Интерференционно-поляризационный фильтр

 

Изобретение относится к оптике и монет быть использовано при определении концентрации газов, содержащихся в атмосфере, дпя целей охраны окружающей среды Фильтр выполнен из основной 2 и дополнительной 3 частей, каждая из которых содержит входные и выходные поляризаторы 1 и плоскопараллельные двупреломляющие пласти S 1 7 ц Г -J 1 Ч гпт тшпкт U ны между ними.-Толщины пластин 4 основной части 2 кратны 1 с коэффициентом кратности 2 и рассчитаны из условия, чтобы интерференционные мак- .симумы и минимумы соответствовали определенным длинам волн. Выходной поляризатор 5 выполнен с возможностью вращения вокруг оптической оси 6. Толщины пластин 7 дополнительной части 3 кратны I с коэффициентом кратности 1/2. Дополнительная часть 3 фильтра обеспечивает равенство суммарных потоков излучения и подавление нерабочих максимумов. Фильтр 8 предварительной монохроматизации установл ен для отрезания далеко отстоятцих нерабочих максимумов. Приведены соотношения, из которых определяются I и 1 (I - толщина кристаллической пластины 4, 1 максимальная толщина пластины 7). 9 ил. 1 табл. S СЛ / 4 ГС 00 4j о СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК б11 4 0 02 В 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСЧ ВУ

7 1 7 У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3932042/24-10 (22) 19.07.85 (46) 23.12.86. Вюл.М 47

{72) T. А.Виноградова, Н. П. Лепман и Е. fI. Родионов (53) 535.824.4(088.8) (56)-Астрономический журнал. Т. 45,.

1968, 9 5, с. 1037-1042.

Оптика и спектроскопия. Т. 23, 1967, вып. 1, с. 143-146, (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-НОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к оптике и может быть использовано при опре-делении концентрации газов, содержащихся в атмосфере, для целей охрань. окружающей среды. Фильтр выполнен из основной 2 и дополнительной 3 частей, каждая иэ которых содержит входные и выходные поляризаторы 1 и плоскопараллельные двупреломляющие пласти„„SU„„1278765 А 1 ны между ними. -Толщины пластин 4 основной части 2 кратны Х" с коэффициентом кратности 2 и рассчитаны из условия, чтобы интерференционные максимумы и минимумы соответствовали определенным длинам волн. Выходной поляризатор 5 выполнен с возможностью вращения вокруг оптической оси 6.

Толщины пластин 7 дополнительной части 3 кратны Х . с коэффициентом кратности 1/2. Дополнительная часть 3 фильтра обеспечивает равенство суммарных потоков излучения и подавление нерабочих максимумов. Фильтр 8 предварительной монохроматизации установлен для отрезания далеко отстоящих нерабочих максимумов. Приведены соотнощения, из которых определяются

2 и Х (Х вЂ” толщина кристаллической к пластины 4, Х вЂ” максимальная толщина пластины /). .9 ил. 1 табл. 270765

Интерференционный фильтр содержит ступени, состоящие из входных и выходных поляризаторов 1 и плоскопараллельных двупреломлявщих пластин между ними, и выполнен из двух частей— основной 2 и дополнительной 3. Толщи1О ны пластин 4 основной части 2 кратны

Х с коэффициентом .кратности два, причем выходной поляризатор 5 ступени, содержащей пластину 4 толщиной

Х, выполнен с возможностью вращения вокруг оптической оси 6;

Толщины пластин 7 дополнительной части 3 кратны 1 с коэффициентом

К кратности 1/2. Величины Х и 1 опт ределявтся из соотношений

7й

; (1) в 38

3 Г ( раКЕ

j (Ь „+-,-") -((в - где (. (i=1,3,5 )—

ДЛИНЫ ВОЛН в СООТветствующие первой выделяемой триаде; расстояние между вы- ЗО

PBJIHeMHMH Длинав вв« . волн; показатель двойного лучепреломпения кристаллических пластин 4 и 7 для длин волн .; середина выделяемого интервала длин волн; наименьшее и наибольнее значения вы моввс

Л,иЛ„

Изобре Гение Относит(Я х Оптике а точнее к интерференционно-поляризационным фильтрам, и может быть использовано при определении концентрации газов, содержащихся в атмосфере для целей охраны окружавщей средь*„.

Цель изобретения — повышение точности определения концентрации газов в атмосфере путем поочередного выделения двух триад длин волн, расположенных на одинаковом спектральном расстоянии друг от друга, и обеспечения равеиства спектральных потоков, соответствующих триадам.

На фиг. 1 представлена схема расположения элементов фильтра (стрелками показана ориентация их осей); на фиг . 2-9 — спектральная картина излучения на выходе ступеней в зави1 3 („(1 деляемых длин волн.

Для отрезания далеко отстоящих нерабочих максимумов используется фильтр 8 предварительной монохроматизации, выполненный например, из стекла марки УФС-1, Фильтр работает следующим образом.

