Система з интерферометрами

 

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

По цій заявці витребовується пріоритет за попередньою патентній заявці США з серійним №61/393298 і попередньої патентної заявки США з серійним №61/393321, обидві зареєстровано 14 жовтня 2010 року, зміст яких таким чином включено за посиланням, як повністю процитоване в даному документі для будь-яких цілей.

Інновації, розкриті в матеріалах цієї заявки, відносяться до систем з интерферометрами і більш конкретно, але не виключно, до оптоволоконних систем з интерферометрами, таким як, наприклад, системи, використовувані в додатках з безпеки, спостереження і моніторингу. Деякі розкриті системи з интерферометрами відносяться до виявлення і визначення місцеположення перешкод (наприклад, перешкоди для периметра безпеки, наприклад, «розріз» огорожі, витік з магістралі, зміна структурної цілісності будівлі, перешкоди лінії зв'язку, зміна в роботі конвеєрної стрічки, вплив на поверхню або акустичний шум серед іншого) з одним або більш пасивними датчиками.

Більш ранні спроби використання систем на основі інтерферометрів для виявлення перешкод були здійснені з різним ступенем успіху. Наприклад, інтер�оллимированного пучка. Коли дві відповідні довжини оптичного шляху відрізняються, відповідні пучки типово виходять з фази і інтерферометр Маха-Цендера може виявляти подібне різниця фаз. Таким чином, інтерферометр Маха-Цендера може виявляти зміна у відносних довжинах оптичних шляхів, яке може мати місце, коли одна пара оптичних каналів, що передають оптичні сигнали, обурена інакше, ніж інша пара. інтерферометр Маха-Цендера сам по собі, не зможе забезпечити виявлення подібних перешкод або магнітуду різниці в довжинах шляхів.

Запропоновані системи, що включають в себе інтерферометри, сконфігуровані для виявлення перешкод. Наприклад, патент США №6778717 розкриває спосіб, який включає в себе запуск світла в протилежних напрямках через єдиний інтерферометр Маха-Цендера для створення противонаправленних оптичних сигналів, які можуть бути модифіковані за допомогою обурення інтерферометра (також згадується як «перешкода» або як «подія»). Патент під №717 розкриває, що становище такої події може бути визначена за допомогою, головним чином, тривалого і одночасного відстеження щодо модифікованих противонаправ�сигналами. Розкриття патенту №'717 повністю включено в матеріали цієї заявки по посиланню.

Патенти США під №7499176 і 7499177 розкривають поліпшення технології, розкритої у патенті США №6778717. Патенти під №'176 і 177 спрямовані на способи і пристрій для активного керування станами поляризації противонаправленних оптичних сигналів, що проходять через інтерферометр Маха-Цендера, так, щоб відповідати фазі та/або амплітуді між противонаправленними сигналами. За технологією, розкритої у патенті США №6778717, необхідні, головним чином, відповідні стану поляризації для кореляції виходу, що відповідає кожному з противонаправленних сигналів, інші відповідні виходи сигналу. Подібний інтерферометр показано схематично на фіг.1. Розкриття в патентах №'176 і 177 повністю включено в матеріали цієї заявки по посиланню.

Для активного керування станами поляризації противонаправленних сигналів необхідний контролер поляризації в кожному вході світлових шляхів інтерферометра Маха-Цендера. Подібні контролери поляризації, які забезпечують відповідну поляризацію, є витратними. Крім того, так як, щонайменше, деякі контролери� мали між собою ніяких амплітудних або фазових зрушень, коли датчик короткочасно обурений і таким чином, застосовується фазовий зсув, індукований поляризацією, між противонаправленними сигналами, може пройти значна кількість часу, після обурення і до того, як контролери поляризації відповідним чином зіставили стану поляризації для виявлення послідовного обурення. Отже, може пройти значна кількість часу до того, як наступні перешкоди зможуть бути точно виявлені і їх місце розташування може бути визначено.

Отже, системи, як розкрито в патентах США №7499176, 7499177 і 6778717 страждають від серйозних недоліків. Наприклад, системи безпеки периметрів, що включають в себе подібні системи, можна обійти за допомогою використання помилкових перешкод в одному місці і подальшого перетину відстежуваної периметра в іншому місці, на деякій відстані від місця з неправдивими перешкодами, хоча контролери поляризації «скинуті» (наприклад, спроба повторно зіставити стану поляризації).

Також запропоновані інші походи для виявлення перешкод. Наприклад, патент США №7514670 описує недорогі системи, у яких є розподілене безліч чутливих зон». Зокрема�го чутливі області і для поділу частині світу на кожну з чутливих областей. Кожна з чутливих областей містить, наприклад, інтерферометр, сконфігурований для виявлення перешкод.

Так як частина вхідного пучка світла відхиляється в кожну з чутливих областей (зон), подібна система має практичні обмеження на число зон, які є можливими, коли використовують вказаний джерело світла. В результаті обмеження конкретного числа зон існує також практичне обмеження довжини периметра, яка може відстежуватися за допомогою подібної системи.

Патент №'670 розкриває, що присутність перешкод може бути ізольовано для конкретної зони, тому подібна система може в цілому ідентифікувати місце виникнення перешкод. така зона може охоплювати відносно велику відстань, яке не може надати необхідне просторове дозвіл для численних додатків систем безпеки. Наприклад, деякі додатки систем безпеки вимагають, щоб система ідентифікувала місце виникнення перешкод всередині декількох (наприклад, менше 10) метрів (наприклад, всередині області між приблизно 3 і приблизно 5 метрами).

Таким чином, залишається необхідність у більш простих і менш дорогих �ь в системах, які забезпечують ці переваги на відстані багатьох кілометрів. Також залишається необхідність в системах, які можуть виявляти існування, стан або магнітуду наступних перешкод у проміжку менше приблизно 3 секунд від початкового події або перешкод.

СУТНІСТЬ ВИНАХОДУ

Описані інноваційні системи з интерферометрами, які охоплюють одну або більше з наведених потреб. Деякі варіанти здійснення подібних інноваційних систем містять пристрій, сконфігуроване для виявлення перешкод (іноді званих «подія» або «мішень») в оптичному каналі. В деяких прикладах може бути виявлено присутність перешкод разом з їх місцем розташування. Деякі інноваційні системи містять спосіб для виявлення подібних перешкод та їх положення. З допомогою деяких варіантів здійснення подібних інноваційних систем може бути також визначена магнітуда подібних перешкод. Наприклад, розкриті деякі варіанти здійснення оптичних (наприклад, волоконно-оптичних) сенсорних систем надають одну або більше наступних переваг на відстані до більш ніж майже 50 км від активної схеми, що використовує пасивно прер�ех; і

(3) виявлення магнітуди перешкод.

Деякі інноваційні системи можуть надавати ці та інші переваги на відстані до, наприклад, майже 65 кілометрів (км) з одним пасивним датчиком і до, наприклад, майже 130 км з допомогою першого і другого пасивного датчиків, рознесених в протилежних напрямках.

Ці та інші раніше недосяжні переваги зроблені можливими, щонайменше, частково, з допомогою датчика на основі інноваційного інтерферометра, що включає в себе аспекти датчика Майкельсона з аспектами датчика Маха-Цендера.

У деяких інноваційних системах частина датчика Майкельсона включає в себе першу оптоволоконну частину другу оптоволоконну частина. Перший розгалужувач-об'єднувач може бути налаштований для поділу світу між першою оптоволоконної частиною і другий оптоволоконної частиною. Перше пристрій сполучення фази поляризації може бути конфігурований для сполучення фази поляризації падаючого світла, відповідного першої оптоволоконної частини, і друге пристрій сполучення фази поляризації може бути конфігурований для сполучення фази поляризації падаючого світла, відповідного другий оптоволоконної частиета в детектор (іноді згадується як «детектор Майкельсона») і через відповідні першу і другу оптоволоконні частини. Детектор Майкельсона може бути розташований по сусідству з відповідними безпосередніми краями першого і другого каналів, і відповідні пристрої сполучення поляризації фаз можуть розташовуватися по сусідству з відповідними віддаленими краями першого і другого каналів.

У деяких інноваційних системах частина датчика Маха-Цендера включає в себе першу оптоволоконну частину другу оптоволоконну частина, і перший розгалужувач-об'єднувач, сконфігурований для поділу вхідного світла між першою оптоволоконної частиною і другий оптоволоконної частиною. Об'єднувач може бути налаштований для об'єднання частини світу в першій оптоволоконної частини з частиною світу у другій оптоволоконної частини, і третя оптоволоконна частина може бути налаштована для прийому світла від об'єднувача і для збудження другого детектора (іноді згадується як «детектор Маха-Цендера»). Світло, що проходить через третю частину, може порушувати другий детектор незалежно від світла, відбитого першим або другим пристроєм сполучення поляризації фаз.

В деяких прикладах інноваційні системи з интерферометрами також включають в себе скремблер поляризації, ско� датчика. Скремблер може періодично (наприклад, вибірково, періодично або аперіодично) змінювати поляризацію так, щоб зберігати відповідне відношення «сигнал-шум» у детекторі Маха-Цендера (наприклад, з допомогою частини датчика Маха-Цендера інноваційного інтерферометра).

Перша оптоволоконна частина і друга оптоволоконна частина можуть розширювати в поздовжньому напрямку один пасивно переривчастий оптоволоконний кабель. Близький кінець оптоволоконного кабелю може бути налаштований для з'єднання першого детектора з умови, щоб частина датчика Майкельсона могла опромінювати перший детектор. Близький кінець оптоволоконного кабелю може бути налаштований для з'єднання другого детектора з умови, щоб частина датчика Маха-Цендера могла опромінювати другий детектор. Оперативне з'єднання між частиною датчика Майкельсона і частиною датчика Маха-Цендера може розташовуватися по сусідству з віддаленим кінцем оптоволоконного кабелю. Відповідні пристрої об'єднання фаз поляризації можуть розташовуватися по сусідству з віддаленим кінцем оптоволоконного кабелю. Подібний пасивно переривчастий оптоволоконний кабель може розширюватися до майже 65 км від першого і другого детекторів,мий оптоволоконний кабель може розширюватися між майже 1 км і майже 10 км від, наприклад, першого і другого детекторів. Також можливі інші відстані, такі як, наприклад, між майже 10 км і майже 20 км, між 20 км і майже 30 км, і між майже 30 км і майже 40 км.

Розкрито інноваційні способи ідентифікації місця розташування перешкод. Наприклад, світло може бути запущений в інтерферометр на основі датчика, у якого є частина датчика Майкельсона, частина датчика Маха-Цендера і оперативне з'єднання між ними. Частина датчика Майкельсона може фіксувати об'єднані першу і другу частини сигналу. Частина датчика Маха-Цендера може фіксувати першу частину сигналу. Положення перешкод може бути визначено з порівняння першої частини сигналу з другою частиною сигналу. Наприклад, перша частина сигналу, що фіксується частиною датчика Маха-Цендера може вилучатись з комбінованих першої та другої частин сигналу, фіксованої частиною датчика Майкельсона.

