöknings- omrâdet i form av pulsturer runt spolen innehållande den okända fibern. Fiberdämpning (vid laservåglängd) kan också bestämmas emedan laserkraftuteffekten och mottagarkänsligheten är kända laserparametrar.

Claims (10)

1. . 8 459 127 e PATQNTKRAV 1 . Optisk avstândssimulatoranordning för att pröva avstârads- fimktimerï för an laseravstândssökare innefattande första medel (16) utgörande en-första optisk axel (13) för att mottaga uteffekt- pnlser från avståndssökaren (14) som skall prövas, andra medel* (21) utgörande en andra optisk axel (20) parallell med nämnda första optiska axel (13) för att avge returpulser till avstånds- sökaren (14), en optisk fiberfördröjningsledning (11,12) som har en ineffektfiberände (12A) och en uteffektfiberände (128), var- vid ineffektânden'(12A) är kopplad att mottaga ljus från nämnda första optiska axel (13) och_varvid uteffektänden (128) är kopp- lad att avge ljus till nämnda andra optiska arel (20), k ä n - n e t e c k'n a d av att ett optiskt bryggorgan (15,17,22) är anordnat att upptaga åtminstone en del av varje puls avlåmnad vid uteffektänden (12B) för nämnda fördröjningsledning (11,12) och avlämna varje sådan upptagen pulsdel till ineffektfiberänden (12A) för fördröjningsledningen (11,12) varigenom för varje ut- effektpuls mottagen från avståndssökaren (14) utefter nämnda första optiska axel (13) en serie av successiva fördröjda retur- pulser avlämnas vid uteffektänden (12B) av fördröjningsledningen (11,12) vid avstånd successivt förökade genom den avståndsdi- stans som representeras av den optiska fiberfördröjningsled- ningen (11,12).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda optiska bryggorgan (15,17,22) består av ett par vin- kelrätt mot varandra förlagda strâluppspaltare (17,22), varvid en strâluppspaltare (22) är förlagd tvärs nämnda andra optiska axel (20) och den andra stråluppspaltaren (17) är anordnad tvärs nämnda första optiska axel (13).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av fatt nämnda första stråluppspaltare (22) har ungefärligen 50 % transmission, 50 % reflektion och att den andra stråluppspaltaren (17) har ungefär 5 % transmission och 95 % reflektion.

4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att' báda'stráluppspaltarna (17,22) har ungefärligen 5'% transmission och 95 s reflektion. " 9. . _ 459 127

5. Anordning enligt något av kraven 1 - 4, k ä n n e t e c k- n a d av att var och en av nämnda första och andra organ (16,2]) innefattar en konvergerande lins och_att ineffekt-respektive ut- effektändarna (12A,12B) för den optiska fiberfördröjningsledningen' (11,12) är förlagda vid en fokalpunkt för tillhörande lins.

6. Anordning enligt krav 1, k äÜn n e t e c k n a d av att det optiska bryggorganet (32,33,34) innefattar en optisk fiber- ledning (32) som inbördes förenar ett par optiska dubbelriktkopp- lare (33,34), varvid den ena kopplaren (33) är anordnad mellan fördröjningsledningsänden (12C) ocn den andra optiska axeln (20) och den andra kopplaren (34) är anordnad mellan fördröjningsled- ningens ineffektände (12D)'och nämnda första optiska axel (13).

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att varje kopplare (33,34) har 3 portar, varvid ena kopplaren (33) avger ljus till nämnda andra optiska axel (20) medelst en optisk uteffektfiberledning (35) som slutar vid nämnda andra optiska' g axel (20) och att nämnda andra kopplare (34) mottagande ljus från den första optiska axeln (13) medelst en optisk ineffektfiberled- ning (36) som slutar vid nämnda första optiska axel (13).

8. I 8.

9. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda optiska bryggorgan (32,41,42,43) innefattar en optisk-fi- berledning (32) som inbördes förenar ett par tvåpoliga fiberoptis- ka omkopplare (41,42), vars tillstånd styres av ett styrorgan (43), varvid en omkopplare (41) är insatt mellan fördröjningsledningens uteffektände (12C) och nämnda andra optiska axel (20), varvid den andra omkopplaren (42) är insatt mellan fördröjningsledningens ineffektände (12D) och nämnda första optiska axel (13). 91 Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a dl av att den ena omkopplaren (41) avger ljus till nämnda andra op- tiska axel (20) medelst en uteffektfiberledning (35) avslutad _vid nämnda andra optiska axel (20) och den andra omkopplaren (42) mottager ljus från den optiska axeln (13) medelst en op- tisk ineffektfiberledning (36) som slutar vid första optíska_ axeln (13).

10. Anordning enligt något av föregående krav 6-9, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda första och andra organ (16,21) inne- fattar en konvergerande lins_varvid anslutningarna (12A,12B) för 459 127 10 respektive optiška ineffekt-:och uteffektfiberledningarna är för- lagda vid fokalpunkten för tillhörande linser.