Интерферометр майкельсона (его варианты)
1.Интерферометр Майкельсона, содержащий плоскопараллельное полупрозрачное зеркало и два глухих зеркала , образующих вместе с полупрозрачным зеркалом первое и второе плечи , расположенные под углом 90 ДРУГ к другу и под углом 45 к полупрозрачному зеркалу, причем в первом плече глухое зеркало установлено на пьезокерамике с возможностью перемещения вдоль оптической оси этого плеча, а в каждое из плеч помещено по одному злектрооптическрму элемен ту с электродами, подключенными к источнику питания, отличающийся тем, что, с цеАью увеличения спектрального диапазона анализируемого излучения, электрооптические элементы изготовлены из разных электрооптических материалов, О) а на входе интерферометра установлен линейный поляризатор. J СО о 05 00 со
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1906S3 (59 4 G 01 J 3/26.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ19
@С 1 Z,:„„„», ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(-:;:,;:::",: 1;
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР МАЙКЕЛЬСОНА (ЕГО
ВАРИАНТЫ) (57) 1.Интерферометр Майкельсона, содержащий плоскопараллельное полупрозрачное зеркало и два глухих зеркала, образующих вместе с полупроз,(21) 3708386/24-25 (22) 13.01.84 (46) 30.03.86. Бюл. В 12 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН БССР . (72) А.П.Войтович, Д.А.Войтович и В.В.Машко (53) 535.411 (088.8) (56) Мустель E.P.,Ïàðûãèí В.Н. Методы модуляции и сканирования света.—
М.: Наука, 1970, с.131 †1. рачным зеркалом первое и второе плечи, расположенные под углом 90 друг к другу и под углом 45 к полупрозрачному зеркалу, причем в первом плече глухое зеркало установлено на пьеэокерамике с возможностью перемещения вдоль оптической оси этого плеча, а в каждое из плеч цомещено по одному злектрооптическому элементу с электродами, подключенными х источнику питания, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью увеличения спектрального диапазона анализируемого излучения, электрооптические элементы изготовлены из разных электрооптических материалов, а на входе интерферометра установлен. линейный поляризатор.
С::
МФ сО
Ю
Cb
1190683
2S
2.Интерферометр по п.i, о т л и— ч а ю щ и и с-я тем, что в качестве электрооптических элементов использованы ячейки Керра, а электроды установлены так, что направление вектора поляризации электрического поля параллельно направлению пропускания поляризатора или составляет с ним и оптической осью соответствующего плеча интерферомет- о ра угол 90.
3.Интерферометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что в качестве электрооптических элементов использованы одноосные электрооптические кристаллы, оптические оси которых ориентированы параллельно направлению пропускания поляризатора, а электроды расположены перпендикулярно оси кристаллов.
Изобретение относится к оптике и может быть использовано для определения спектральной структуры излучения и проведения спектрального анализа, например изотопического и др °
Цель изобретения — расширение спектрального диапазона излучения, анализируемого интерферометром.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг,2 — вариант блоксхемы; на фиг.3 — зависимость разницы длин оптических путей в обоих плечах интерферометра от длины волны.
Устройство состоит из полупрозрачного зеркала 1, зеркал 2 и 3 с высоким коэффициентом отражения, пьеэокерамики 4, на которой установлено одно из зеркал интерферометра, электрооптических элементов 5 и 6 (ячейки Керра или одноосные электрооптические кристаллы), помещенных в плечи E и П интерферометра, линейно-. го поляризатора 7.
Интерферометр работает следующим образом. На электрооптические элементы 5 и 6 подают переменное (например, синусоидальное с частотой м)„) электрическое напряжение. Фазы
4.Интерферометр Майкельсона, содержащий плоскопараллельное полупрозрачное зеркало и два глухих зеркала, образующие вместе с полупрозрачным зеркалом первое и второе плечи, расположенные под углом 90 друг к другу и под углом 45 к полупрозрачному зеркалу, причем в первом плече глухое зеркало установлено на пьезокерамике с возможностью перемещения вдоль оптической оси этого плеча, отличающийся тем, что, с целью увеличения спектрального диапазона анализируемого излучения, во втором плече глухое зеркало также установлено на пьезокерамике с воэможностью перемещения вдоль оптической оси этого плеча, в первом плече установлен электрооптический элемент, а на входе интерферометра — линейный поляризатор. переменных электрических сигналов, подаваемых на элементы 5 и 6, таковы, что изменения длин оптического пути в обоих элементах одинаковы по знаку, а величины напряженностей электрического поля подобраны так,что разность оптических путей в обоих элементах равна нулю для определенной длины волны П, в каждый момент времени и не равна нулю для всех остальных длин волн.
Интерференционные картины для длин волн h, отличных от Л, .будут полностью"эамываться", если разность длин оптических путей между. зеркалами 1 и 2 и 1 и 3 для них изменяется элементами 5 и 6 не менее чем на величину 4. Если скорость изменения этой разности длин оптических путей элементами 5 и 6 много больше, чем скорость изменения расстояния между зеркалами 1 и 2 пьезокерамикой 4, то интерференционную картину на этих длинах волн не записывают. Записывают при этом только интерференционную картину для излучения с длинами волн вблизи „, Для этого пьезокерамикой 4 определенной частотойиЗ () «ч)„) перемещают зеркало 2 и с помощью фотоприемника, расположенного за диафрагИнтерфероиетр работает следующим образом. На электрооптический элемент 5 и пьезокерамику 8 подают переменное синусоидальное электрическое напряжение, например, частотой
Qg, Фазы сигналов, подаваемых на эле- .
