8 Faseroptische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdrillung gleichmäßig über die Lange
der optischen Faser (17) verteilt ist
Die Erfindung betrifft eine faseroptische Anordnung
zur Messung der Starke eines elektrischen Stromes nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs
Das Prinzip, nach dem solche faseroptische Anordnungen aufgebaut sind und arbeiten, ist das folgende:
Eine optische Faser ist in einer oder mehreren Windungen
um einen stromführenden Leiter herumgelegt, derart, daß mindestens Komponenten des von dem in
dem Leiter fließenden Stroms erzeugten, den Leiter umgebenden Magnetfeldes in Richtung der optischen
Faser verlaufen In die Faser wird monochromatisches Licht mit einem definierten Polansationszustand eingekoppelt
Die optische Faser ist entweder eine sogenannte
Monomodefaser oder eine in der Grundmode betriebene Multimodefaser Ein sich in Längsrichtung
der Faser ausbreitender Lichtstrom kann daher durch zwei zueinander orthogonal polarisierte Lichtstrome
beschrieben werden Durch das stromproportionale Magnetfeld erfahrt das sich in der Faser ausbreitende
Licht aufgrund des bekannten Faraday-Effekts eine Drehung seiner Polarisationsebene Diese Drehung ist
der Lange des dem Magnetfeld ausgesetzten Lichtweges und der Starke der in Ausbreitungsrichtung des Lichtstromes
wirksamen Magnetfeldkomponenten proportional und somit ein Maß fur die Stromstarke in dem
elektrischen Leiter Die Drehung kann mittels eines Analysator- und diesem nachgeschalteten photoelektrischen
Detektorsystems erfaßt werden, da mit der Anderung des Polansationszustandes eine Änderung des
Ausgangssignals des photoelektrischen Detektorsystems verbunden ist Beispielsweise kann man die beiden
Lichtstrome orthogonalen Polansationszustandes mittels eines Wollaston-Pnsmas oder einer äquivalenten
Anordnung voneinander trennen und räumlich getrennt voneinander angeordneten Detektoren zufuhren, deren
Ausgangsspannungen V1 = B cos Φ und V2 = B sin Φ
sind, wenn B die Lichtintensität und Φ die Lage der
Polarisationsebene relativ zur Achse des Wollaston-Prismas ist Eine die Spannungen V1 und V2 verarbeitende
Auswertungselektronik kann dann ein der Änderung des Azimuths Φ und damit dem zu messenden
Strom proportionales Ausgangssignal erzeugen
Die apparative Realisierung dieses an sich einfachen
Konzepts ist jedoch zum einen deshalb schwierig, weil
reale optische Fasern, insbesonder Festkernfasern eine
lineare Eigen-Doppelbrechung aufweisen, die daraus
resultiert, daß solche Fasern zumindest nicht über ihre
volle Lange mit einem ideal kreisrunden Querschnitt hergestellt werden können und es fertigungstechnisch
auch schwierig ist, völlig spannungsfreie optische Fasern
herzustellen Diese Eigen-Doppelbrechung, die in Verbindung
mit dem sich als Rotations-Doppelbrechung
aH, äußernden Faraday-Effekt zu einer elliptischen
so Doppelbrechung fuhrt, kann allenfalls dann hingenommen werden, wenn der Einfluß der linearen Eigen-Doppelbrechung
&bgr; über die Lange / der Faser genügend
klein ist, etwa dann, wenn &igr; ßl <///2 ist
Es ist fur Anordnungen der eingangs genannen Art
bekannt (DE-AS 24 45 369), Flussig-Kern-Fasern zu verwenden, die einen Festkorpermantel und einen Flussig-Kern
haben Solche Flussig-Kern-Fasern sind einerseits mit geringen Abweichungen ihres Querschnitts von
der idealen Kreisform herstellbar und zeigen auch keine Spannungs-Doppelbrechung, weil eine solche in der
