Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
8 (800) 775-38-88
Бесплатно по РФ
Санкт-Петербург
    Напишите нам, мы онлайн
    ru en
    Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
    Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
    Товар добавлен в корзину
    Перейти в корзину
    Обзор системы геометрии волокна от Arden Photonics

    Обзор системы геометрии волокна от Arden Photonics

    09.11.2021
    85
    Поделитеcь новостью:

    Система геометрии волокна Arden FGC-GS

    1. Общее описание системы

    FGC-GS (Fiber Geometry System) – система для измерения геометрии оптического волокна диаметром до 1000 мкм. FGC-GS анализирует геометрические размеры поперечного сечения торца тестируемого волокна с использованием высокоскоростной обработки видео и изображений. Система FGC-G состоит из двух основных частей: оптического модуля и программного интерфейса (рис. 1). Оптический модуль поддерживает два режима сканирования волокна: отражение (Reflection) и пропускание (Transmission). 

    Рисунок 1 – Вид система FGC-GS.jpg

    Рисунок 1 – Вид система FGC-GS


    Программное обеспечение системы FGC позволяет управлять режимами сканирования волокна, что предоставляет возможность пользователю быстро и легко получать измерения геометрии сердцевины и оболочки, включая диаметр, некруглость и концентричность. В программный пакет заранее загружены все параметры стандартных оптических волокон, что позволяет ускорить время измерения, а также пользователю доступна возможность создания новых режимов измерения. 


    Предложенные товары
    Раздел
    Измерители профиля и геометрии готовых оптических волокон
    • Макс. поле зрения : 1200 мкм
    • Метод измерения геометрии волокна :  в темном поле 
    • Диаметр сердцевины : < 0.1 мкм (MM)
    • Диаметр оболочки : < 0.25 мкм (MM)
    • Концентричность "серцевина/оболочка" :   < 0.15 мкм (MM)


        2.  Комплектность оборудования

    В стандартный комплект оборудования входит (рис. 2):

    • FGC-GS оптический модуль;
    • Источник питания 15 В;
    • Сетевой шнур для источника питания;
    • Столик для измерения волокна;
    • Ножки для столика;
    • Источник дополнительного освещения для волокна, сохраняющее состояние поляризации – PMI;
    • Образец волокна;
    • Микро системный блок (микроПК);
    • Сетевой шнур для микроПК;
    • Питание для микроПК;
    • Клавиатура;
    • Компьютерная мышь;
    • Адаптер DisplayPort VGA;
    • Спецификация и инструкция по первому запуску в распечатанном виде;
    • Флеш-карта;
    • Держатели для оптического волокна (приобретаются отдельно, опционально для пользователя).


    Рисунок 2 – Комплектность системы FGC-GS.jpg

    Рисунок 2 – Комплектность системы FGC-GS


    Монитор необходимо устанавливать самостоятельно. Монитор подключается к компьютеру через адаптер DisplayPort VGA (входит в комплект) и VGA кабеля монитора (не входит в комплект). 
    На флеш-карте пользователю доступно программное обеспечение для установки на другой компьютер или ноутбук, а также инструкции в цифровом виде.

    Стоит отметить, что держатели для оптического волокна от Arden Photonics адаптированы под держатели от Fujikura, следовательно, ими также можно пользоваться для измерения геометрии волокна в системе FGC-GS.

    3.  Оптический модуль

    Оптический модуль работает на основе метода темного поля (Darkfield), который позволяет анализировать геометрические размеры поперечного сечения на конце тестируемого волокна с использованием высокоскоростной обработки данных.
    Оптический модуль имеет два входа для оптического волокна с держателями (рис. 3). Левый вход отвечает за способность волокна отражать излучение (Reflection), а правый за способность пропускать излучение (Transmission) (для измерения геометрии сердцевины и оболочки). Правый вход также отвечает за измерение оптических волокон сохраняющие состояние поляризации посредством дополнительного источника освещения (рис. 4).  

    Рисунок 3 – Входы Reflection и Transmission на оптической системе.jpg

    Рисунок 3 – Входы Reflection и Transmission на оптической системе


    Рисунок 4 – Дополнительный источник освещения PMI.jpg

    Рисунок 4 – Дополнительный источник освещения PMI


    Технические параметры воспроизводимости системы FGC-GS представлены в таблице 1.