Магнітуда перешкод може бути визначена, щонайменше, частково фіксуються перших і других частин сигналу, що фіксуються зсувів фаз між першою частиною сигналу і другою частиною сигналу або обома. Наприклад, може бути визначена магнітуда перешкод, частково, з допомогою певного рахунку інтерференційних смуг, визначено�ие відповідних магнітуд, визначаються з певного рахунку інтерференційних смуг та певного об'єднання зміни фаз).

Також розкрито машиночитані носії та комп'ютерно реалізовані способи. Такі носії можуть зберігати, визначати або іншим чином включати виконувані комп'ютером інструкції з виконання обчислювальними середовищами інноваційних способів, розкритих у даному документі. Відносяться комп'ютерні середовища також розкриті і можуть бути обчислювальними середовищами спеціального або загального призначення.

Вищезазначені та інші ознаки і переваги стануть більш явними з подальшого докладного опису, яке здійснюється з посиланнями на прикладені креслення.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Додаються креслення показують аспекти інноваційних систем, розкритих в даному документі, до тих пір, поки конкретно не ідентифіковано, що показаний відомий ознака з попереднього рівня техніки.

Фіг.1 показує схематичне ілюстрацію комерційно доступного інтерферометра Маха-Цендера, настроєний для використання противонаправленних оптичних сигналів, що мають активні зіставлені стану поляризації.

Фіг.2 показує аспекти инновационног�терферометром типу, розкритого в даному документі.

Фіг.4 показує аспекти інноваційного детектора перешкод, як розкрито в даному документі.

Фіг.5 показує аспекти цифрового процесора, настроєний для використання з детектором перешкод, як показано на фіг.4.

Фіг.6 показує криву з двох змінюються в часі компонентів виходу першого вектора з робочого варіанту здійснення інноваційного інтерферометра типу, розкритого в даному документі.

Фіг.7 показує криву з двох змінюються в часі компонентів виходу другого вектора з робочого варіанту здійснення інноваційного інтерферометра типу, розкритого в даному документі.

Фіг.8 показує криву зсуву загальної змінюється у часі фази для кожного виходу першого і другого векторів. Фіг.9 показує блок-схему обчислювальної середовища, як розкрито в даному документі.

Фіг.10 показує аспекти альтернативної системи, сконфігурованої для використання джерел світла і вторинного поділу модуляції для виявлення присутності і розташування перешкод.

Фіг.11А показує вихід першого вектора, графічно представленого в полярних координатах. Фіг.11В показує вихід другого вектора, предс�як розкрито в даному документі.

Фіг.13 є таблицею, узагальнюючої інший інноваційний спосіб, як розкрито в даному документі.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС

В даному документі за допомогою посилання на зразкові системи описані різні принципи, пов'язані з системами з интерферометрами. Один або більше з розкритих принципів можуть бути включені в різні конфігурації систем для досягнення однієї або більше характеристик систем з интерферометрами. Системи, що відносяться до додатків систем безпеки периметра, є лише прикладами інноваційних систем з интерферометрами і описано в даному документі для ілюстрації аспектів різних принципів, розкритих у даному документі. Деякі варіанти здійснення розкритих інновацій можуть бути в рівній мірі застосовні для використання у багатьох інших програмах, наприклад, для виявлення витік з магістралі, для виявлення збою в структурі, для виявлення перешкод на поверхні землі, для виявлення зміни в роботі конвеєра і т. д.

Огляд інноваційних систем з интерферометрами

Системи з интерферометрами, як розкрито в матеріалах даного документа, можуть виявляти перешкоди у частині датчика за допомогою порівняння зсуву фази між фиксЇеский канал і другої (наприклад, «сенсорний») оптичний канал.

Наприклад, інноваційний інтерферометр 100, показаний на фіг.2, має перший розгалужувач/об'єднувач 110, сконфігурований для поділу модульованого світла (позначеного з допомогою стрілок 112а, 112b) між першим і другим оптичними каналами 114а, 114b (наприклад, оптоволоконні кабелі, такі як, наприклад, одномодові оптоволоконні кабелі). Перший і другий термінальні розгалужувачі/об'єднувачі 116а, 116b, розташовані по сусідству з віддаленим (термінальним) кінцем 118 відповідного першого і другого каналів сконфігуровані для спрямування частини світу в канали або в (1) інший об'єднувач 120 (згадується в документі як «об'єднувач Маха-Цендера»), сконфігурований для рекомбінації світла з першого і другого каналів 114а, 114b або (2) відповідні перше і друге пристрою 122а, 122b сполучення поляризації фаз, які налаштовані для сполучення фаз поляризації падаючого світла. Прикладом подібного пристрою 122а, 122b сполучення поляризації фаз є обертальний дзеркало Фарадея, як зазначено на фіг.2. Відповідне обертальний дзеркало Фарадея можна знайти у OFRMF1-1310-A (http://www.ofr.com/fo-53_mfi.htm).

Інтерферометр Майкельсона може обн�ої пари оптичних шляхів. Інтерферометр Майкельсона поділяє коллимированний пучок світла на пару пучків світла, які слідують відповідними світловими шляхами (наприклад, з допомогою оптичного каналу, такого як одномодовое оптоволокно). У термінальному кінці відповідних оптичних шляхів кожен відповідний пучок відбивається з умови, щоб він проходив через той же самий відповідний світловий шлях другий раз, хоча і в протилежному напрямку, в порівнянні з першим разом, коли пучок проходив через нього. Зсув фази між відображеної парою пучків вказує, що відповідні оптичні шляхи мають різні оптичні довжини. Таким чином, інтерферометр Майкельсона може використовуватися для виявлення перешкод для пари світлових шляхів, які викликають чиста зміна у відносних довжинах оптичних шляхів. Як і інтерферометр Маха-Цендера, інтерферометр Майкельсона поодинці не зможе ідентифікувати місце розташування або магнітуду подібних перешкод.

При такому розташуванні, як показано на фіг.2, перший розгалужувач/об'єднувач 110, пара оптичних каналів 114а, 114b (наприклад, кабелі) і відповідні перше і друге пристрою 122а, 122b сполучення поляризації фаз формують, по меншій зації фаз, наприклад, обертальні дзеркала Фарадея у варіанті здійснення, показаного на фіг.2, можуть бути сконфігуровані для зміни швидких і повільних осей поляризації відбитого світла. Відповідно, стан поляризації кожного відповідного відбитого пучка світла, що вертається з відповідних пристроїв 122а, 122b в перший розгалужувач/об'єднувач 110 через кожний канал 114а, 114b може бути пов'язане зі станом поляризації світла, коли він перемістився з розгалужувачі 110 в пристрої 122а, 122b. Перший розгалужувач/об'єднувач 110 може бути налаштований для об'єднання відповідних пучків відбитого світла, що переміщається у відповідних каналах 114а, 114b і для перенаправлення частини комбінованого світла для порушення першого детектора 124 (згадуваного в даному документі як «детектор Майкельсона»). В деяких варіантах здійснення перший детектор сконфігурований як індій-галій-арсенидний фотодіод з волоконними висновками з одномодового волокна.

Відповідні частини світла першого і другого каналів 114а, 114b, які спрямовані на об'єднувач 120 Маха-Цендера, можуть рекомбинироваться об'єднувачем і направлятися в зворотний канал 126 (наприклад, про третій�ор Маха-Цендера») з умови, щоб оптичний сигнал в зворотньому каналі міг порушувати другий детектор. В деяких варіантах здійснення об'єднувач 120 є одномодовим об'єднувачем в 3 дБ з запобіжником. Щодо детектора 124 Майкельсона, детектор Маха-Цендера може конфігуруватися як індій-галій-арсенидний фотодіод з волоконними висновками з одномодового волокна.

Детектор 128 Маха-Цендера може розташовуватися по сусідству з джерелом модульованого світла (ідентифікованого на фіг.2 як «управління модуляцією»), з детектором 124 Майкельсона або обома. Подібна конфігурація може повністю забезпечувати пасивну частину 130 оптичного датчика, що поширюється від активної частини 132а на більш ніж 50 км небудь далі. Як показано на фіг.2 і 3, активні частини 132а, 132b містять, відповідно, джерело модульованого світла, детектори 124, 128 і демодулятор. Активна частина 132b також включає в себе скремблер поляризації. Подібний джерело світла може бути лазером, який розповсюджується з волоконним висновків з одномодового волокна, що мають вузьку ширину лінії, або іншим пристроєм з лазером, що мають вузьку ширину лінії. Відповідним модулятором є пристрій NOPS-115111331 Агилтазветвители/об'єднувачі 116а, 116b, 120, розташовані по сусідству з віддаленим кінцем 118.

З допомогою такого інтерферометра 100 сигнал, виявлений детектором 124 Майкельсона, може включати в себе частину сигналу, відповідного вихідного світла, змішаного і сполученого з частиною сигналу, відповідного вхідного світла, відбитого пристроями 122а, 122b сполучення фаз поляризації. Сигнал, виявлений детектором 128 Маха-Цендера, включає в себе частину сигналу, відповідного вихідного світла. (У деяких випадках одна або більше частин сигналу, що фіксуються детекторами Майкельсона або Маха-Цендера, відповідають гармоніці більш високого порядку, що виникає з відображень. Подібна гармоніка може відповідним чином бути відфільтрована за допомогою фільтрів нижніх частот).

Сигнали з відповідних детекторів 124, 128 можуть надаватися демодулятору, і демодулятор може надавати відповідні виходи I і Q векторів (наведені нижче) для, наприклад, пристрої з подальшою обробкою, наприклад, обчислювальна середа, описана нижче. Коли виходи векторів перевищують вказану порогове значення (наприклад, виявлення перешкод), пристрій з подальшою обробкою може, наприклад, забезпечувати аварійний ехи в точці 101, вихідний світло з розгалужувачі/об'єднувача може досягти точки 101 після першого проміжку часу Т1, і відбита частина світла може знову досягти точки 101 у другій проміжок часу (Т1+Т2+Т2). У такому прикладі оптичний сигнал, що фіксується детектором 124 Майкельсона, може включати в себе першу частину сигналу, що виникає збурення вихідного світла, змішаного і сполученого з другою частиною сигналу, що виникає обурення вхідного (відбитого світла. Так як змішані і сполучені перша і друга частини (компоненти сигналу Майкельсона») фіксуються єдиним детектором 124, вони не можуть незалежно. Певні різним способом, два компоненти сигналу Майкельсона (вихідний і вхідний) не можуть бути виділені із загального складу.