Flüssigkeit, die den Kern bildet, nicht auftreten kann
Flussig-Kern-Fasern sind jedoch nicht nur aufwendig in
der Herstellung, sondern auch umständlich in der Handhabung, da sie spezielle Vorkehrungen dafür
erfordern, daß die den Kern bildende Flüssigkeit nicht
auslaufen kann
Da die durch den Faraday-Effekt bedingte Rotation der Polarisationsebene des Meßhchts der Lange des
dem Magnetfeld ausgesetzten Lichtweges proportional ist, ist man bei Strom-Meßanordnungen der eingangs
genannten Art aus Gründen der Meßgenauigkeit bestrebt, möglichst große Lichtwege in dem vom zu
messenden Strom erzeugten Magnetfeld zu realisieren Hierzu bietet sich an, eine den Lichtweg markierende
optische Faser in einer Vielzahl von unmittelbar benachbarten Windungen um einen den zu messenden
Strom fuhrenden Leiter herum zu verlegen, unter dem Gesichtspunkt der bestmöglichen Ausnutzung des wirksamen
Magnetfeldes ist dann die zweckmäßigste Anordnung
der Faser derjenige, bei der sie in möglichst engen
Wendungen in Richtung des den stromführenden Leiter umgebenden Magnetfeldes verlegt ist
Durch eine solche spulenformige Anordnung der
optischen Faser wird dieser aber, bedingt durch die mit
der Biegung verbundenen Querschnittsveranderung, wieder eine erhebliche lineare Doppelbrechung aufgeprägt,
die die Wirkung des Faraday-Effekts herabgesetzt und in ungunstigen Fallen dazu fuhren kann,
daß der stromproportionale Faraday-Effekt nicht mehr meßbar bzw eindeutig erkennbar ist
Zwar ist es in Verbindung mit Flussig-Kern-Fasern
(Applied Optics, Mai 1977, Bd 16, Nr 5, S 1315 ff) bekannt, diese Biegungs-Doppelbrechung durch spezielle
Windungsformen der optischen Faser weitgehend zu kompensieren Die fur eine Anwendung zur Strommessung
relativ gunstigste dieser Windungsformen ist eine schmetterhngsformige Wicklung der Faser, bei der
jeweils eine oder mehrere Windungen abwechselnd in aufeinander senkrecht stehenden Ebenen der Faser verlegt
sind
Nachteilig an dieser Schmetterlingswicklung ist aber,
daß sich dadurch nur die Biegungsdoppelbrechung
kompensieren laßt, nicht aber auch die Eigen-Doppelbrechung,
so daß diese Windungsform allenfalls dann geeignet ist, wenn man von vornherein Fasern mit sehr
geringer Eigen-Doppelbrechung hat Nachteilig ist weiter,
daß der Raumbedarf der Schmetterlingswicklung in Längsrichtung des Leiters, der mindest gleich dem &lgr;/&Idigr;-fachen
Windungsdurchmesser ist, verhältnismäßig groß
ist und daß - bedingt durch diese Anordnung - auch das Magnetfeld des durch den Leiter fließenden Stromes
nicht mit seiner vollen Starke in Richtung der Faser
wirkt, sondern nur mit einer Komponente
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine faseroptische
Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der störende Einfluß der Eigen- und/oder
Biegungs-Doppelbrechung der Faser unabhängig von der Windungsgeometrie mindestens so weit eliminiert
ist, daß mit Hilfe des Faraday-Effektes eine hinreichend
genaue Strommessung möglich ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelost
Hierdurch werden zumindeste folgende Vorteile erzielt
Die Wirkung der mit einem Mindestbetrag vorhandenen
Zirkularen Doppelbrechung &agr;&tgr; besteht dann, daß
jetzt die insgesamt vorhandene lineare Doppelbrechung &bgr; nur noch als eine Störung an der insgesamt vorhandenen
Zirkularen Doppelbrechung zu betrachten ist, so daß sie den Faraday-Effekt nicht mehr nennenswert