В основной части 2 толщина Х" кристаллической пласти щ 4 одной из ступеней рассчитывается так, что три интерференционных максимума соответствуют заданным длинам волн h, и, а три интерференционных минив мума соответствуют длинам волн и М, Расчет ведется для длин

6 волн,(, (и.5 исходя иэ условия

1 максимумов и заданного расстояния симости от положения выходного поляризатора,, (2)

, )) (1 —,"-, =Ф) в векс между длинами волн 6Х а именно с о использованием выражения (1).

В начальном положении главные плоскости входного 1 и выходного 5 поляризаторов этой степени параллельны, и интерференционная картина имеет вид, представленный на фиг, 2.

При повороте выходного поляризао тора 5 на 90 максимумы и минимумы интерференционной картинь| меняются местами, т.е. теперь проходящее излучение соответствует длинам волн и Я (Лиг. 3).

Ступени, толщины кристаллов в которых соответствуют выражению Х = ве в,-в- 1 ь

=Х 2, сужают ширину полосы пропускания основной части 2 до нужного значения (фиг. 4 и 5). На фиг. 6 и 7 показано результирующее пропускание, основной части 2 при двух положениях выходного поляризатора 5.

Для обеспечения равенства суммарных потоков излучения, соответствующих обеим триадам длин волн, и подавления нерабочих максимумов вводятся дополнительные ступени (дополнительная часть .3 фильтра), которые рассчитываются так; нто один иэ интерференционных максимумов каждой иэ ккх ввентрирован *а cpрецину раб вчего

Ь вЂ”,, спектрального интервала .

78765

3 причем толщина самой толстой К-ой пластины 7 дополнительной части 3 вычисляется.по Аормуле

Лк мллкс где ллл определяется положением ближайших нерабочих главных максимумов основной части 2 и рассчитывается пс формуле

10 аЛ «(Л +- .<) - (Л вЂ” — -). дЯ ьл.

Толщина пластины 7 каждой следующей степени дополнительной части 3 в два pa= меньше, чем предыдущая.

Спектральное пропускание ступеней дополнительной части 3 показано на фиг. 8 и 9. Па фиг. 8 штриховкой показано совместное действие ступеней основной 2 и дополнительной 3 частей.

Условное обозначеЧасть СтуТолщина пластины, мм ени ние

Дополнительная

0,22

2 /4

1 /2

0,44

0,88

Р

Основная

6,16

12, 3.2

3 08

ИнтерАеренционно-поляризационный фильтр преимущественно для определения концентрации газов в атмосфере, содержащий ступени, состоящие из входных и выходных поляризаторов и плоскопараллельных двупреломляющих пластин между ужми, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения концентрации газов в атмосфере, он выполнен из.двух частей — основной, толщины

3 пластин ко-орой кратны Х с коэффициентом кратности 2, причем вьжодной поляризатор ступени, содержащий пластику толщиной Х, выполнен с возможностью вращения вокруг оптической

40 оси, и дополнительной, толщины пластин которой кратны Х с коэАфициенК том кратности л 2, причем

\ l

", д(лл

1 » « )

Рл; дА

Я макс

Л л л „... I(л, +- — ) -(л, -+() где Я.(i«1,3,5)— длины волн соот ветствующие первой выделяемой триаде; расстояние между выделяемыми длинами волн; показатель двойиодлин волн.

Для обеспечения простоты копструл ции ступень с поворотным поляризатором 5 располагается на краю схемыл, Крайний поляризатор (входной или вь:— ходной в зависимости от того, на входе или выходе схемы расположена ступень) выносится из схемы и размещается,в отдельном устройстве.

Пример. Изготавливают и испытывают ИПФ, предназначенный для исследования концентрации озона в атмосфере. Все пластины изготавливают из кристаллического кварца. Фильтр вьщеляет поочередно две триады длин волн, соответствующих полосам наибольшего и наименьшего поглощения озона нм

Л, «318,85 Л, =320,15

Л «321, 45 Л„«322, 75

Aq«324,05 Л «325,35 ° ллЛ,«2,6 нм, ширина полос пропусканчя

BЛ 0,325 нм.

i-! уЗФ5 ЛСРЛ.

Б соответствии с расчетом(1 макс

=322,1 нм, q ) --9,1 нм. Толщижt пластин приведены в таблице.

Формула изобретения (! - -< — "- ) л„,, дл го лучепреломления кристаллических пластин для длин волн Л.

Л вЂ” середина выделяемого маке ин=ервала длин волн;

Ь и Л вЂ” наименьщее и наибольшее

1 11 значения выделяемых

12787á5

Составитель В, Кравченко

Техред В.Кадар Корректор А. Тяско

Редактор И, Горная

« ° «

Заказ 6832/43 Тираж 56!

ВНИИИИ Государственного комитетa СССР пЬ делам изобретений и открытиЪ

113035, Москва, Ж-35 Раушскаи наб., д., й/5

«е 4ю

Производственно-полиграфическое предприятие,. г. Ужгород, ул, Лргектнея,