Навпаки, сигнал, що фіксується в детекторі 128 Маха-Цендера, може містити частина сигналу, що виник лише з збурення вихідного світла. Таким чином, в деяких розкритих підходах сигнал з детектора Маха-Цендера може вилучатись з сигналу, зафіксованого в детекторі Майкельсона (об'єднаний склад першої частини вихідного сигналу і другий частини вхідного сигналу) для отримання другої частини сигналу. Подібна сот�оже порівнюватися з першою частиною сигналу, фіксованої детектором Маха-Цендера. Зсув фази або часу між першими частинами сигналу кожного інтерферометра може забезпечувати можливість вимірювання розташування перешкод, як описано більш докладно нижче. Альтернативно або додатково порівняння першої частини сигналу і другої частини сигналу, виділених з сигналу детектора Майкельсона, може надавати можливість вимірювання розташування перешкод. Аналогічно, можливість порівняння першої та другої частин виділеного сигналу датчика Майкельсона може використовуватися для надання можливості вимірювання розташування перешкод.

З зсуву фази може бути визначена затримка Т1 між проміжком часу, коли світло введений в датчик 130 і проміжком часу, коли світло досягає точки перешкод 101, і затримка (Т1+Т2+Т2) між моментом часу, коли світло введений в датчик 130 і моментом часу, коли світ відображений пристроями 122а, 122b сполучення поляризації фаз, досягає точки перешкод 101. Зі знанням відповідних затримках, положення точки перешкод 101 разом з датчиком 130 може бути обчислено, використовуючи розкриті способи. Крім того, магнітуда перешкод може також визначатися з використанням способів, описаних нижче.

Амплитудсвета 112, входить в перший розгалужувач/об'єднувач 110. Так як стан поляризації вхідного світла дрейфує, вихід з детектора Маха-Цендера відповідним чином змінюється. Наприклад, в деяких станах поляризації, вихід датчика Маха-Цендера може мати несприятливий відношення сигнал-шум, що може призвести до так званого «завмирання поляризації» виходу детектора Маха-Цендера. Було виявлено, що подібне завмирання поляризації може бути зменшено або виключено з допомогою випадкової коригування стану поляризації вхідного світла для підтримки відповідного відношення сигнал-шум, хоча стан точної поляризації вхідного пучка світла не має значення. Відповідно, було виявлено, що стан поляризації може змінюватися випадковим чином, що дозволяє станом поляризації джерела розширюватися з допомогою поверхні сфери Пуанкаре.

На фіг.3 датчик 100а включають в себе скремблер 132 поляризації, сконфігурований для коригування з перервами стану поляризації вхідного світла 112 для підтримки відповідного відношення сигнал-шум в детекторі 128 Маха-Цендера. Скремблер поляризації не має або має незначний вплив на частину Майкел�гают стан поляризації відбитого світла, ефективно скасовуючи будь-які дії, які могли б мати місце при зміні поляризації, так як світло переміщається між перехідником 110 і пристроями 122а, 122b в прямому напрямку і потім від пристроїв назад до якого розгалужувачі/об'єднувача і детектору 124 Майкельсона.

Відповідний скремблер 132 поляризації є електрично збудження скремблером-контролером поляризації типу, створеного Агилтроном, модель NOPS-115111331. Подібний пристрій може контролюватися трьома або чотирма (наприклад, в залежності від моделі) вхідними напругами, які можуть змінюватися у відповідному діапазоні напруг для підтримки численних станів поляризації. В одному оперативному варіанті здійснення різні сигнали збудження можуть використовуватися для кожного (наприклад, трьох або чотирьох) з елементів скремблера. Може бути вибраний кожний відповідний сигнал збудження, щоб дозволити перемикання на велике число станів поляризації випадковим чином із зміною в часі.

Подібна випадкова коригування поляризації абсолютно відрізняється від активного контролю і відповідає станів поляризації незалежних пучків світла, необхідних вень складної схеми контролера поляризації і є дорогим для реалізації. Крім того, контроль активної поляризації попереднього рівня техніки вимагає від датчика зробити паузу з перервами, хоча світло, який має нове, відповідне стан поляризації, є противонаправленним, який слідує за виявленими перешкодами. Навпаки, для датчика 100а необхідна невелика затримка або її відсутність для виявлення наступних перешкод. Відповідно, датчик 100, 100а може виявити перешкоди, наступні за першими (наприклад, «помилковими») перешкодами і його неможливо легко обійти, використовуючи подібні перші перешкоди для порушення функціонування датчика, що може подолати серйозну, тривалу відсутність ефективності попереднього рівня техніки.

Пристрої 132, які випадково можуть змінювати стан поляризації, як описано тільки що, є, головним чином, менш витратними, ніж контролери поляризації, сконфігуровані для зіставлення станів поляризації різних пучків світла, як необхідно для систем, розкритих у патенті США №6778717. Крім того, випадкове зміна стану поляризації вхідного світла 112 може відбуватися набагато швидше, ніж зіставлення станів поляризації пари пучків світла один з одним. Соответственн�ующие перешкоди, ніж системи, які вимагають зіставлених станів поляризації різних пучків світла і можуть створюватися при більш низьких витратах, ніж раніше запропоновані датчики.

ШЛЯХИ СВІТЛА ЧЕРЕЗ РОЗКРИТІ СИСТЕМИ З ИНТЕРФЕРОМЕТРАМИ

З посиланням на фіг.2 і 3 управління модуляцією може випромінювати висококогерентний пучок світла 112, який входить в розгалужувач/об'єднувач 110, який поділяє світ 112 на першу частину, яка проходить через перший оптичний канал 114а, та другу частину, яка проходить через другий оптичний канал 114b. Світло, що проходить через перший оптичний канал 114а, входить в оптичний розгалужувач 116а, розташований по сусідству з віддаленим кінцем 118 першого оптичного каналу, і світло, що проходить через другий оптичний канал 114b, входить в оптичний розгалужувач 116b, розташований по сусідству з віддаленим кінцем другого оптичного каналу. Відповідні оптичні розгалужувачі 116а, 116b можуть розділяти відповідні пучки світла на відповідні частини, які входять у віддалений об'єднувач 120 і відповідні частини, які стикаються у відповідних пристроях 122а, 122b сполучення поляризації фаз.

Частини світу, які стикаються в пристроях 122а, 122женние частині світу можуть переміщатися через розгалужувачі 116а, 116b у відповідних каналах 114а, 114b і назад до найближчого якого розгалужувачі/об'єднувача 110. Відображені частині світу можуть рекомбинироваться в об'єднувача 110 і частина рекомбинированного світла може порушувати детектор 124 Майкельсона. Збудження світлом детектора Майкельсона може задавати оптичний сигнал, який впливає на оптичні канали 114а, 114b, включаючи будь-які перешкоди для каналів. Збудження світлом детектора Майкельсона проходить через пару каналів 114а, 114b двічі, перший раз до порушення відповідних пристроїв сполучення поляризації фаз і другий раз після відбиття від них і, таким чином, піддається впливу двічі тим же самим відхиленням. Результуючий оптичний сигнал може забезпечувати подвійну чутливість у порівнянні, наприклад, з Махом-Цендером або з іншим інтерферометром, в якому оптичний сигнал проходить, але один раз через оптичний шлях з перешкодами.

Відповідні частини, які входять у віддалений об'єднувач 120, можуть комбінуватися, можуть проходити через зворотний канал 126, який накладає додаткові оптичні затримки (наприклад, TL), які типово рівні Т1+Т2, і можуть порушувати детектор 128 Маха-Цендера. На відміну від світла, вооз�ающая детектор 128 Маха-Цендера, проходить через пару оптичних каналів 114а, 114b один раз, і таким чином на нього один раз впливає зазначене відхилення. Навпаки, на оптичний сигнал, прийнятий детектором 124 Майкельсона, впливають двічі ті ж самі перешкоди, як описано вище.

ПАСИВНІ ОПТИЧНІ ДАТЧИКИ

В деяких прикладах, перший і другий оптичні канали 114а, 114b можуть мати аналогічні оптичні властивості та аналогічні довжини; в подібних прикладах не має значення, який канал розглядається як чутливий канал і опорний канал. В деяких варіантах здійснення опорний і сенсорний оптичні канали 114а, 114b є фізично різними каналами, розташованими по сусідству один з одним у «зв'язці» (також згадується як «кабель»). В інших варіантах здійснення оптичні канали 114а, 114b є фізично різними кабелями.

Наприклад, традиційна волоконно-оптична зв'язка може включати в себе кілька окремих оптичних волокон (наприклад, одномодові волокна), захищені однієї або більше зовнішніми оболонками. Одне з окремих оптичних волокон може визначати сенсорний канал (наприклад, 114а), та інше з окремих оптичних волокон може задавати опорний канал (наприклад, 114 114b, 126, можуть розташовуватися всередині і захищені загальною зовнішньою оболонкою(-ами). Хоча подібні оптичні волокна розташовуються відносно близько один до одного (наприклад, в межах декількох міліметрів один від одного), фізичні перешкоди (наприклад, вплив або відхилення), надані на зовнішню оболонку(і), передається трохи по-різному в кожне з окремих волокон. Більше того, кожне з окремих волокон може відповідати (наприклад, деформувати або мати їх відповідні рефракційні індекси, швидко змінюються) ідентичним відрізняється навантажень. Таким чином, на практиці, перешкоди для кабелю в цілому по-різному призводять до відхилення опорних і сигнальних каналів 114а, 114b.

Так як фізичні відповіді типово відрізняються між «сенсорним» каналом і «опорних» каналом, світло, що проходить через «сенсорний» канал може доходити в термінальний кінець 118 сенсорного каналу в трохи відрізняється проміжок часу, і, можливо, з іншим станом поляризації, ніж світло, що проходить через «опорний» канал. Таким чином, сигнали, що фіксуються в кожному відповідному термінальному кінці, зазвичай виходять за фазу один від одного при номінальній величині. Коли або один, або іншої�х в кожному відповідному термінальному кінці, прагне до зсуву від номінального рівня каналів, не зазнають перешкод. У разі, коли інтерферометр Майкельсона, у якого є можливість розділяти і порівнювати затримку між прийомом першого (вихідного) з оптичних сигналів і другого (вхідного) з оптичних сигналів (наприклад, фіксований часовий зсув між сигналами), і приймаючи в увагу характеристики компонентів інтерферометра (наприклад, довжини оптичних каналів, швидкість світла через канали), можна визначити положення перешкод. В іншому підході, перша частина сигналу, що фіксується детектором Маха-Цендера, може порівнюватися з витягнутої першою частиною сигналу, зафіксованої інтерферометром Майкельсона, для забезпечення виміру розташування перешкод.

Хоча багато факторів можуть викликати фіксується зсув фази між сигналами, переданими через перший і другий оптичні канали, може бути визначений номінальний, або базовий зсув фази між зафіксованими сигналами опорного і сенсорного каналів, не зазнають перешкод. Таким чином, можна зробити висновок, що кабель датчика (наприклад, зв'язка, у якої є сенсорний канал і опорний канал) відчував перешкоди, коли фіксувалося досить велике (або пір�загалом оптичному шляху (наприклад, вихідний і вхідний сигнали), об'єднаний з характеристиками сенсорного кабелю (наприклад, його довжина, швидкість, при якій світло переміщується через кожен з оптичних каналів), можна логічно вивести місце виникнення перешкод.