beeinflußt, der somit voll wirksam werden kann Je starker diese zirkuläre Doppelbrechung ausgeprägt ist,
um so mehr wird der Einfluß der linearen Doppelbrechung, die ansonsten die durch den Faraday-Effekt
induzierte zirkuläre Doppelbrechung überdecken konnte, zurückgedrängt, wobei es fur den praktischen
Anwendungsfall durchaus schon ausreichend sein kann, wenn die zirkuläre Doppelbrechung betragsmaßig in
der Größenordnung der insgesamt vorhandenen hnearen Doppelbrechung hegt Da ein konstanter Betrag an
zirkularer Doppelbrechung vorgesehen ist, stört diese
bei der Messung des sich in einer variablen, weil stromproportionalen,
Zirkularen Doppelbrechung äußernden Faraday-Effekts nicht
&iacgr;&ogr; Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung wird
die erforderliche zirkuläre Doppelbrechung dadurch erreicht, daß der Kern der optischen Faser aus optisch
aktivem kristallinem Material besteht, dessen optische Achse in Richtung der Faserachse verlauft
Die erfindungsgemaße Anordnung kann gemäß einer
alternativen Ausfuhrungsform der Erfindung auch mit Hilfe einer Flussig-Faser realisiert werden, in dem man
als Kemflussigkeit eine optisch aktive Flüssigkeit verwendet
oder eine optisch inaktive Flüssigkeit, der eine
optische aktive Flüssigkeit beigemischt ist Selbstverständlich
kann auch eine Losung eines optisch aktiven Festkorpermaterials verwendet werden In den beiden
letztgenannten Fallen hat man dann die Möglichkeit, den Betrag der zirkulären Doppelbrechung in weiten
Grenzen zu variieren
Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 wird bei Verwendung
einer Festkernfaser die zirkuläre Doppelbrechung durch Verdrillung der optischen Faser erzielt
Auch hier kann der vorgegebene Betrag der zirkulären
Doppelbrechung durch den gewählten Verdnllungsgrad auf einfache Weise varinert werden Diese Art der
Erzeugung der zirkulären Doppelbrechung hat den Vorteil einer besonders geringen Temperaturempfindhchkeit
Da die solchermaßen vorgegebene zirkuläre Doppelbrechung
der optischen Faser unabhängig von der Windungsgeometrie zu dem gewünschten Ergebnis
fuhrt, wenn man die im Anspruch 1 angegebene Bemessungsregel,
die in den Unteranspruchen 5 und 6 fur
spezielle Anwendungsbeispiele naher spezifiziert ist, beachtet, ist es auch möglich, die optische Faser mit der
im Anspruch 7 angegebenen Anordnung zu verlegen, die sowohl unter dem Gesichtpunkt einer besonders
raumsparenden Anordnung als auch im Hinblick auf die
wirksamste Ausnutzung des den stromführenden Leiter umgebenden Magnetfeldes optimal ist
Da es fur die zweckgerechte Funktion der erfindungsgemaßen
faseroptischen Anordnung in erster Linie nur darauf ankommt, daß die durch die Eigen-Doppebrechung
bewirkten Polarisatnonsanderungen nicht zu weit
anwachsen, genügt es im Prinzip, wenn die optische
Faser zur Erzielung der zirkulären Doppelbrechung nur auf Teilen ihrer Lange verdrillt ist Sowohl aus Gründen
der mechanischen Stabilität als auch, wie sich in praktischen
Versuchen gezeigt hat, aus optischen Gründen, ist es jedoch am gunstigsten, wenn die Verdrillung
gemäß dem Merkmal des Anspruchs 8 möglichst gleichmaßig
über die Lange der Faser verteilt ist Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines einfachen Ausfuhrungsbeispiels anhand der Zeichnung
Es zeigt
F &igr; g 1 eine erfindungsgemaße faseroptische Anordnung