    Таблица 1 – Технические параметры измерения системы

    Повторяемость  Значение
     Диаметр сердцевины, мкм      < 0.1
     Диаметр оболочки, мкм      < 0.15
     Некруглость сердцевины, %      < 0.1
     Некруглость оболочки, %      < 0.1
     Концентричность сердцевины и оболочки, мкм      < 0.15


    На задней панели оптической системы размещены все входы для подключения питания, компьютера и дополнительного освещения PMI (рис. 5).

    Рисунок 5 – Задняя панель FGC.jpg

    Рисунок 5 – Задняя панель FGC


    PMI источник можно подключить к системе для постоянной работы, сам источник включается когда в программном обеспечении задается измерение волокна, сохраняющее сохранение поляризации. Важно отметить, что в данной конфигурации система способна измерять только волокна типа «Panda». Производители работают над тем, чтобы система могла измерять волокна, сохраняющие поляризацию, другой конструкции. Эта возможность появится в следующей версии.  

    4. Принцип работы FGC-GS

    Для получения качественной стыковки и дальнейшей сварки оптических волокон всегда необходимо учитывать параметры этих волокон. В зависимости от применения, недопустимо делать сварку двух волокон с разными диаметрами или неконцентричностью одного из них (рис. 6). Это приведет к высоким потерям на самой сварке, а также при использовании в дальнейшем. 

    Рисунок 6 – Причины высоких потерь при сварке волокон.jpg

    Рисунок 6 – Причины высоких потерь при сварке волокон


    Для получения точных параметров волокна всегда необходимо прописывать его геометрические параметры в паспорте. Система FGC позволяет быстро и качественно провести измерения волокна и получить такие параметры волокна как:

    • Диаметр сердцевины;
    • Диаметр оболочки;
    • Некруглость сердцевины;
    • Некруглость оболочки;
    • Концентричность сердцевины и оболочки. 

    В данной оптической системе используется эталонный метод измерений (reference test method – RTM), основанный на установленных стандартах IEC-60793-1-20 и ГОСТ Р МЭК 60793-1-20-2012. Система FGC-G анализирует геометрические размеры сканируя поперечное сечение торца тестируемого волокна с использованием высокоскоростной обработки данных.

    Эталонный метод измерений основан на преломлении излучения в ближнем поле. В основе метода RTM лежит метод темного поля (darkfield), который и определяет геометрические параметры исследуемого объекта.

    Метод темного поля – один из методов оптической и электронной микроскопии, облегчающий исследование прозрачных микрообъектов, в нашем случае оптических волокон. Принцип данного метода состоит в том, что свет нулевого порядка дифракции не участвует в формировании изображения (рис. 7).

    Рисунок 7 – Общий принцип метода темного поля.jpg


    Рисунок 7 – Общий принцип метода темного поля


    При использовании метода темного поля, объект освещается полым световым конусом, апертура которого больше, чем апертура объектива, таким образом, входной зрачок микрообъектива оказывается в области геометрической тени и, прошедший без преломления, свет не попадает в объектив. Неоднородности образца рассеивают свет, и этот рассеянный свет формирует изображение исследуемого образца.

    Внутри оптического модуля FGC есть два источника света: светоизлучающий диод (LED) высокой яркости (зеленого диапазона), который используется в режиме «Reflection» для освещения тестируемого торца волокна с левой стороны, и внутренний источник излучения на 525 нм, выход которого передается по волокну для измерения сердцевины в режиме «Transmission». Источник излучения когерентный и его особенность заключается в том, что в поперечной магнитной моде выходного излучения отсутствуют внешние электрические и магнитные поля (т.е. E=0, H=0).

    Преимуществом системы FGC является способность просканировать торец в режиме реального времени и отобразить профиль показателя преломления волокна (рис. 8). Полученный профиль качественный, но не количественный, то есть получив изображение профиля показателя преломления можно сравнить данные с заготовки для этого волокна. Но индексы показателя преломления программное обеспечение не способно рассчитать, программа рассчитывает лишь интенсивность профиля показателя преломления. В ближайшее время производитель выведет на рынок прибор для измерения показателя преломления оптических волокон. 