В деяких варіантах здійснення, третій, нечутливий канал 126, який накладає додаткову тимчасову затримку TL сигналу для інтерферометра Маха-Цендера, може розташовуватися по сусідству з одним або обома каналами, сенсорним каналом (наприклад, канал 114а) і опорним каналом (наприклад, канал 114b). Наприклад, оптичний кабель може мати безліч оптичних каналів із загальною оболонкою(-ами), як описано вище. Один з оптичних каналів може створювати нечутливий канал 126, сконфігурований для повернення світла в детектор 128 Маха-Цендера, і інші два канали можуть створювати сенсорний канал і, відповідно, опорний канал. У подібному варіанті здійснення опорний і сенсорний канали можуть пасивно перериватися по сусідству з віддаленим кінцем 118 оптичного кабелю, як показано на фіг.2 і 3.

Наприклад, відповідні роздільники 116а, 116b та пристрої 122а, 122b сполучення поляризації фаз і віддалений об'єднувач 120 можуть розташовуватися по сосЋй датчик для розширення своєї дії на відстані до, наприклад, майже 65 км, від активних компонентів (наприклад, джерела світла, детектора Майкельсона, детектора Маха-Цендера, обчислювальної середовища і т. д.).

В деяких варіантах здійснення (описаних більш повно нижче) другий пасивний датчик може розширювати свою дію в протилежному напрямку від першого пасивного датчика для дистанції до, наприклад, майже 65 км. В таких варіантах здійснення сенсорна система може розширювати свою дію до, наприклад, майже 130 км, з активними компонентами 132а, 132b, розташованими майже в середині сенсорної системи.

МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАННАЯ НЕСУЧА З ФОРМУВАННЯМ ФАЗИ З ГОМОДИННОЙ ДЕМОДУЛЯЦИЕЙ

Модуляція струму в лазер (наприклад, діодний лазер) може впливати як на амплітуду, так і на довжину хвилі (оптична частота) випромінюваного світла. Будь ефект (амплітуда яких довжина хвилі) може використовуватися для збудження датчика, як розкрито в матеріалах цієї заявки. Наприклад, якщо сенсорний канал і опорний канал є головним чином ідентичними, то ефекти амплітудної модуляції можуть переважати над відповіддю датчика. З іншого боку, якщо один з каналів коротше, ніж інший, на, наприклад, кілька метрів, то ефекти модуляції частоти ми.

Для простоти і стислості, ефекти частотної модуляції (і, таким чином, способи, що відносяться до интерферометрам з датчиком різної довжини і опорним каналах) повністю описані.

фахівці в даній області техніки візьмуть до уваги аналогічні способи для отримання перешкод та інформації про їх стан, використовуючи інтерферометри з датчиком рівної довжини і опорними каналами, і відповідну амплітудну модуляцію. Наступні способи можуть бути реалізовані в обчислювальному середовищі, як більш повно розкрито нижче.

Приклади інноваційних способів, пов'язаних з виявленням перешкод та їх місцеположенням

Частина датчика Майкельсона може надавати оптичний сигнал, у якого є два інформаційних компонента. Один компонент (I) може містити інформацію, одержувану з перешкод, коли світло переміщається з джерела світла (ближній кінець) в пристрої сполучення поляризації фаз (віддалений кінець). Другий компонент (II) може містити інформацію, одержувану в результаті поширення світла назад від видаленого кінця у близький кінець. Частина датчика Маха-Цендера може надавати оптичний сигнал, у якого є інформаційний компонент, а саме інформація, отримана з поного подання, відповідь частині датчика Маха-Цендера може передбачатися як ідентичний першому компоненту (I) відповіді частини датчика Майкельсона, конкретно, якщо вони спільно використовують ті ж оптичні канали і може використовуватися в перетворенні для ізоляції другого компонента (II) від відповіді інтерферометра Майкельсона. Тимчасова затримка між першим (І) і другим (ІІ) відповідями може надавати можливість вимірювання розташування перешкод разом з довжиною датчика. Тепер описано подібне перетворення.

Відповідь (MI) частини датчика Майкельсона може бути описаний за допомогою вектора, наприклад, його синфазного (I) і квадратурного (Q) відповідного компонента.

IMI(t)=MIcosφ(tT2TL)+φ(t+T2TL)(1)

QMI(t)=MIsint+T2TL),(2)

де TL=T1+T2.

Перший (I) і другий (II) компоненти інтерферометра Майкельсона є першим і другим умовами кута фази в кожному з рівнянь (1) і (2).

Відповідь (MZ) частини датчика Маха-Цендера може бути описаний за допомогою векторних компонентів, I і Q.

IMZ(t)=MZcos[φ(tT2)](3)

QMZ(t)=MZsin[φ(tT2)](4)

Так як і частина датчика Майкельсона, і частина датчика Маха-Цендера спільно використовують той же сенсорний і опорний каналѻяется відповіддю з затримкою, так як частина датчика Маха-Цендера включає в себе нечутливий канал 126, який повертає оптичний сигнал Маха-Цендера в детектор 128 Маха-Цендера. Математично ця затримка може бути представлена як TL. При зміщенні відповіді частини датчика Майкельсона в рівняннях (1) і (2) за рахунок затримки передачі (сигналу) по кабелю TL, рівняння (5) і (6) мають вигляд:

IMI(t+TL)=MIcosφ(tT2)+φ(t+T2)(5)

QMI(t+TL)=MIsinφ(tT2)+φ(t+T2),(6)

Першою (3) і (4), як і очікувалося, так як вихідний світло переміщається по тому ж самому шляху для першого компонента (I) у частині датчика Майкельсона і частини датчика Маха-Цендера. Рівняння (5) і (6) можуть бути потім переставлені, використовуючи тригонометричні тотожності, представлені як:

IMI(t+TL)=MI{cos[φ(tT2)]cos[φ(t+T2)]sin[φ(tT2)]sin[φ(t+T2)]}(7)

QMI(t+TL)=MI{sin[φ(tT2< )]+cos[φ(tT2)]sin[φ(t+T2)]}(8)

Заміщаючи відповіді Маха-Цендера, показані в рівняннях (3) і (4), рівняння (7) і (8), отримують рівняння (9) і (10).

IMI(t+TL)=MIMZ{IMZ(t)cos[φ(t+T2)]QMZ(t)sin[φ(tT2)]}(9)

QMI(tw>QMZ(t)cos[φ(t+T2)]+IMZ(t)sin[φ(tT2)]}(10)

Відповідь "X" може бути визначений як

IX(t)=MIMZcos[(φ(t+T2)](11)

QX(t)=MIMZsin[(φ(t+T2)](12)IMI(t+TL)=IMZ(t)IX(t)QMZ(t)QX(t)(13)

QMI(t+TL)=QMZ(t)IX(t)+IMZ(t)QX(t)(14)

Вирішуючи рівняння (13) і (14) для Ix(t)n Qx(t), отримують рівняння (15) і (16).

IX(t)=1MZ2{IMZ(t)IZ(t)QMI(t+TL)}(15)

QX(t)=1MZ2{IMZ(t)QMI(t+TL)QMZ(t)IMI(t+TL)}(16)

Рівняння, одержувані вище, засновані на безперервних у часі функціях. детектор 124, 128 здійснює висновок, і ці рівняння можуть бути оцифровані і перетворені в еквіваленти даних вибірки, використовуючи відомі підходи. Таким чином, рівняння, описані тільки що можуть бути реалізовані в цифрової обчислювальної середовищі. Цифровий варіант здійснення 200 сі�ендера і Майкельсона, дані Майкельсона можуть математично мати затримку на фіксовану величину, відповідну, наприклад, довжині датчика (TL). Така представлена затримка може використовуватися для вказівки відмінностей між конфігураціями інтерферометрів Маха-Цендера і Майкельсона.

ВИБІРКА ТА МОДУЛЯЦІЯ

В одному варіанті здійснення може використовуватися та ж частота fs=10 МГц (той самий період Ts=0,1 мікросекунд). Відносна швидкість оптичного сигналу (порівнянна зі світлом у вакуумі) 68,13% відповідає 10,36 метрам для того ж самого періоду. На основі цієї швидкості вибірки 1 км датчика може мати лінію затримки з 97 відводами. Для полегшення обчислень, передбачається 100 відгалужень на кожні 100 км датчика (наприклад, датчик на 20 км зажадає лінії затримки в 2000 відводів). Передбачувана частота модуляції дорівнює

fm=fs/8=1,25MHz(17)

Це може стати частотою несучої, асоційованої з синфазним (I) компонентом, і несуча для квадратурного (Q) компонента може перебувати у другій гармоніці.

/mo>18)

З частотою вибірки в 10 МГц, це може надати достатньо місця для аналогового антиалайзингового фільтра (ADC) після детектора і перед ADC. Діаграма представницької вибірки і синхронізації модуляції для кожного детектора проілюстрована на фіг.5.

Частота fu може позначати зміст відповіді верхньої частоти. В деяких прикладах fu може бути майже 700 кГц. В робочому варіанті здійснення лабораторної середовищі найвища частота, що спостерігається досі з допомогою лабораторної системи, дорівнює майже 400 кГц для частини датчика Майкельсона і майже 200 кГц для частини датчика Маха-Цендера. У багатьох прикладах відповідна частота частини датчика Майкельсона дорівнює менше ніж майже 200 кГц.

Сигнал збудження модуляції може бути похідним (наприклад, TL) від демодуляції сигналу для розрахунку затримки часу яка виникає з-за довжини інтерферометра Магнітуда переходу може бути знижена на затримку між об'єднувачем Маха-Цендера і детектором Маха-Цендера.

Робота датчика може відповідати в деяких прикладах роботі аналогового антиалайзингового фільтра. Наприклад, схема модуляції, описана вище, може виННОГО ЗСУВУ

Описаний робочий варіант здійснення інтегрального підходу до визначення положення перешкод. У відповідності з цим підходом визначається тимчасова різниця між виведенням частини датчика Майкельсона і частиною датчика Маха-Цендера, виникає із фізичної деформації оптичних каналів. Як зазначено в рівняннях вище, подібний зсув фази може відповідати положенню перешкод разом з чутливою частиною гібридного датчика 100, 100а Майкельсона і Маха-Цендера, як показано на фіг.2 і 3. Такий інноваційний підхід долає багато недоліки (і супутні обмеження функціонування) датчиків попереднього рівня техніки (наприклад, коаксіальний кабель, електричне поле або акустичний кабель).