zur Strommessung in schematischer Darstellung Fig 2 die Ausbildung der Faserwicklung auf einen
den stromführenden Leiter umgebenden Trager und Fig 3 eine Poincare-Kugel zur Erläuterung der bei
der Anordnung gemäß Fig 1 ausgenutzten Polansationszustande
des Meßhchts
Die Fig 1 zeigt den prinzipiellen, an sich bekannten
Aufbau einer faseroptischen Anordnung 10, mit der unter Ausnutzung des magneto-optischen Faraday-Effekts
die Starke eines in einem Leiter 11 fließenden elektrischen Stromes / meßbar ist
Diese Anordnung umfaßt in der aus der Fig I
ersichtlichen Zusammenstellung eine Lichtquelle 12, die ein Lichtbundel aussendet, einen Polarisator 13, der
aus diesem Lichtbundel ein Teilbundel mit definierter
linearer Polarisation aussondert, eine Fokussierungshnse
14, mit der das den definierten Polansationszustand
aufweisende Licht am Eingangsende 16 einer optischen Faser 17, die den zentralen Bestandteil der
Anordnung bildet, in diese einkoppelbar ist, die optische
Faser 17 ist mindestens auf einem großen Teil ihrer Lange dem Pfeile 18 veranschaulichten, mit dem durch
den Leiter 11 fließenden Strom / verknüpften Magnetfeld H ausgesetzt, wobei die optische Faser 17 so um
den Leiter 11 herum gefuhrt ist, daß mindestens Komponenten
des Magnetfeldes H in Längsrichtung der Faser wirken Weiter ist eine Kolhmatorlinse 19 vorgesehen,
mit der das mit geändertem Polarisationszustand
am Ausgang 21 der optischen Faser 17 austretende Lichtbundel auf eine im wesentlichen einen Analysator
22 und ein photoelektrisches Detektorsystem 23 umfassende Auswertungseinheit 24 auskoppelbar ist, die ein
fur den geänderten Polansationszustand charakteristisches
elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das mittels eines in Einheiten des elektrischen Stromes geeichten
Meßinstruments 26 angezeigt wird
Die optische Faser 17 ist als eine sogenannte schwachleitende
Monomode-Faser ausgebildet, d h der die Faser durchsetzende Lichtstrom kann durch zwei orthogonal
zueinander polarisierte ebene Wellen eines bestimmten Schwinngungstyps beschrieben werden
»Schwach leitend« heißt dabei, daß sich der Brechungsindex des den Lichtweg markierenden Kerns der optischen
Faser und des diesen umgebenden Mantels, der den niedrigeren Brechungsindex hat, nur sehr wenig
voneinander unterscheiden (großenordnungsmaßig nur um 0,5 %)
Eine solche Faser kann beispielsweise als Festkernfaser
aus Quarzglas, aber auch als Flussig-Kern-Faser realisiert sein, bei der nur der Mantel aus Glas besteht
und als Kern eine Flüssigkeit benutzt ist
Der Faraday-Effekt äußert sich bei einer linear polarisierten
ebenen Lichtwelle als eine Drehung ihrer Polarisationsebene um den Winkel
aH , , aH &Lgr;,&tgr;&Iacgr;
— /, wobei — = VH,
2 2
und / die Lange des Lichtweges ist, auf dem das Licht
einem in seiner Ausbreitungsnchtung weisenden
Magnetfeld H ausgesetzt ist und V eine fur das Medium,
in dem sich das Licht ausbreitet, charakteristische Matenalkonstante
(Verdet'sche Konstante), die bei den üblichen
Fasermateriahen klein ist Man ist daher aus Gründen
der Meßgenauigkeit an möglichst langen Lichtwegen interessiert, die sich mit einigermaßen geringem
Raumbedarf nur durch eine gewundene Anordnung der optischen Faser erzielen lassen
Bei einer solchen gewundenen Anordnung, beispielsweise
der in der Fig 2 dargestellten spulenformigen
Wicklung tritt aber, zumindest als Folge der unvermeidbaren Querschnittsveranderung der Faser 17, in dieser