    Рисунок 8 – Интенсивность профиля показателя преломления одномодового ступенчатого оптического волокна.jpg
    Рисунок 8 – Интенсивность профиля показателя преломления одномодового ступенчатого оптического волокна


    Согласно ГОСТ Р МЭК 60793-2-10-2018 и ГОСТ Р МЭК 60796-2-60-2017 измеряемый образец волокна должен быть не более двух метров. Так как длина волокна влияет на измерения геометрических параметров волокна, то необходимо соблюдать стандарты измерения. Когда все измерения происходят при одних условиях полученные результаты можно сравнивать, а также эти результаты будут повторяемы.
    Система FGC представляет собой более универсальную систему измерения геометрических параметров волокна. Благодаря оптимизированным методам измерения и уникальному программному обеспечению FGC способен измерять такие волокна как:

    • волокна, имеющие двойную и тройную оболочку;
    • некруглые волокна: правильный многоугольник, максимальное количество углов не должно превышать 8;
    • без оболочечные волокна, измерению подлежит только сердцевина такого волокна;
    • коннекторы, внутри которых установлено волокно;
    • высококонтрастные волокна, с яркой сердцевиной;
    • многожильные волокна, количество жил от 4 до 7;
    • волокна, сохраняющие состояние поляризации конструкции Panda.
    5.  Примеры измерения оптического волокна

    В качестве примеров получены измерения некоторых оптических волокон разной геометрии.

    1. Транспортное многомодовое оптическое волокно 200/220 мкм (рис. 9).

    Рисунок 9 – Измерение многомодового волокна 200, 220 мкм.jpg

    Рисунок 9 – Измерение многомодового волокна 200/220 мкм


    Как видно из рисунка 9 программное обеспечение визуально разделено на четыре области:

    • меню и настройки располагаются сверху вдоль всего программного обеспечения;
    • далее экран разделен на две части: слева располагается окно визуализации торца оптического волокна;
    • справа сперва располагается табличная область с параметрами измерения;
    • а ниже интенсивность профиля показателя преломления.

    Программное обеспечение сохраняет результаты измерений в формате текстового документа или excel, если на компьютер установлена лицензионная версия пакета Microsoft Office.

    Для волокна 200/220 мкм результаты измерения представлены в формате текстового документа (рис. 10). 

    Рисунок 10 –Результаты измерения волокна 200, 220 мкм.jpg

    Рисунок 10 –Результаты измерения волокна 200/220 мкм


    2. Транспортное многомодовое оптическое волокно 105/125 мкм (рис. 11).

    Рисунок 11 –Результаты измерения волокна 105, 125 мкм.jpg

    Рисунок 11 –Результаты измерения волокна 105/125 мкм

    Для качественного измерения параметров волокна важно, чтобы торец был без сколов и мусора и сколот перпендикулярно, угол скола не должен превышать 1 °.

    3. Транспортное одномодовое оптическое волокно 10/125 мкм (рис. 12).

    Рисунок 12 –Результаты измерения волокна 10, 125 мкм.jpg

    Рисунок 12 –Результаты измерения волокна 10/125 мкм


    Важно отметить, что ориентироваться на график интенсивности профиля показателя преломления при измерении не стоит, так как программа рассчитывает данные вне зависимости от полученного графика. На рисунке 12 видно, что интенсивность профиля показана без сердцевины, однако все измерения проведены корректно. На рисунке 13 можно увидеть интенсивность профиля с сердцевиной, при увеличенном освещении торца волокна.

    Рисунок 13 –Результаты измерения волокна 105, 125 мкм.jpg

    Рисунок 13 –Результаты измерения волокна 105/125 мкм


    4. Транспортное многомодовое оптическое волокно 20/400 мкм (рис. 14).

    Рисунок 14 –Результаты измерения волокна 20, 400 мкм.jpg

    Рисунок 14 –Результаты измерения волокна 20/400 мкм


    Программное обеспечение имеет дополнительные инструменты для определения поля обзора торца, таким образом можно определять измеряемую область.

    5.  Активное одномодовое оптическое волокно 7/125 мкм (рис. 15).

    Рисунок 15 –Результаты измерения активного одномодового волокна 7, 125 мкм.jpg

    Рисунок 15 –Результаты измерения активного одномодового волокна 7/125 мкм


    Используя функцию «Transmission» (пропускания) программа проводит измерения параметров сердцевины волокна. При измерении сердцевины поле торца становится синего цвета (цвет можно изменить в настройках), а сердцевина засвечивается, тем самым происходит измерение.