Векторний висновок I та відповіді Q, показані на фіг.6 для частини датчика Майкельсона і фіг.7 для частини датчика Маха-Цендера, представлені рівняннями(1), (2), (3) і (4) відповідно.

Об'єднання інкрементних вимірювань фази для кожного з відповідних інтерферометрів протягом короткого проміжку часу, такого як, наприклад, майже 10-20 мілісекунд, може надати можливість вимірювання зміни в довжині оптичних каналів 114а, 114b відносно один одного протягом обраною п�ті самі оптичні канали, інтегровані додаткове вимірювання фази для кожного з відповідних інтерферометрів повинні бути тими ж проміжку часу згідно з положенням перешкод. Результати такого об'єднання показані на фіг.8, показуючи аналогічний об'єднаний шаблон фаз між двома интерферометрами, а також тимчасову затримку між сигналами, які можуть використовуватися для визначення положення перешкод.

На фіг.8 вертикальна вісь являє кут фази в радіанах. Наприклад, діапазон відповіді між майже -24 до майже +35 радіан може відповідати майже 9,4 циклів (інтерференційні смуги), у відповідність до зміною майже в 14,57 мікрометрів у відносній довжині сенсорного каналу і опорного каналу, припускаючи, що в зразковому варіанті здійснення використовується джерело світла, який має довжину хвилі в 1,550 нанометрів. У цьому прикладі відповідь на 9,4 циклу може мати місце під час періоду часу майже 0,25 мілісекунд, що являє собою середній відповідь по частоті майже 37,6 кГц. Зсув у часі між відповідями надає можливість вимірювання розташування лежать в основі перешкод для чутливої частини гібридного інтерферометра.

Для визначення положення перешкод, повернення одне�менними зрушеннями, і може бути обчислений підбір методом найменших квадратів результуючих даних. Подібний підхід може призвести до узагальненої «V»-подібною кривою кореляції, з виведеним місцем розташування перешкод, розташованих у верхній точці "V".

У визначенні положення перешкод один із зміщених профілів може бути витягнутий з іншого з іншими параметрами затримки, ніж описано вище, щоб знайти найкращий підхід до вирішення. В одному робочому варіанті здійснення дві відповіді були заміщені від майже 0 до майже 2000 точок вибірки. При швидкості вибірки в 10 МГц, точність елементів роздільної здатності по дальності була приблизно 10 метрів. Це може бути покращено за допомогою інтерполяції розташування верхньої точки «V».

Рівняння, представлені вище, і в цьому розділі, узагальнені у формі даних вибірки (наприклад, оцифровані) в наступному розділі. Оцифрована форма може використовуватися в комп'ютерно реалізуються способи.

ВИЗНАЧЕННЯ ТИПУ ПЕРЕШКОД ІЗ ЗАФІКСОВАНИХ СИГНАЛІВ

Оптичний сигнал може передавати інформацію, пов'язану з типом перешкод, які мали місце. В деяких прикладах зафіксований оптичний сигнал (наприклад, сигнал зі зсувом фази, зміна в амплітуді або обидва) може відпо�). Знання того, як оптичний сигнал від датчика змінюється у відповідь на різні перешкоди, що може дозволити користувачеві визначати, який тип перешкод мав місце на основі, принаймні, частково, порівнюючи зафіксований сигнал з іншим зафіксованим сигналом, сформованим у відповідь на відомі перешкоди.

Наприклад, зазначені перешкоди можуть порушувати вказану середовище головним чином ідентичним способом, кожен раз, коли відбуваються перешкоди, що приводить, таким чином, головним чином, ідентичного відхилення в зазначеному датчику кожен раз, коли відбуваються перешкоди. Коли датчик обурюється зазначеним способом, він може фізично відповідати (наприклад, піддається напрузі або деформації) відповідним чином, і, таким чином, модифікувати оптичний сигнал відповідним чином.

В деяких прикладах, датчик може калібруватися щодо різних перешкод за допомогою запису кожного зафіксованого оптичного сигналу, що виникає з безлічі різних перешкод. Наприклад, може бути сформована «перевірочна таблиця сигналів, відповідних кожним перешкод. Наступний зафіксований оптичний сигнал (наприклад, виникає з невідомого типу перешкод) може сраЌ виведений, коли зафіксований оптичний сигнал відповідним чином зіставлений з раніше записаним оптичним сигналом.

Як зазначено вище, датчик може порушуватися (і таким чином, може відповідати) в одному середовищі, порівнянної з іншого середовищем. В інших прикладах, калібрування датчика (наприклад, формування «перевірочної таблиці) може бути завершена після того, як встановлений датчик.

Рівняння в цифровій формі для визначення положення перешкод

Рівняння, представлені вище, виражені в аналоговій формі. аналіз, представлений вище, може бути здійснено цифровим способом. Відповідно, рівняння представлені тут в цифровій формі.

Зафіксовані (наприклад, виміряні) параметри є векторами {IMIi, QMIi} і {IMZi,QMZi}. Майкельсона і Маха-Цендера, взяті в момент «i». З виміряного параметра {IXi, QXi} може бути визначено таке, використовуючи:

IXi={IMZiIMI(i+M)+QMZiQMI19)

QXi={IMZiQMI(i+M)QMZiQMI(i+M)}(20)

Индексированная константа М відноситься до числа вибірок, відповідних тимчасової затримки TL. Примітка: умови MZ в рівняннях (15) і (16) ігнорується, так як вони скасовуються при обчисленнях дотичній апроксимації з малими кутами. Відповідь {IMIi,QMIi} Маха-Цендера може використовуватися для обчислення інкрементного кута Маха-Цендера, використовуючи

δφMZi=QMZiIMZ(i1)IMZiQMZ(MZ(i1)QMZiQMZ(i1)(21)

і витягнутий відповідь «X» {IXi, QXi} може використовуватися для обчислення інкрементного кута «X», використовуючи

δφXZi=QXiIX(i1)IXiQX(i1)IXiIX(i1)QXiQX(i1)(22)

Коли перешкоди виявлені (наприклад, перевищена гранична величина), мож=δφMZi+φMZ(j1)j=0,1,2...N(23)

φXj=δφXi+φX(j1)j=0,1,2...N(24)

Результуючі зміщені профілі можуть корелюватися з часу для визначення місця розташування перешкод.

ОБЧИСЛЮВАЛЬНІ СЕРЕДОВИЩА

Фіг.9 ілюструє узагальнений приклад відповідної обчислювальної середовища 1100, в якій описані способи, варіанти здійснення, методики і технології можуть бути реалізовані. Обчислювальна середа 1100 не призначена, щоб пропонувати будь-які обмеження на область використання або функціональність технології, оскільки технологія може бути реалізована в різних обчислювальних середовищах загального або спеціального призначення�ключі «кишенькові» пристрою, багатопроцесорні системи, засновану на мікропроцесорах або програмовану побутову електронну апаратуру, мережеві ЕОМ, міні-ЕОМ, універсальні обчислювальні машини і т. п. Розкрита технологія може бути реалізована на практиці в розподіленому обчислювальному середовищі, в якому завдання виконані віддаленими обробними пристроями, які пов'язані через мережу зв'язку. В розподіленому обчислювальному середовищі, програмні модулі можуть розміщуватися як на локальному, так і на віддаленому запам'ятовуючих пристроях.

З посиланням на фіг.9, обчислювальна середа 1100 включає в себе, щонайменше, одне головне пристрій 1110 обробки даних і пам'ять 1120. На фіг.9 ця найбільш базова конфігурація 1130 укладена в межах пунктирною лінії. Головний блок 1110 обробки виконує машиноисполняемие команди і може бути реальним або віртуальним процесором. В багатопроцесорної системі численні пристрої обробки даних виконують машиноисполняемие інструкції, щоб підвищити можливості по обробці даних і, як такі, численні процеси виконуються одночасно. Пам'яттю 1120 може бути енергозалежна пам'ять (наприклад, регістри, кеш, ОЗП (оперативний запам'ятовуючий пристрою�ки зтирається і програмований ПЗУ, EEPROM), флеш-пам'ять тощо) або певне поєднання цих двох. Пам'ять 1120 зберігає програмне забезпечення 1180, яка може, наприклад, реалізувати одну або більше інноваційних технологій, описаних в матеріалах цієї заявки. Обчислювальне середовище може володіти додатковими ознаками. Наприклад, обчислювальна середа 1100 включає в себе запам'ятовуючий пристрій 1140, одне або більше пристроїв 1150 введення, одне або більше пристроїв 1160 виводу і одне або більше сполук 1170 зв'язку. Механізм взаємного з'єднання (не показаний), такий як шина, контролер або мережу, здійснює взаємне з'єднання компонентів обчислювальної середовища 1100. Типово, програмне забезпечення операційної системи (не показано) надає робоче середовище для іншого програмного забезпечення, що виконується в комп'ютерному середовищі 1100, та координує діяльність компонентів обчислювальної середовища 1100.

Запам'ятовуючий пристрій 1140 може бути знімним або незнімним і включає в себе магнітні диски, магнітні стрічки або касети, CD-ROM (ПЗУ на компакт диску), CD-RW (багаторазово перезаписуваний компакт-диск), DVD (універсальний цифровий диск) або будь-який інший носій, який може бути використаний, щоб зберігати інформацію, і до котЃкции для програмного забезпечення 1180, яке може реалізувати технології, описані в цьому документі.

Пристрій(а) 1150 введення може бути сенсорним пристроєм введення, таких як клавіатура, клавішна панель, миша, перо або кульовий маніпулятор, пристрій голосового введення, пристрій сканування або інший пристрій, який забезпечує введення в обчислювальну середу 1100. Для звуку, пристроєм(ами) 1150 введення може бути звукова плата або аналогічний пристрій, що приймає вхідний звуковий сигнал в аналоговій або цифровій формі, або зчитувач CD-ROM, який поставляє звукові вибірки в обчислювальне середовище 1100. Пристроєм(ами) 1160 висновку може бути дисплей, принтер, динамік, пристрій для запису CD-RW або інший пристрій, який забезпечує виведення з обчислювальної середовища 1100.

З'єднання(я) 1170 зв'язку дає можливість обміну даними через середовище передачі даних (наприклад, обчислювальну мережу) з іншої обчислювальної сутністю. Середовище передачі даних передає інформацію, таку як машиноисполняемие інструкції, стислу графічну інформацію або інші дані в модульований інформаційний сигнал.

Машиночитані носії - це будь-які наявні носії, до яких може бути осуществленашиночитаемие носії включають в себе пам'ять 1120, запам'ятовуючий пристрій 1140, середовище передачі даних (не показано) і поєднання будь-яких з вищенаведених.

ІНШІ ВАРІАНТИ ЗДІЙСНЕННЯ

Використовуючи принципи, розкриті в даному документі, фахівці в даній області техніки візьмуть до уваги безліч можливих варіантів здійснення систем з интерферометрами, особливо ті, які налаштовані для виявлення перешкод. Наприклад, перешкоди можуть бути виявлені з спостереження за поділом поляризації, розподілом довжини хвиль або і того, і іншого, в доповнення або замість поділу за модуляції.