3 мой, находящейся в фокальной плоскости собирающей линзы, установленной за интерферометром, регистрируют интерференционную картину. Изменяя напряженность электрического поля на одном из электрооптических элементов 5 и 6, смещают область длин волн, в которой изменение разности длины оптических путей в интерферометре между зеркалами 1 и 2 и 1 и 3 равна или близка к нулю и в которой возможна запись интерференционной картины. Таким образом снова получают интерференционную картину, иэ которой определяют спектральную структуру излучения или по . которой проводят анализ. Таким образом, интерференцию наблюдают последовательно для длин волн в диапазоне, намного большем (в 10 -10 раз) обласэ ц ти дисперсии h я интерферометра. Этот диапазон ограничен областью. прозрачности электрооптических элементов
5 и 6.
Электрооптические элементы 5 и 6 могут быть изготовлены из материалов, обладающих линейным или квадратичным электрооптическим эффектом. Для эле- мента, изготовленного из кристалла, обладающего линейным электрооптическим эффектом, изменение 6 показате30 ля преломления на длине волны h npu наложении электрического поля напряженностью(= Е,sinU„t определяется как
2ги (А)Е у (1)
1 где Р— электрооптический коэффициент З5 кристалла;
n(b) — показатель преломления кристалла на длине волны Д .
Изменение разности длин оптических путей в обоих плечах интерферометра элементами 5 и 6 выражается следу.ющим образом: .ЛИР(Л)=г,f,n,(Ë)E„- Р,о,(л)Е, (2)
Вариант устройства, изображенный на фиг.2, состоит из полупрозрачного зеркала 1, зеркал 2 и 3 с высоким коэффициентом отражения, пьезокерамик
4 и 8, на которых установлены зеркала 2 и 3, электрооптического элемента 5, линейного поляризатора 7.
683 4 мент 5 и пьезокерамику 8, таковы, что изменение оптической длины плеча I электрооптическим элементом 5 и длины плеча If при перемещении зеркала 3 пьезокерамикой 8 одинаковы по знаку и происходят по одному закону во времени. Величины напряженностей электрического поля на элементах 5 и 8 подобраны так,чтораэность оптических путей излучения в плечах I и П равна нулю для определенной длины волны, в каждый момент времени и изменяется во времени для всех остальных длин волн.
Запись интерференционной картины с длинами волн вблизи A и смещение области длин волн, в которой возможно получение интерференционной картины, производят аналогично изложенному выше при рассмотрении варианта с двумя электрооптическими элементами.
Для элемента 5, обладающего линейным электрооптическим эффектом, изменение hh показателя преломления опи-сывается выражением (1). Смещение зеркала 3 пьезокерамикой 8 определяется как
nK.= JE (3) где d — - пьезоэлектрический коэффициент используемой пьезокерамики.
Максимальное изменение разности длин оптических путей в обоих плечах интерферометра электрооптическим элементом 5 и пьезокерамикой 8 находят как аи(ЛИ;t.,n, (Л)Е„-ad Е ()
Зависимости 661 от Р, показаны на фиг.3 для электрооптического элемента 5, изготовленного из кристалла
Li NbOg длиной Г =0,023 м, с кВ
=10 — — . Кривая 1 построена при см
2 Д Е =9145 нм. Интерференционная картина может быть записана для длин волн вблизи h,==470 нм. Отстройка длины волны от Д на область свободной дисперсии интерферометра
-1
1,1 10 .нм (=1 мм) приводит к величине дn(0,9 нм, что намного меньше „-=117,5 нм. Следовательно, A для излучения с длинами волн в пределах области свободной дисперсии Я будет наблюдаться четкая интерференционная картина.
Разность оптических длин обоих плеч интерферометра изменяется на величину 1= „- — 120 нм, как следует
1190683
dnl,ì÷
Составитель В.Яковлев !
Редактор О.Кузнецова Техред Н.Вонкало Корректор Т.Колб
Заказ 1631/5 Тираж 778 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 из фиг.3, при отстройке Л от Л, =
470 нм не более чем на 15 нм. Таким образом, в рассмотренном примере можно последовательно исследовать спектральные структуры линий излучения в диапазоне области дисперсии интерферометра, причем эти линии должны отстоять друг от друга не менее чем на 15 нм. Повышение напряженности Е " на электрооптическом кристалле, использование кристалла с более сильной зависимостью И (Д) или большим электрооптическим коэффициентом г позволяют уменьшить величину отстройки длин волн линий, анализируемых интерферометром.
Для перестройки анализируемых длин волн от 420 ло 800 нм, т.е. в области, большей свободной области диспер-, сии примерно в 1Π— 10 раз, необходиЪ Ч
1о мо изменить величину Fg в 1,22 раза.
Например, при 2 с1 Е a=8980 нм интерференционная картина может быть за- писана для длин волн вблизи 4 =490 нм (см.кривую 2 на фиг.3).