    6. Активное многомодовое оптическое волокно 10/125 мкм (рис. 16).

    Рисунок 16 –Результаты измерения активного многомодового волокна 10, 125 мкм.jpg

    Рисунок 16 –Результаты измерения активного многомодового волокна 10/125 мкм


    Программное обеспечение Arden FGC оптимизировано для измерения некруглых оптических волокон. При необходимости измерения активных волокон с разной геометрией, в данном случае восьмигранник, программа дополнительно рассчитывает расстояние от сердцевины до угла восьмигранника. При получении большого количества данных график с интенсивностью профиля показателя преломления скрывается, но его можно дополнительно развернуть (рис. 17).

    Рисунок 17 –График интенсивности профиля показателя преломления активного многомодового волокна 10, 125 мкм.jpg

    Рисунок 17 –График интенсивности профиля показателя преломления активного многомодового волокна 10/125 мкм


    Для активных волокон характерно изготовление сердцевины с пониженным показателем преломления, он не равен показателю преломлению кварца, однако близок к нему. Для данных измерений необходимо учитывать, что распространение излучения может идти и по оболочке, и в настройках указать наличие яркой оболочки (рис. 18).

    Рисунок 18 –Настройка яркой оболочки.jpg

    Рисунок 18 –Настройка яркой оболочки


    7. Активное оптическое волокно 20/400 мкм (рис. 19).

    Рисунок 19 – Результаты измерения активного многомодового волокна 20, 400 мкм.jpg

    Рисунок 19 – Результаты измерения активного многомодового волокна 20/400 мкм


    В данном случае в поле обзора торца можно увидеть, что весь торец засветило и визуально сердцевину обнаружить невозможно, следовательно, указав в настройках яркую оболочку можно получить корректные результаты и рисунок торца (рис. 20).

    Рисунок 20 – Торец активного многомодового волокна 20, 400 мкм.jpg

    Рисунок 20 – Торец активного многомодового волокна 20/400 мкм


    8. Волокно, сохраняющее состояние поляризации типа «Panda» 10/125 мкм (рис. 21).

    Рисунок 21 – Результаты измерения волокна типа «Panda» 10, 125 мкм.jpg

    Рисунок 21 – Результаты измерения волокна типа «Panda» 10/125 мкм


    Для измерения волокна типа «Panda» необходимо иметь дополнительный источник освещения, который помогает обнаружить напрягающие стержни. При отсутствии такого источника торец волокна будет выглядеть как простое волокно, с сердцевиной (рис. 22) и программа не сможет обнаружить стержни. 

    Рисунок 22 – Вид торца волокна типа «Panda» 10, 125 мкм - без дополнительно освещения, с дополнительным освещением.jpg

    Рисунок 22 – Вид торца волокна типа «Panda» 10/125 мкм: без дополнительно освещения; с дополнительным освещением


    9. Волокно, сохраняющее состояние поляризации типа «Panda» 20/400 мкм (рис. 23).

    Рисунок 23 – Торец волокна типа «Panda» 20, 400 мкм и график интенсивности.jpg

    Рисунок 23 – Торец волокна типа «Panda» 20/400 мкм и график интенсивности


    На рисунке 24 представлены результаты измерений волокна типа «Panda» 20/400 мкм.

    Рисунок 24 – Результаты измерения волокна типа «Panda» 20, 400 мкм.jpg

    Рисунок 24 – Результаты измерения волокна типа «Panda» 20/400 мкм


    Система FGC-GS способна измерять и толстые волокна, сохраняющие состояние поляризации. Дополнительный источник освещения засвечивает стержни не напрямую, а через боковую поверхность волокна, благодаря чему их можно обнаружить на экране.

    Таким образом, система FGC-GS является комплексным решением для измерения оптического волокна разной геометрии и диаметром до 1000 мкм. Оптическая система в комплексе с программным управлением позволяет быстро и качественно измерить геометрические параметры оптического волокна, а также имеет возможность измерения дополнительных параметров для нестандартных оптических волокон.



    При наличии дополнительных вопросов – просим обратиться к инженерам АО «ЛЛС».


    Понравилось?
    Обязательно поделитесь статьей в социальных сетях!
    Связаться с инженером Бесплатный звонок