Поділ за модуляції з безліччю джерел світла

Хоча інноваційні системи 100, 100а, 200 з интерферометрами, які містять єдине джерело світла, описані вище, численні джерела світла можуть використовуватися в системі 500, як показано, наприклад, на фіг.10. Наприклад, відповідні амплітуди першого і другого джерел світла (відповідно, позначених як «джерело 1 лазера» і «джерело 2 лазера» на фіг.10) можуть модулюватися у відповідній першої та другої частоті. Висновок кожного детектора Dl, D2 може демодулироваться для вилучення відповідних відповідей інтерферометра. Як показано на фіг.10,�ьное дзеркало Фарадея» на фіг.10), відповідного кожному оптичному каналу інтерферометра.

У подібній системі 500 перша і друга частоти модуляції переважно розташовані над кінцевим відповідним діапазоном для досягнення відповідної чутливості до перешкод. Наприклад, частоти модуляції можуть перебувати в діапазоні від 50 кГц до 750 кГц. У цьому прикладі передбачається використовувати частоти модуляції в 20 МГц і 30 МГц. Подібний вибір частот дозволяє чітко розрізняти і розділяти відповідні відповіді. Як зазначено на фіг.10, змішувач може використовуватися для зниження відповідних відповідей до модулюючим смуги частот перед фільтрацією з допомогою відповідного фільтра низьких частот.

На фіг.10 джерело #1 лазера може модулюватися по першій частоті f1. Модульований вихід лазера #1 може бути з'єднаний з кабельним вводом та інтерферометром #1 Майкельсона. Відповідь від цього інтерферометра, вимірюваний в детекторі D1, може бути оперативно з'єднаний з процесором.

Джерело #2 лазера може модулюватися на другий частоті f 2. Модульований вихід лазера #2 може бути з'єднаний з кабельним вводом та інтерферометром #2 Майкельсона. Відповідь від цього інтерферометра, вимірюваний в детекторі D2, може бути оперативно соедлайзинговие фільтри для видалення компонентів високої частоти з умови, щоб висновки аналого-цифрового перетворювача (ADC #1 і #2) точно представляли необхідний аналоговий вивід детекторів. Швидкість вибірки ADC-перетворювачів може бути дорівнює fs Спряжена частота антиалайзингових фільтрів може бути менше, ніж половина частоти вибірки, щоб залишатися сумісної з критерієм вибірки Найквіста.

При обробці цифрового сигналу висновки детекторів можуть проходити через смугові фільтри по частотах модулювання. Такі фільтри можуть видаляти небажані умови (наприклад, небажані комбінаційні складові, які можуть виникнути при змішуванні) до змішування. Ширина смуги частот кожного з фільтрів може бути в два рази більше верхній відповідної частоти (тобто 2fu). Такі фільтри мають тенденцію видаляти компоненти модулюючим смуги частот з процесу виявлення, залишаючи лише частоти модуляції, які використовуються під час демодуляції, наприклад, ω1і ω2і подвоювати ці частоти.

Сигнали можуть демодулироваться з допомогою множення відповідних частот модуляції (наприклад, множачи +1 і -1 у відповідних швидкостях f1, 2f1, f2 і 2f2 модуляції). Це транслює відповіді вниз по частоті до модулюючим смуги частот, де він�sub>(t), Q2(t)].

Інтерпретація відповідей I і Q

Відповідь від інтерферометра, показаний на фіг.10 (або на фіг.2 і 3), може з'явитися як вектор обертання, який викреслює коло, як показано на фіг.11(А) і 11(Б).

Напрямок обертання може бути визначено з допомогою відносного зміни в довжині сенсорного каналу і опорного каналу. Загалом, можна очікувати, що відповідь буде обертатися в одному напрямку протягом багатьох циклів під впливом перешкод і обертатися в протилежному напрямку, як тільки канал повернеться у відповідний стан без перешкод.

Так як відповідь типово містить безліч різних частотних компонентів, напрямок обертання може виявитися постійним, хоча його кутова швидкість може значно змінюватися з часом. Результуючий шаблон в цілому є унікальним для кожної перешкоди, але в цілому фіксується, як той же самий з обох детекторів, так як обидва детектора приймають сигнали від тих же волокон, які відповідають на ті ж перешкоди. детектори приймають оптичні сигнали в різні проміжки часу, так як відповідні довжини шляхів розрізняються для двох інтерферометрів. Відповідно, положення об'єкта з перешкодами може бути ідентифікована з �повідомляє унікальний відповідь у термінах числа циклів.

Таблиця, наведена на фіг.12, ідентифікує декілька дій, які разом створюють інноваційний спосіб, розкритий в матеріалах цієї заявки. Наприклад, посилаючись на системи, показані на фіг.2 і 3, і таблицю на фіг.12, світло може бути введений в волокно 1201. Світло може бути розділений на першу вихідну частину другу вихідну частину 1202. Перша вихідна частина може бути розділена на відбиту першу частину і відповідну першу об'єднану частина 1203. Друга вихідна частина може бути розділена на відбиту другу частину і відповідну другу об'єднану частина 1204. Перша відображена частина може бути відображена за допомогою першого пристрою сполучення поляризації фаз, і друга частина може бути відображена другим пристроєм 1205 сполучення поляризації фаз. Перша відображена частина і друга відображена частина можуть бути об'єднані 1206. Перша об'єднана частина і друга об'єднана частина можуть бути об'єднані 1207.

Таблиця, наведена на фіг.13, ідентифікує декілька дій, які разом створюють інший інноваційний спосіб, розкритий в матеріалах цієї заявки. Наприклад, посилаючись на системи, показані на фіг.2 і 3, і таблицю, показану на фіг.13, світло може бути введений в оптие між ними. Об'єднана перша частина сигналу і друга частина сигналу можуть бути виявлені з частини 1301 датчика Майкельсона. Перша частина сигналу може бути виявлена частиною 1202 датчика Маха-Цендера. Розташування перешкод може сприйматися на основі, принаймні, частково, при порівнянні першій частині сигналу і другої частини 1304 сигналу.

РОЗКРИТІ ПРИНЦИПИ НЕ ОБМЕЖЕНІ ОПИСАНИМИ ВАРІАНТАМИ ЗДІЙСНЕННЯ

Це винахід робить посилання на прикладені креслення, які створюють його частина, в якій аналогічні цифри всюди позначають аналогічні частини. Креслення ілюструють конкретні варіанти здійснення, але можуть бути створені інші варіанти здійснення, і структурні зміни можуть бути зроблені без відхилення від уявного об'єму цього винаходу. Напрямки та посилання (наприклад, вгору, вниз, верхня частина, нижня частина, зліва, справа, з тильної сторони, з передньої сторони і т. д.) можуть використовуватися для полегшення розгляду креслень, але не розуміються як обмежувальні. Наприклад, можуть використовуватися певні терміни, такі як «вгору», «вниз», «вище», «нижче», «горизонтальний", «вертикальний», «лівий», «правий» і т. п. Ці терміни використовуються там, де этошении проілюстрованих варіантів здійснення. Подібні терміни тим не менш не призначені розуміти абсолютні зв'язку, становища та/або орієнтації. Наприклад, стосовно об'єкта, «верхня» поверхня може стати «нижній» поверхнею, просто перевернувши об'єкт. Це все та ж поверхня і об'єкт залишається тим же самим. Як використовується в матеріалах даної заявки, «та/або» означає «а також» і «або».

Відповідно, це докладний опис не повинно тлумачитися в обмежувальному сенсі, і слідуючи за розглядом цього винаходу фахівці в даній області техніки візьмуть до уваги безліч систем з интерферометрами, які можуть бути розроблені і створені з використанням різних ідей, описаних у матеріалах даної заявки. Більш того, фахівці в даній області техніки візьмуть до уваги, що зразкові варіанти здійснення, розкриті в даному документі, можуть адаптуватися до різних конфігурацій без відхилення від розкритих ідей. Таким чином, з точки зору численних можливих варіантів винаходу, до яких можуть бути застосовні розкриті принципи, слід взяти до уваги, що вищеописані варіанти здійснення є лише прикладами і не повинні розглядатися як ограничизобретения не є необхідним компонентом для попередньої патентної заявки, я залишаю за собою право заявляти моїм винаходом все, що викладено в межах обсягу винаходу і його сутності, просити формулу винаходу, так як мій винахід, яке знаходиться в межах обсягу і сутності предмета винаходу, розкритих в даному документі, включаючи, але не обмежуючись всім, що потрапляє в обсяг і сутність наступних параграфів.

1. Волоконно-оптичний датчик, що містить частину датчика Майкельсона і частина датчика Маха-Цендера, і оперативне з'єднання між ними, сконфігурований для можливості виявлення перешкод датчиком, датчик містить:
першу оптоволоконну частину другу оптоволоконну частина, що задають чутливої частини датчика, кожна поширює свою дію між відповідними ближнім і дальнім кінцями;
перший розгалужувач-об'єднувач, розташований поблизу від ближніх кінців першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини і сконфігурований для поділу вхідного світла між першою оптоволоконної частиною і другий оптоволоконної частиною;
об'єднувач, розташований поблизу від відповідних віддалених решт першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини;
перше влаштуй�тствующего першої оптоволоконної частини, і друге пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення фаз поляризації падаючого світла, відповідного другий оптоволоконної частини;
другий розгалужувач-об'єднувач, розташований поблизу від видаленого кінця першої оптоволоконної частини і сконфігурований для розділення світла від першої оптоволоконної частини до першого пристрою сполучення поляризації фаз і до об'єднувача;
третій розгалужувач-об'єднувач, розташований поблизу від видаленого кінця другої оптоволоконної частини і сконфігурований для розділення світла від першої оптоволоконної частини до другого пристрою сполучення поляризації фаз і до об'єднувача, в якому перший розгалужувач-об'єднувач додатково налаштований для комбінування світла, відбитого першим пристроєм сполучення поляризації фаз через першу оптоволоконну частина з допомогою світла, відбитого другим пристроєм сполучення поляризації фаз через другу оптоволоконну частина, і для комбінованого напряму світла в перший детектор,
при цьому третя оптоволоконна частина, що задає нечутливості частина датчика і має віддалений кінець, сконфігурований для прийому світла від об'єднан� датчик налаштований з умови, щоб перший оптичний сигнал, виявлений першим детектором, і другий оптичний сигнал, виявлений другим детектором, передавали достатньо інформації для оцінки місця розташування перешкод у чутливої частини датчика.

2. Волоконно-оптичний датчик з п. 1, який відрізняється тим, що датчик додатково налаштований для виявлення місця розташування перешкод, магнітуди перешкод або і того, і іншого.