eine lineare Doppelbrechung &bgr; auf, die die Wirkung des
Faraday-Effekts herabsetzt Um diesen störenden Einfluß zu kompensieren bzw zu unterdrucken, ist erfindungsgemaß
als optische Faser 17 eine solche vorgesehen, die eine zirkuläre Doppelbrechung &agr; aufweist,
deren Betrag zumindest in der Größenordnung des Betrages der insgesamt in der Faser vorhandenen linearen
Doppelbrechung liegt, gegebenenfalls auch deutlich
&iacgr;&ogr; großer ist
Die Wirkung dieser zusätzlichen zirkulären Doppelbrechung
auf die Große des Faraday-Effekts, der sich ja
ebenfalls als eine zirkuläre Doppelbrechung äußert,
wird im folgenden anhand der F &igr; g 3, auf dei en Einzelheiten
ausdrücklich Bezug genommen wird, naher erläutert
Diese zeigt eine sogenannte Poincare-Kugel 27, auf
der lineare Polansationszustande durch Punkte des Äquators 28, die beiden möglichen zirkulären Polansationzustande
durch den Nordpol 29 (hnkszirkulare Polarisation L) und den Sudpol 31 (rechtszirkulare Polarisation
R) und die elliptischen Polansationszustande durch
die übrigen Punkte auf der Kugeloberflache repräsentiert
sind
Eine in der optischen Faser 17 vorhandene lineare
Doppelbrechung ist durch einen in der Aquatonalebene
32 liegenden Vektor 33 darstellbar, dessen Richtung 2Φ&Bgr; die durch die beiden Punkte 34 und 36 repräsentierten
linearen Polansations-Eigenzustande markiert,
bei deren Einkopplung in die optische Faser 17 über
ihre Lange gesehen keine Veränderung des Polansationszustandes
auftreten wurde, falls nur die durch den Vektor 33 repräsentierte lineare Doppelbrechung vorhanden
ware, fur deren Betrag die Lange des Vektors 33 ein Maß ist Wird in die optische Faser 17 dagegen
Licht mit einem anderen Polansationszustand, beispielsweise dem durch den Punkt 37 auf dem Äquator
28 repräsentierten Eingangs-Polansationszustand, dann
liegen die entlang der optischen Faser 17 nacheinander auftretenden Polansationszuzstande auf einem Kreis
38, der entlang der optischen Faser 17 mit einer um so größeren »Winkelgeschwindigkeit« &bgr; - mehrfach durchlaufen
wird, je starker die lineare Doppelbrechung
ist
Analog kann eine der optischen Faser 17 aufgeprägte
oder auf andere Weise vorgegebene zirkuläre Doppelbrechung &agr; und natürlich auch die durch den Faraday-Effekt
induzierte zirkuläre Doppelbrechung aH durch
einen in Richtung der polaren Achse 39 der Poincare-Kugel
27 weisenden Vektor 41 charakterisiert werden Wenn sowohl eine durch den Vektor 33 charakterisierte
lineare Doppelbrechung &bgr; als auch eine durch den Vektor 41 repräsentierte zirkuläre Doppelbrechung a,
insgesamt also eine elliptische Doppelbrechung vorliegt, dann sind die zugeordneten, durch die Punkte 42
und 43 repräsentierten elliptischen Polansations-Eigenzustande durch die Richtung des resultierende Vektors
44 markiert, dessen Lange wiederum ein Maß fur die
elliptische Doppelbrechung &ohgr; ist Dieser Vektor 44 ist
die Vektorsumme der Winkelgeschwmdigkeitsvektoren
33 und 41 der linearen und der zirkulären Doppelbrechung
Die bei Einkopplung desselben Eingangs-Polansationszustandes
37 entlang der optischen Faser 17 nacheinander auftretenden Polansationszustande liegen
dann auf dem Kreis 46 mit dem Mittelpunkt 42
In der Darstellung der F &igr; g 3 äußert sich der Faraday-Effekt
in einer stromproportionalen Drehung aller Polansationszustande um die polare Achse 39, bei-
spielsweise in Richtung des Pfeils 47, wobei diese Drehung
