Спектрометр

 

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в интерференционных спектральных приборах . Цель изобретения - увеличение контраста интерференционной картины за счет подавления фона. Спектрометр состоит из трехзеркального интерферометра , образованного зеркалами 1,2 и 3. Между зеркалами 1 и 2 последовательно установлены светоделитель 4, поляризатор 5 и первая анизотропная пластинка 6. Между зеркалами 2 и 3 установлена вторая анизотропная пластинка 7. Коэффициенты отражения зер- .кал 1 и 3 близки к 1, а зеркало 2. - частично пропускающее. Светоделитель 4 может быть выполнен в виде трехгранной призмы, с помощью которой исследуемое излучение вводится во многолучевой интерферометр. Этот интерферометр состоит из зеркал 2 и 3 с анизотропными пластинками 6 и 7 и образует вместе с поляризатором 5 селективньш отрая1; тель. Наибольшую добротность имеет лишь тот собств енный тип колебаний, частота которого совпадает с одной из резонансных частот селективного отражателя. Другие типы колебаний являются низкодобротными . 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л 6 г 7 J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК на а> .(5D 4 С 01 3 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3861405/31-25 (22) 17 ° 12.84 (46) 15.06.87. Бюл. Р 22 (71) Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) М.И.Захаров (53) 535.8 (088.8) (56) Оптика и спектроскопия, 1982, т.53, N 5, с.926-929.

Авторское свидетельство СССР

У 1032335, кл. G 01 J 3/26, 1982. (54) СПЕКТРОМЕТР (57) Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в интерференционных спектральных приборах. Цель изобретения — увеличение контраста интерференционной картины за счет подавления фона. Спектрометр состоит из трехзеркального интерферометра, образованного зеркалами 1,2 и 3. Между зеркалами 1 и 2 последовательно установлены светоделитель 4, поляризатор 5 и первая анизотропная пластинка 6. Между зеркалами 2 и 3 установлена вторая анизотропная пластинка 7. Коэффициенты отражения зеркал 1 и 3 близки к 1, а зеркало 2— частично пропускающее. Светоделитель

4 может быть выполнен в виде трехгранкой призмы, с помощью которой исследуемое излучение вводится во многолучевой интерферометр. Этот интерферометр состоит иэ зеркал 2 и 3 с анизотропными пластинками 6 и 7 и образует вместе с поляризатором 5 селективный отражатель. Наибольшую

1 добротность имеет лишь тот собственный тип колебаний, частота которого совпадает с одной иэ резонансных частот селективного отражателя. Другие типы колебаний являются низкодобротными. 2 з.п. ф-лы, .1 ил.

1 13

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в интерференционных спектральных устройствах, в частности для определения тонкой структуры широких спектральных линий, Цель изобретения — увеличение контраста интерференционной картины за счет подавления фона.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Спектрометр состоит из трехзеркального интерферометра, образованного зеркалами 1, 2 и 3, внутри которого между зеркалами 1 и 2 последовательно установлены светоделитель

4, полный поляризатор 5 и первая анизотропная пластинка 6. Между зеркалами 2 и 3 установлена вторая анизотропная пластинка 7. Для упрощения конструкции и уменьшения потерь зер" кало 2 нанесено на анизотропную пластинку 6, а зеркало 3 — на анизотропную пластинку 7. Обратные стороны аниэотропных пластинок 6 и 7 просветлены. Зеркала 1 и 3 имеют коэффициенты отражения, близкие к 1, а зеркало 2 выполнено частично пропускающим. Аниэотропные пластинки 6 и 7 закреплены в оправах, обеспечивающих вращение пластинок вокруг оси интерферометра (не показано).

Светоделитель 4 может быть выполнен в виде трехгранной призмы с углом при вершине, близким к 2arctgn, где n — показатель преломления призмы. Призма установлена внутри спектрометра симметрично по отношению к входному и выходному лучам так,что одна иэ боковых граней призмы направляет исследуемое излучение внутрь спектрометра, а другая боковая грань призмы, выводя исследуемое излучение из спектрометра, направляет его на фотоприемник. Поляризатор 5 выполнен в виде поляризованной призмы (типа призмы Глана) и ориентирован так, что ось максимального пропускания поляризатора лежит в плоскости падения излучения на дисперсионную призму 4, Спектрометр работает следующим образом.