3. Волоконно-оптичний датчик з п. 1, додатково містить:
перший детектор, сконфігурований для прийому світла, відбитого першим пристроєм сполучення поляризації фаз і другим пристроєм сполучення поляризації фаз;
другий детектор, сконфігурований для прийому світла від третьої оптоволоконної частини;
при цьому світло, що проходить через третю оптоволоконну частина, збуджує другий детектор незалежно від світла, відбитого першим або другим пристроєм сполучення поляризації фаз.

4. Волоконно-оптичний датчик з п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить скремблер поляризації, сконфігурований для зміни стану поляризації світла, поперемінно входить у першу і другу частини волоконно-оптичного датчика, так щоб підтримувати сооѸчающийся тим, що перша оптоволоконна частина, друга оптоволоконна частина третя оптоволоконна частина містять один пасивно переривчастий волоконно-оптичний кабель.

6. Волоконно-оптичний датчик з п. 5, який відрізняється тим, що близький кінець волоконно-оптичного кабелю (i) налаштований для з'єднання першого детектора з умови, щоб світло від першого роздільника-об'єднувача міг порушувати перший детектор, і (ii) налаштований для з'єднання другого детектора з умови, щоб світло від третьої оптоволоконної частини міг порушувати другий детектор.

7. Волоконно-оптичний датчик з п. 1, який відрізняється тим, що відповідна довжина кожної з першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частині знаходиться між приблизно 1 км і приблизно 65 км.

8. Волоконно-оптичний датчик з п. 5, який відрізняється тим, що довжина оптичного кабелю вимірюється між приблизно 1 км і приблизно 65 км.

9. Спосіб виявлення перешкод, використовуючи пасивно переривчастий волоконно-оптичний датчик, спосіб містить етапи, на яких:
подають світло у волоконно-оптичний датчик, який містить (i) першу оптоволоконну частину другу оптоволоконну частина, що задають чутливу частину так� оптоволоконні частини поширюють свою дію на відстань між відповідними ближніми і дальніми кінцями, (ii) перший розгалужувач-об'єднувач, розташований поруч з ближніми кінцями першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини і сконфігурований для поділу вхідного світла між першою оптоволоконної частиною і другий оптоволоконної частиною, (iii) об'єднувач, розташований поруч з відповідними віддаленими кінцями першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини і сконфігурований для комбінування світла від першої оптоволоконної частини зі світлом від другої оптоволоконної частини і для комбінованого напряму світла в третю оптоволоконну частина, та (iv) перший пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення фази поляризації падаючого світла, відповідного першої оптоволоконної частини, і друге пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення фази поляризації падаючого світла, відповідного другий оптоволоконної частини;
виявляють з допомогою першого детектора об'єднані першу і другу частини сигналу від світла, відбитого першим пристроєм сполучення поляризації фаз, і світла, відбитого другим пристроєм сполучення поляризацій фаз.
виявляють з допомогою другого детектора п�>�пределяют розташування перешкод на основі, принаймні частково, порівняння першої частини сигналу і другої частини сигналу.

10. Спосіб за п. 9, що відрізняється тим, що діяння з визначенням місця розташування перешкод містить етап, на якому отримують першу частину сигналу з комбінованих першої та другої частин сигналу.

11. Спосіб за п. 9, що відрізняється тим, що додатково містить етап, на якому визначають магнітуду перешкод частково на основі зсуву фази, виявленого першим детектором, другим детектором або обома детекторами.

12. Спосіб за п. 11, відрізняється тим, що дія щодо визначення магнітуди перешкод містить дія за певним рахунком інтерференційних смуг.

13. Спосіб за п. 11, відрізняється тим, що дія щодо визначення магнітуди перешкод містить етап, на якому певним чином об'єднують зсув фази.

14. Спосіб за п. 12, відрізняється тим, що дія щодо визначення магнітуди перешкод додатково містить певне об'єднання зсуву фази і усереднення магнітуди перешкод, які визначаються на підставі дії за певним рахунком інтерференційних смуг з магнітудою перешкод, визначених з об'єднання зсуву фази.

15. Система для відстеження, содержащаѲолоконную частину другу оптоволоконну частина, задають чутливої частини датчика, і третю оптоволоконну частина, задаючу нечутливості частина датчика, кожна перша, друга і третя оптоволоконні частини поширюють свою дію на відстань між відповідними ближніми і дальніми кінцями, (ii) перший розгалужувач-об'єднувач, розташований поруч з ближніми кінцями першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини ісконфігурований для поділу вхідного світла між першою оптоволоконної частиною і другий оптоволоконної частиною, (iii) об'єднувач, розташований поруч з відповідними віддаленими кінцями першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини і сконфігурований для комбінації світла від першої оптоволоконної частини зі світлом від другої оптоволоконної частини і для комбінованого напряму світла в третю оптоволоконну частина, та (iv) перший пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення поляризації фази падаючого світла, відповідного першої оптоволоконної частини, і друге пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення поляризації фази падаючого світла, відповідного другий оптоволоконної частини, в якій данала від світла, скомбінованого об'єднувачем і спрямованого в третю оптоволоконну частина, і для надання першої частини сигналу в комбінації з другою частиною сигналу світла, відбитого першим пристроєм сполучення поляризації фаз і світла, відбитого другим пристроєм сполучення поляризації фаз, з умови, щоб перший сигнал і комбіновані перший і другий передавали сигнали достатньо інформації для оцінки місця розташування перешкод для чутливої частини датчика, і в якому чутлива частина датчика настільки оперативно розташована поруч з областю відстеження, що може зазнавати перешкод області відстеження.

16. Система п. 15, відрізняється тим, що область відстеження містить одне або більше огорож, трубопроводів, залізниць, ліній зв'язку, конвеєрів, структур, з'єднаних з Землею, і периметрів.

17. Система п. 15, відрізняється тим, що додатково містить активну частину, оптично з'єднану з оптичним датчиком, в якому активна частина містить (i) джерело модульованого світла, сконфігурований для випромінювання світла в оптичний датчик; (ii) перший детектор, сконфігурований для виявлення комбінованих першого і другого сигналів;вого сигналу, в якому пасивно переривчастий чутливий оптичний датчик поширює свою дію від активної частини на відстань від 1 км до приблизно 65 км.

18. Система п. 15, додатково містить другий оптичний датчик, оптично поєднаний з активною частиною і розповсюджує свою дію від активної частини на відстань від 1 км до приблизно 65 км.

19. Система п. 18, відрізняється тим, що оптичні датчики визначають область і поширюють свою дію на відстань приблизно від 100 км до приблизно 130 км, на якому можуть бути виявлені перешкоди за допомогою одного або обох датчиків.

20. Машиночитаемий носій, що містить виконувані інструкції, які при виконанні викликають виконання пристроєм способу, що містить етапи, на яких:
подають світло у волоконно-оптичний датчик, який містить (i) першу оптоволоконну частину другу оптоволоконну частина, що задають чутливої частини датчика, і третю оптоволоконну частина, задаючу нечутливості частина датчика, кожна перша, друга і третя оптоволоконні частини поширюють свою дію на відстань між відповідними ближніми і дальніми концамивторой оптоволоконної частини і сконфігурований для поділу вхідного світла між першою оптоволоконної частиною і другий оптоволоконної частиною, (iii) об'єднувач, розташований поруч з відповідними віддаленими кінцями першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини і сконфігурований для комбінування світла від першої оптоволоконної частини зі світлом від другої оптоволоконної частини і для комбінованого напряму світла в третю оптоволоконну частина, та (iv) перший пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення фази поляризації падаючого світла, відповідного першої оптоволоконної частини, і друге пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення фази поляризації падаючого світла, відповідного другий оптоволоконної частини;
виявляють з допомогою першого детектора об'єднані першу і другу частини сигналу від світла, відбитого першим пристроєм сполучення поляризації фаз, і світла, відбитого другим пристроєм сполучення поляризації фаз;
виявляють з допомогою другого детектора першу частину сигналу від світла, об'єднаного об'єднувачем і спрямованого в третю оптоволоконну частина;
визначають місце розташування перешкод на основі, принаймні частково, порівняння першої частини сигналу і другої частини сигналу.

21. Машиночитаемий низвлекают першу частину сигналу з комбінованих першої та другої частин сигналу.

22. Машиночитаемий носій по п. 20, відрізняється тим, що спосіб додатково містить етап, на якому визначають магнітуду перешкод частково, на основі зсуву фази, виявленого першим детектором, другим детектором або обома.

23. Машиночитаемий носій по п. 22, відрізняється тим, що дія щодо визначення магнітуди перешкод містить дія за певним рахунком інтерференційних смуг.

24. Машиночитаемий носій по п. 22, відрізняється тим, що дія щодо визначення магнітуди перешкод містить об'єднання певним способом зсуву фази.

25. Машиночитаемий носій по п. 23, відрізняється тим, що дія щодо визначення магнітуди перешкод додатково містить певне об'єднання зсуву фази і усереднення магнітуди перешкод, які визначаються на підставі дії за певним рахунком інтерференційних смуг з магнітудою перешкод, визначених з об'єднання зсуву фази, рахунку інтерференційних смуг з магнітудою перешкод, визначених з об'єднання зсуву фази.

26. Спосіб створення волоконно-оптичного датчика, спосіб містить етапи, на яких:
надають першу оптоволоконну частину другу оптоволоконну частина, що задають чутливої частини датчика;
перебачено�ретья частини поширюють свою дію між відповідними ближніми і дальніми кінцями; і
оперативно з'єднують перший розгалужувач-об'єднувач з ближніми кінцями першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини, за умови, що перший розгалужувач-об'єднувач налаштований для поділу вхідного світла між першою оптоволоконної частиною і другий оптоволоконної частиною;
оперативно з'єднують об'єднувач з відповідними віддаленими кінцями першої оптоволоконної частини і другий оптоволоконної частини з умови, щоб об'єднувач був налаштований для комбінації першої оптоволоконної частини зі світлом від другої оптоволоконної частини і для направлення скомбінованого світла в третю оптоволоконну частина;
надають перший пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення фази поляризації падаючого світла з першої оптоволоконної частиною, і друге пристрій сполучення поляризації фаз, сконфігуроване для сполучення поляризації фаз падаючого світла, відповідного другий оптоволоконної частини, з умови, щоб датчик був налаштований для надання у відповідь на перешкоди для чутливої частини датчика, першої частини сигналу світла, скомбінованого об'єднувачем і спрямованого в третю оптоволонного першим пристроєм сполучення поляризації фаз і світла, відбитого другим пристроєм сполучення поляризації фаз, в якому перший сигнал і комбіновані перший і другий сигнали передають достатньо інформації для оцінки місця розташування перешкод у чутливої частини датчика.