in realistischen Fallen in der Größenordnung einer
Winkelminute pro Zentimeter Faserlange hegt
Bei hinreichend stark ausgeprägter linearer bzw
elliptischer Doppelbrechung der optischen Faser 17 entsprechen der Änderung des Polansationszustandes entlang
der optischen Faser eine Vielzahl von Umlaufen auf den Kreisen 38 bzw 46 Wie man anhand der
Fig 3 erkennt, ist die durch diese Kreise 38 bzw 46
dargestellte Änderung jeweils in der »oberen« Hälfte
des Kreisumfangs der durch den Faraday-Effekt fur sich
allein gesehen bewirkten Änderung des Polansationszustandes
entgegengesetzt und nur in der »unteren« Kreishalfte
gleichsinnig mit der durch den Faraday-Effekt bewirkten Änderung des Polansationszustandes
Dadurch tritt im Ergebnis eine Verringerung der fur die
Strommessung ausnutzbaren Änderung des Polansationszustandes
ein, die bei Verwendung einer optischen
Faser mit relativ starker linearer Doppelbrechung in
einer Anordnung zur Strommessung zu einer entsprechend verminderten Empfindlichkeit fuhrt
Zeigt jedoch die optische Faser eine zirkuläre Doppelbrechung
&agr;, deren Betrag, wie in Fig 3 durch den
Vektor 48 veranschaulicht mit demjenigen der linearen Doppelbrechung &bgr; (Vektor 33) vergleichbar oder gegebenenfalls
deutlich großer ist, so daß die resultierenden Polansations-Eigenzustande, die durch die Punkte 49
und 51 repräsentiert sind, »naher« bei den Polen 29
bzw 31 der Poincare-Kugel 27 liegen, dann umschließt
der beispielsweise von dem Eingangs-Polansationszustand
37 ausgehende, die möglichen Polansationszustande
entlang der optischen Faser 17 beschreibende Kreis 52 die polare Achse 39, und die durch die Doppelbrechungseigenschaften
der optischen Faser 17 und den Faraday-Effekt bewirkten Änderungen des Polarisationszustandes
haben denselben Anderungssinn Fur den Fall, daß die optische Faser 17 eine zirkuläre Doppelbrechung
&agr; zeigt, die erheblich großer ist als ihre
lineare Doppelbrechung, verlaufen die die Änderung
des Polansationszustandes beschreibenden Kreise in unmittelbarer Nahe des Äquators 28, in welchem Falle
die Empfindlichkeit der erfindungsgemaßen faseroptischen
Anordnung optimiert ist
Die lineare Doppelbrechung resultiert aus einer Eigen-Doppelbrechung ß, und der durch die Krümmung
der Faser bedingten Biegungsdoppelbrechung ßb Wegen der Verdrillung der Faser 17 ändert sich die aus
der Eigen-Doppelbrechung ß, und der Biegungsdoppelbrechung ßb resultierende lineare Doppelbrechung &bgr;
laufend entlang der Faser, derart, daß im Mittel nur der so größere der beiden Beitrage wirksam ist
Eine praktich ausreichende Unterdrückung des Einflusses
der linearen Doppelbrechung &bgr; wird bereits erreicht, wenn die zirkuläre &agr; von derselben Größenordnung
ist wie der größere der Beitrage ß, bzw ßh
Experimentell wurde festgestellt, daß die durch eine
Verdrillung &tgr; erzielte Doppelbrechung der Verdrillung proportional ist, gemäß der Beziehung
= g &tgr;,
60
worin &tgr; den Verdrillungsgrad in rad/m bezeichnet und g
die Proportionahtatskonstante ist, die fur Glasfasern
zwischen 0,13 und 0,16 hegt
Bei einem experimentellen Aufbau einer faseroptisehen
Anordnung 10 wurde als optische Faser 17 eine Quarzglas-Faser verwendet, der die gemäß der Erfindung
vorgesehene zirkuläre Doppelbrechung &agr; durch Verdrillen der Faser um ihre Langsachse aufgeprägt
war Die Faser hatte eine Lange von 8,9 m und war in