Исследуемое излучение с помощью светоделителя 4 вводится внутрь спектрометра, подвергая предварительной частотой селекции и направляется через поляризатор 5 на многолучевой интерферометр, состоящий из .зеркал

17290 2

40

5

2 и 3 с анизотропными пластинками

6 и 7. Этот анизотропный многолучевой интерферометр с установленным . перед ним поляризатором 5 является селективным отражателем. После прохождения через полный поляризатор 5 излучение становится линейно-поляризованным параллельно оси пропускания поляризатора. После отражения от анизотропного многолучевого интерферометра поляризация либо сохраняется (когда частота падающей волны совпадает с собственной частотой селективного отражателя), либо становится эллиптической. Волны с эллиптической поляризацией ослабляются поляризато" ром 5. Полностью подавляются поляризатором 5 волны, поляризация которых после отражения от анизотропного многолучевого интерферометра оставаясь линейной, повернута на 90 по отношению к оси пропускания поляризатора 5. Этот эффект достигается подбором величин анизотропии пластиной

6 и 7, а также ориентацией их опти-, ческих осей. Волна, поляризация которой после отражения от анизотропного многолучевого, интерферометра (состоящего из зеркал 2 и 3 с пластинками 6 и 7) не меняется, проходит через поляризатор без ослабления и испытывает многократные отражения между зеркалом 1, перед которым установлен светоделитель 4 и селективным отражателем (анизотропным многолучевым интерферометром с установленным перед ним поляризатором 5).

Таким образом, наибольшую добротность (наименьшие потери) имеет лишь тот собственный тип колебаний спектрометра, частота которого совпадает с одной из собственных (резонансных) частот селективного отражателя. Излучение, соответствующее этому типу колебаний, выводится с помощью светоделителя 4 и направляется на фотоприемники. Другие типы колебаний являются низкоцобротными. Из них наименьшую добротность (наибольшие потери, равные 100X) имеют типы колебаний на антирезонансных частотах селективного отражателя, расположенных посредине между е о собственными частотами. На этих частотах излучение. на выходе спектрометра отсутствует.

Для сканирования исследуемого спектра зеркала 2 и 1 синхронно перемещаются с помощью пьезокерамики, одно131

7290 4 г sin 9

sin 2кsin с@2 =

1 ер2асоз(р, 10

3(г

/с / =(1,6-2,2)arctgg, (1-K) g ся Ц /2

Составитель В.Рандошкин

Техред А.Кравчук

Редактор В.Ковтун

Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 2412/36

Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 временно осуществляется развертка и в регистрирующем блоке.

Спектрометр позволяет значительно (в сотни раз и более) увеличить контраст интерференционной картины по сравнению с прототипом и может использоваться, в частности, для обнаружения слабых компонентов спектральных линий, находящихся вблизи сильной компоненты, путем подавления фона, создаваемого сильной компонентой.

Кроме того, применение дисперсионной призмы в качестве светоделителя для .ввода и вывода излучения позволяет осуществить предварительную частотную селекцию излучения, что важно при исследовании широких спектральных линий..Формула изобретения 20!. Спектрометр, состоящий из последовательно расположенных первого зеркала, поляризатора-светоделителя, первой анизотропной пластинки, второго зеркала, второй анизотропной пластинки и третьего зеркала, о .тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения контраста интерференционной картины за счет подавления 30 фона, между светоделителем и первой, анизотропной пластиной дополнительно установлен полный поляризатор так,. что ось пропускания поляризатора лежит в плоскости падения излучения на светоделитель, а анизотропные пластинки выполнены и установлены так, что для них на длине волны центра рабочей области спектрометра выполняются соотношения ° 40

ti /2 «» /Cp, / » g =arctg(1+

2 tg cP,/2 45 где Ч, и ц — фазовые сдвиги между обыкновенным и необыкновенным лучами в пеРвой и второй анизотроп= ных пластинках соответственно,, t- Др, 2 = + бакр, !

oC — азимут оптической оси первой анизотропной пластинки по отношению к оси пропускания поляризатора;

P — азимут оптической оси второй .анизотропной пластинки по отношению к оптической оси первой анизотропной пластинки, К и R — энергетические коэффициенты отражения второго и третьего зеркал соответственно;

Тг — энергетический коэффициент пропускания второго зеркала.

2. Спектрометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения предварительной спектральной селекции и уменьшения несе-. лективных потерь, светоделитель выполнен в виде трехгранной дисперсионной призмы с углом при вершине, близким к 2arctgn, где п показатель преломления призмы.

3. Спектрометр по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения плавной регулировки контраста интенференционной картины, анизотропные пластинки установлены с возможностью поворота относительно оси интерферометра. !