 

Схожі патенти:

Спосіб багатоканального вимірювання зсуву довжини хвилі світла з використанням інтерферометра фабрі-перо

Винахід відноситься до області оптичних вимірювань і стосується способу багатоканального вимірювання зсуву довжини хвилі світла. Вимірювання здійснюються з використанням інтерферометра Фабрі-Перо. Світло джерел світла через коллимирующую систему направляють на інтерферометр Фабрі-Перо і з допомогою лінзи фокусують интерферометрическую картину на реєстраторі. При цьому на інтерферометр Фабрі-Перо направляють світло від декількох незалежних джерел світла, які висвітлюють різні області інтерферометричної картини, а потім у кожній області інтерферометричної картини компенсують розмиття интерферометрических кілець, викликане непаралельністю дзеркал інтерферометра, замінюючи на реєстраторі площину фокусу на площину, де промені всіх інтерференційних картин непараллельного інтерферометра Фабрі-Перо перетинаються, створюючи частковий псевдофокус. Технічний результат полягає в забезпеченні можливості одночасного вимірювання зміщень частоти випромінювання від різних незалежних джерел в одному каналі і підвищення різкості інтерференційних кілець з обох боків від центру интерферограмми. 3 іл.

Спосіб отримання интерферограмм у когерентному світлі

Винахід може бути використано для діагностики неоднорідностей в прозорих середовищах, в тому числі фізики горіння, експериментальної газовій динаміці, прикладної аеродинаміки, гідродинаміці. У способі хвильовий фронт поділяють по амплітуді і фазі на об'єктний хвильовий фронт нульового порядку дифракції і опорний хвильовий фронт першого порядку дифракції допомогою дифракційного елемента. Повертають площину дифракційного елемента об'єктний хвильовий фронт нульового порядку дифракції і опорний хвильовий фронт першого порядку дифракції. Після дифракційного елемента повернутий об'єктний хвильовий фронт нульового порядку дифракції в зворотному ході поширюється в напрямку опорного хвильового фронту першого порядку дифракції в зворотному ході, повернутий опорний хвильовий фронт першого порядку дифракції в зворотному ході поширюється в напрямку об'єктного хвильового фронту нульового порядку дифракції в зворотному ході, а интерферограмму спостерігають при накладенні об'єктного хвильового фронту нульового порядку дифракції і опорного хвильового фронту першого порядку дифракції при зворотному ході зазначених хвильових фронтів. Технічний результат - спрощення способу з

Спосіб вимірювання сигналу волоконно-оптичного интерферометрического фазового датчика

Винахід відноситься до області волоконної оптики і може бути використано у волоконно-оптичних фазових датчиках интерферометрического типу. При вимірюванні сигналу датчика в ступінчастий пилкоподібний модулюючий сигнал додають один стрибок напруги за період, амплітуда стрибка дорівнює амплітуді модулюючого сигналу, а тривалість становить половину тривалості однієї його ступені, причому стрибок напруги здійснюється в момент часу, що відповідає лінійному ділянці вихідної интерферометрического сигналу, отриманого за попередній період модулюючого сигналу. Технічним результатом є забезпечення стабілізації масштабного коефіцієнта модулятора і підвищена точність вимірювання интерферометрического сигналу. 3 іл.

Низкокогерентний інтерферометр з дифракційною хвилею порівняння і джерело двох сферичних еталонних хвиль для нього

Винахід відноситься до технічної фізики, зокрема до інструментів для дослідження та вимірювання оптичних елементів і систем. Низкокогерентний інтерферометр з дифракційною хвилею порівняння містить джерело низкокогерентного світла, дільника світла, до виходів якого підключені дві частини оптоволокна, функцію засобу для перенаправлення світла від досліджуваного об'єкта на реєстратор виконує основна площину корпусу джерела двох еталонних сферичних хвиль. Джерело двох еталонних сферичних хвиль включає два відрізка оптичного волокна, кінці яких виконані звуженими з металізованими до вершин скосами, при цьому другі кінці відрізків оптичного волокна жорстко закріплені в корпусі під кутом один до одного, вершини відрізків зафіксовані у вихідному отворі на основній площині корпусу і відстоять один від одного на відстані, порівнянному з діаметром серцевини оптичного волокна. При цьому корпус забезпечений кріпильними елементами, а функцію засобу для перенаправлення світла виконує основна площину корпусу. Технічний результат - підвищення точності вимірювань і надійності роботи інтерферометра, а також збільшення робочої апертури інтерферометра. 2 н. і 14 з.п. ф-л�

Цифровий голографічний мікроскоп

Винахід може бути використано в якості вимірювальної системи для неінвазивної експрес-діагностики багатокомпонентних біологічних середовищ для визначення вірусів, бактерій та інших мікроорганізмів. Мікроскоп містить джерело випромінювання, фокусуючий об'єктив, діафрагму і кювету для розміщення досліджуваного об'єкта, розташовані вздовж оптичної осі, матрицю фотоприймачів, електронно-обчислювальну систему, що включає блок обробки, програмне забезпечення ПК. Додатково до кювети введений фільтр для згладжування Гауссового розподілу пучка випромінювання та отримання рівномірного освітлення по перерізу пучка. Кювету має прозоре плоске вхідне вікно. Вихідне вікно кювети має форму півсфери радіусом, рівним відстані від вхідного до вихідного вікна кювети. Матриця фотоприймачів має форму півсфери, яка розташована паралельно вихідному вікна кювети, повторює його форму і жорстко з ним пов'язана. Технічний результат - збереження однакової світлосили по перерізу кювети і збільшення дозволу ЦГМ. 3 іл.

Пристрій для оптичної томографії (варіанти)

Винахід відноситься до оптичної когерентної томографії. У пристрої система (20) формування лінійного пучка світла містить полуцилиндрическую лінзу (21), збирає лінзу (22) і щілина (23) для реалізації спектральної оптичної когерентної томографії. Паралельний світловий пучок від джерела світла падає на поверхню напівциліндричною лінзи (21), а фокальна лінія напівциліндричною лінзи (21) розташована перед збирає лінзою (22). Збираюча лінза (22) має короткий фокус, в якому сходиться паралельна світлова складова, і довгий фокус, в якому сходиться расходящаяся світлова складова. Щілина (23) розташована між точкою короткого фокусу і точкою довгого фокуса. Технічний результат полягає в забезпеченні можливості отримання двовимірного зображення з високоякісним роздільною здатністю за короткий проміжок часу, без впливу будь-яких механічних переміщень. 3 н. і 6 з.п. ф-ли, 4 іл.

Волоконно-оптична вимірювальна система (варіанти)

Винахід відноситься до волоконно-оптичної вимірювальної техніки. Система містить широкосмуговий джерело випромінювання, оптичний розгалужувач на кілька каналів, циркулятор, оптичний приймач, оптоволоконний датчик, блок управління і обробки і перебудовується елемент. Перебудовується елемент згідно першого варіанту пристрою виконаний на основі електрооптичного модулятора, побудованого за схемою незбалансованого інтерферометра Маха-Цендера. Перебудовується елемент згідно другого варіанту містить циркулятор та електрооптичний перебудовується фільтр. Перебудовувані елементи виконані на основі електрооптичного кристала типу ніобіту літію або танталата літію. Технічний результат - підвищення надійності та швидкості вимірювання, спрощення пристрою за рахунок виключення механічно рухаються частин. 2 н.п. ф-ли, 2 іл.

Інтерферометр для контролю телескопічних систем і об'єктивів

Інтерферометр містить монохроматичне джерело світла і послідовно встановлені афокальную систему для формування розширеного паралельного пучка світлових променів, розділову плоскопаралельну пластину, орієнтовану під кутом до паралельного пучка світлових променів, перше плоске дзеркало з відбиваючим покриттям, зверненим до розділової плоскопараллельной пластині, і встановлений з можливістю зміни кута нахилу до паралельного пучка світлових променів, що пройшов розділову плоскопаралельну пластину, друге плоске дзеркало, встановлене з можливістю зміни кута нахилу і блок реєстрації, встановлений в пучок світлових променів, відбитому послідовно від першого плоского дзеркала і розділової плоскопараллельной пластини, і містить фокусуючий об'єктив і фотоприйомний пристрій. Друге плоске дзеркало встановлено між афокальной системою і розділової плоскопараллельной пластиною, його відбиваюче покриття виконано слабопропускающим і звернено до отражающему покриттю першого плоского дзеркала. Технічний результат - підвищення точності контролю фокусування і залишкових хвильових аберацій телескопічних систем і �го або об'єктив. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.

Скануючий интерференционное пристрій у вигляді двухзеркального інтерферометра фабрі-перо

Скануючий интерференционное пристрій містить підкладки з дзеркальним покриттям з регулюванням положення за допомогою п'єзоелемента, підключеного до джерела змінної напруги. Поверхні підкладок дзеркал інтерферометра між собою з'єднані з допомогою прозорого пружного суцільного або острівкового рівномірної товщини шару з утворенням механічного осцилятора, що має частоту власних коливань, близьку до частоті змінної напруги. Модуль Юнга пружного шару менше, ніж підкладок. П'єзоелементом може бути одна з підкладок. В якості прозорого матеріалу пружного шару можуть використовуватися напівтверді, м'які і еластичні форми полімеру, в тому числі, поліімід, поліетилен, фоторезист, кремнійорганічний каучук. Оптична товщина пружного шару дорівнює половині або повній довжині хвилі модульованого випромінювання. Товщини складових частин осцилятора багато менше довжини пружної хвилі в ньому. По товщині осцилятора може укладатися ціле число половин довжини пружної хвилі в ньому, а по товщині підкладки - непарне число чвертей довжини пружної хвилі. Технічний результат - збільшення глибини модуляції інтерферометра, швидкодії та апертури. 5 з.п. ф-ли, 3 іл.

Перебудовується інтерферометр фабрі-перо

Винахід може бути використаний для швидкої перебудови або сканування спектра пропускання або відбиття випромінювання в сенсорних і спектральних системах. Інтерферометр містить корпус, виконаний у вигляді двох встановлених перпендикулярно до оптичної осі фланців з осьовими наскрізними отворами, і двухзеркальний резонатор, розташований в отворах фланців, кожне дзеркало якого закріплено на відповідному фланці з допомогою п'єзоелектричного елемента. Фланці з'єднані між собою вузлом кріплення. Висновки п'єзоелектричних елементів пов'язані з входом контрольного блоку і виходом генератора, вихід контрольного блоку пов'язаний з керуючим входом генератора. Кріплення дзеркал до торців п'єзоелектричних елементів виконані з можливістю розміщення між периферійними ділянками дзеркал, що не беруть участь в багаторазовому відбитті світла, плоскопараллельной пластини, товщина якої лежить у межах зміни зазору між дзеркалами, забезпечуваного робочим ходом п'єзоелектричних елементів. Технічний результат - спрощення виготовлення та юстування інтерферометра, забезпечення стабільності та функціональної гнучкості роботи в автоматизованих системах. 7 з.п. ф-
Up!