47 einander unmittelbar benachbarten Windungen 53, von denen in F &igr; g 2 lediglich sechs repräsentative Windungen
dargestellt sind, auf einen Spulenkern 54 aus Acrylglas aufgewickelt, durch den in der aus Fig 2
ersichtlichen Weise der stromführende Leiter 11 hindurchgesteckt war Der Durchmesser der einzelnen
Windungen 53 betrug 6 cm und die Ausdehnung des Faserwickels in Längsrichtung des Spulenkorpers 54 ca
1 cm, so daß die einzelnen Windungen in praktisch rechtwinklig zur Richtung des Stromes / verlaufenden
Ebenen angeordnet waren und somit das den Leiter 11 koaxial umgebende Magnetfeld 18 praktisch mit seiner
vollen, am Ort der Faserwindungen vorliegenden Starke in Längsrichtung der optischen Faser 17 wirkte
Die Faser hatte eine lineare Eigen-Doppelbrechung ß,
von ca zwei Radian pro Meter Faserlange Die aus der
Biegung der Faser resultierende, im wesentlichen der Krümmung der Windungen proportionale Biegungsdoppelbrechung
ßb betrug ca 4,8 rad/m Das Ausgangsende
21 der optischen Faser 17 war gegenüber dem Eingangsende 16 um etwa 94 volle Umdrehungen
gedreht Die Verdrillung der Faser 17 betrug also 66 rad/m und die dadurch dieser Faser künstlich aufgeprägte
Zirkulare Doppelbrechung aT war ca 8,6 rad/m,
betragsmaßig also fast doppelt so groß wie die insgesamt
vorhandene lineare Doppelbrechung &bgr;
Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Verdrillung
im gesamten Faserwickel zu erzielen, wurde die Faser am Beginn des Faserwickels drehfest am Spulenkern
54 befestigt und sodann ein einer Umfangslange des Kerns entsprechenden Teilstuck der optischen Faser
mit dem erforderlichen Verdrillungsgrad verdrillt, um den Kern 54 herum gelegt und an seinem Ende mittels
eines thermisch aufweichbaren Klebemittels (Glykolphthalat) verdrehfest am Kern 54 befestigt In derselben
Weise wurden die weiteren Windungen mit dem erforderlichen
Verdrillungsgrad &tgr; auf den Spulenkern 54 aufgebracht Lediglich am Beginn und am Ende des
Faserwickels war die optische Faser 17 absolut drehfest mit dem Kern 54 verbunden An den weiteren, dazwischen
liegenden Befestigungsstellen 56 konnte die drehfeste Befestigung der Faser 17 am Spulenkern 54 durch
Erwarmen oder Entfernen des Klebstoffs mittels eines Losungsmittels wieder aufgehoben werden, so daß sich
etwa bestehende Unterschiede im Verdrillungsgrad der einzelnen Windungen 53 ausgleichen konnten
Als Lichtquelle wurde ein Gas-Laser verwendet, der rotes Licht emittierte Der Kerndurchmesser der optischen
Faser betrug ca 5 &mgr;&pgr;&igr; Der Polansationsgrad des
in der Faser eingekoppelten Lichtes war großer als 99,8 % Als Analysator wurde ein mit einem linearen
Analysator kombinierter Soleil-Babinet-Kompensator verwendet Bei dieser Anordnung ist das Ausgangssignal
der Auswertungseinheit 24 cos2©/2-proportional,
wenn &THgr; der Winkel ist, um den sich die Poincare-Kugel
27 (Fig 3) unter dem Einfluß des Stromproportionalen
Magnetfeldes in Richtung des Pfeils 47 dreht
Die bei dieser Anordnung gemessene Proportionalität
zwischen dem Drehwinkel &THgr; und der Stromstarke betrug 0,36 10 3rad/A Bei einer Stromstarke von 430
A wurde eine Drehung &THgr; der Poincare-Kugel um ca 8,8° erzielt, was eine Drehung der Polarisationsebene
um 4,4° entspricht
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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ZEICHNUNGEN BLATT 1
Int. Cl.4: G 01 R 15/07
Veröffentlichungstag: 3. Dezember 1987
708 249/51