Способ определения напряженности электрического поля атмосферы

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ АТМОСФЕРЫ путем посылки в исследуемую область двух зондирующих лазерных лучей, частота одного из которых равна заданной частоте комбинационного перехода молекул исследуемой области, и регистрации сигнала комбинационного рассеяния света, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет обеспечения измерения направления электрического поля в исследуемой области, зондирующие лазерные лучи линейно поляризуют, причем в первой посылке плоскости поляризации зондирующих лазерных лучей ориентируют взаимно парал ельно, а во второй и третьей посылках плоскость поляризации каждого из зондирующих лазерных лучей поочередно изменяют на ортогональную, и по сигналу комбинационного рассеяния света и направлению поляризации зондирующих лучей определяют вектор напряженности электрического поля атмосферы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 К 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3525733/10 (22) 23.12.82 (46) 15.09.92. Бюл. М 34 (71) Институт оптики атмосферы СО AH

СССР, Сибирский физико-технический инс- . титут (72) Е.Б. Беляев, М.А. Булдаков, Н.Ф. 8асильев, lO.Ä. Копытин, С.В. Лазарев и И.И, Матросов (53) 551.508,94 (088.8)

: (56) Патент США М 3715660, кл. 324-72, 1973. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ АТМОСФЕР61 путем посылки в исследуемую область двух зондирующих лазерных лучей, : частота одного из которых равна заданной частоте комбинационного перехода молеИзобретение относится к технике измерений атмосферных параметров и может быть использовано для измерений вектора напряженности электрического поля атмос-. феры.

Известен способ определения напряженности электрического поля атмосферы путем регистрации напряжения, наводимого электрическим полем в приемной системе, по величине которого судят о напряженности электрического поля атмос.. феры.

Известный способ-не обеспечивает дистанционности измерений и не позволяет определить направление электрического поля.

Наиболее близким к данному техническому решению является способ определения напряженности электрического поля

„„Я „„1090114 A 1 кул исследуемой области, и регистрации сигнала комбинационного рассеяния света, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа эа счет обеспечения измерения направления электрического поля в исследуемой области, зондирующие лазерные лучи линейно поляриэуют, причем в первой посылке плоскости поляризации зондирующих лазерных лучей ориентируют взаимно парал "ельно, а во второй и третьей посылках плоскость поляризации каждого . из зондирующих лазерных лучей поочередно изменяют на ортогональную, и по сигналу комбинационного рассеяния света и направлению поляризации зондирующих лучей определяют вектор напряженности электрического поля атмосферы. атмосферы путем посылки в исследуемую область. двух зондирующих лазерных лучей, частота одного из которых равна заданной частоте .комбинационного перехода моле- © кул исследуемой области, и регистрации C) сигнала комбинационного рассеяния света, по величине которого судят о величине напряженности электрического поля атмосфе-: ф ры.

Однако известный способ не позволяет определить направление электрического поля атмосферы в исследуемой области.

Цель изобретения — расширение функ-. циональных воэможностей способа за счет обеспечения измерения направления электрического поля в исследуемой области.

Для этого в известном способе определения напряженности электрического поля атмосферы путем посылки в исследуемую

10901 И область двух зондирующих лазерных лучей, частота одного из которых равна заданной частоте комбинационного перехода молекул исследуемой области, и регистрации сигнала комбинационного рассеяния света, зондирующие лазерные лучи линейно паляризуют, причем в первой посылке плоскости поляризации зондирующих лазерных лучей ориентируют взаимно параллельно; а во второй и третьей посылках плоскость поляризации каждого из зондирующих лазерных лучей поочередно изменяют на ортогональную, и по сигналу комбинационного рассеяния света и направлени«о поляризации зондирующих лучей определяют вектор напряженности электрического поля атмосфера, 1-!а фиг.1 приведено пространственное расположение векторов распро тра««ения зондирующих )«азер««ых лучей Ко) и КР их поляризации 1в и Щ, и « аправление вектора измеряемого постоян«юго электрического поля 4 в первой пось«лке; D — эаданйая частота комбинационного перехода молекул исследуемой области; на фиг.2 и фиг.3 приведено п растра нс твен ное расположениевекторов Кв, КЯ, Ь, Ю и !о во второй и третьей посылках. соответственно, Способ реализуется следующим образом. При смешении зондиру«ощих лазерных линейно поляризованных излучений с частотами а и 0 в присутствии постоянного измеряемого электрического поля E6}, в исследуемой. области образуется излучение с частотой й) + 0 Мощность излучения (а+ g зависит от мощностей зондирующих лазерных лучей !(в ) и !(Cg, свойств среды исследуемой области атмосферы описываемой тензаром ««елинейной кубиче

Ской восприимчивости )," ° величины па (з) стояннога электрического поля Ер и ег направления !о относительно поляриэаци зондирующихлучей 1о) и Я При эондиро вании атмосферы с взаимно параллельно« поляризацией зо««диру}ощих лучей, когд

Я (co = Щ. = ««, измеряемый сигнал будет опи о сываться следующим выражением ! (а>+ В ) = К (а) (Й}/Р,/2

1(2Х(!) (6 ХАЗА)2-.(6(2Хй1 )2г(6Яг ) — < (6}; зЬ} (6g>8) — 6 . (6@i(«) } costa! где соза =(n 4).

Во второй посылке поляризацию зондирующего луча изменяют на 90, т.е. Q) = 1! В- В этом случае измеряемый сигнал будет

i2(В-1-9) =К (В) 1(Я)/Г./

16 (2У(!) ) — (6}6Ю ) ) - coo a+

+ f (2g!(«)!) ) — (бу!(«Ц) )" соз,В (2)

15 где соз P =-(Ь Ь).

Третье зондирование осуществляют, когда Я повернут на 90, т,е. lQ = Ь, а

Ь =- й. Измеряемый сигнал в тре ьей посылке будет

20 ! э(сО+й) =К (а)) 1(Q)/Г,/ (f2g!(!3!) ) -(6g!(;U )) соз а+

+((2gk3! ) — (6у!(«7) ) соз Д (3)

-э где саз р =(Ь fo).

30 3««ая компоненты тенэора нелинейной кубической восприимчивости К(), и измеренные отношения 1 /!!, !s /t> при допол нительном соотношении между углами

35 а,P,y и ф в виде . соз а+ соз р + саз у +2 cosP соз ycos

„2 т б)) . находят углы а! Р и у определяющие наг«равление вектора постоянного электричел0 ского поля атмосферы в исследуемой области.. По найденным .значениям углов а! р измеряемой мощности сигнала.в одной из посылок, например, !2(60+ Й) можно определить величину модуля (Ео). !

Таким образом предлагаемый способ позволяет одновременно определить вектор напряженности электрического поля ать масферы; ! «ри использовании в качестве зондирующих лучей йзлучения второй гармОники импульсного лазера на неодимовом стекле (ю= 18797 см, А = 532 нм) и возбу)кдаемого им же излучения парамет ического гене" рагара свега (Q -2330 см, А = 4290 нм), соответствующего частоте комбинационного перехода атмосферного молекуЛярнога азота, и мощности 1(в) и. !(И) 1 МВт и 0.1.

МИт соответственно, минимальное измери1090114 мое постоянное электрическое поле в атмосфере имеет величину 1,6 10 В/см.

Предлагаемый способ может быть использован для определения вектора постоЮ янного электрического поля наряду с атмосферой в любых, прозрачных для зондирующих лучей средах.

1090114

Корректор, H,Áó÷îê

Заказ 4061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 36, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Редактор Е.Гиринская Техред М.Моргентал, g