4.6. Поляризационные оэп

При прохождении через оптические среды состояние поляризации излучения может меняться, причем это изменение зависит от внешнего воздействия на оптическую среду магнитного и электрического полей, давления и т. п. Состояние поляризации может изменяться в результате индуцированного вращения эллипсоида поляризации излучения или индуцированного двулучепреломления. Указанные зависимости являются основой для построения поляризационных датчиков (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Классификация поляризационных датчиков

Поляризационные датчики отличаются от амплитудных и интерферометрических наличием поляризаторов и анализаторов. Эти элементы, как правило, должны устанавливаться в месте получения первичной информации, что связано с возможной деполяризацией излучения или дополнительным двулучепреломлением, которое могут внести подводящие и отводящие волоконные световоды. Такое расположение поляризаторов, выполняемых обычно на основе органических пленок, существенно ограничивает область применения поляризационных датчиков, снижает верхний предел рабочих температур до 50 – 60° С. Использование скрещенных поляризатора и анализатора, располагаемых последовательно по световому лучу, вызывает значительные потери в оптической системе и уменьшает регистрируемую фотоприемником мощность примерно на два порядка, что в свою очередь с учетом малости мощностей используемых обычно в ВОД источников излучения приводит к уменьшению динамического диапазона поляризационных датчиков.

Поляризационно-вращательные датчики пригодны для регистрации напряженности магнитного и электрического полей, температуры, однако обладают меньшей чувствительностью, чем поляризационные датчики с индуцированным двулучепреломлением. Датчики с индуцированным двулучепреломлением помимо указанных применений можно использовать для регистрации ряда механических воздействий (усилия, давления, перемещения). В последнем случае оптические материалы используются как конструкционные, воспринимающие внешнее механическое воздействие, что устанавливает дополнительные требования к ним по механической прочности.

Таким образом, как показывает проведенный анализ, практически все наиболее распространенные нерегулярности нашли применение в световодных ОЭП. Однако, как видно из изложенного, возможности последних в приложении к ОЭП еще далеко не исчерпаны. Целенаправленные исследования различных нерегулярностей и разработки измерителей на их основе позволят создать широкую гамму новых световодных ОЭП. Кроме этого многофункциональность зависимостей характеристик нерегулярностей от различных возмущений позволяет предвидеть их широкое применение не только в ОЭП, но и, например, в технологических процессах вытяжки самих световодов (контроль параметров) или в различного рода устройствах (оптические реле, дефлекторы, устройства ввода и вывода и т. д.).

Рассмотренные в главе амплитудные оптические и волоконно-оптические датчики в силу своей простоты и подготовленности элементной базы вполне доступны для промышленного внедрения.

Амплитудные датчики на основе модуляции излучения переменным коэффициентом поглощения среды отличаются простотой конструкции, в которой отсутствуют механически перемещающиеся части, область применения этой схемы модуляции ограничена лишь измерением температуры, дозы радиации, напряженности электрического поля. Это обусловлено отсутствием материалов, эффективно изменяющих свое поглощение при других физических воздействиях.

Датчики на основе нарушения полного внутреннего отражения обладают высокой чувствительностью, позволяют использовать однократное отражение, что в значительной степени уменьшает габариты устройства. Как и в предыдущем случае, недостатком их является наличие механической системы. Область применения в основном ограничена измерением давления, перемещения, усилия.

Датчики на основе управляемой связи волноводов обладают высокой чувствительностью, хорошими массогабаритными показателями. Отсутствие механической системы является существенным достоинством этих датчиков, однако технология их изготовления достаточно сложна.