Оптоэлектронное устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения

 

Изобретение может быть использовано при создании оптоэлектронных устройств для измерения напряженности электрического поля и напряжения. Устройство содержитисточник 1 монохроматического света, модулирующий элемент 2, выполненный из электрооптического монокристалла со сформированной на нем регулярной доменной структурой, состоящей из плоских доменов , оси которых ориентированы навстречу друг другу и направлены параллельно главной оптической оси, параллельно плоскостям доменов. На противоположные грани модулирующего элемента перпендикулярно осям доменов нанесены плоские электроды 3. После модулирующего элемента размещена диафрагма 4, центр которой совпадает с осью светового пучка. Через диафрагму проходит только нулевой дифракционный максимум, в котором сосредоточено 90% излучения. Интенсив- . ность света, прошедшего через диа - , , фрагму, регистрируется фотоприемниг ком 5. Устройство обеспечивает расширение частотного диапазона измерений , а также повышение чувствительности при измерении напряженности электрического поля и напряжения. 1 ил. i (Л

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51) 4 G 01 R 13/40

ЯС)" "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3962936/24-21 ,(22) 08.10.85 (46) 30.07.87. Бюл. 8- 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт источников тока и Московский институт стали и сплавов (72) Б.В.Авдеев, А.А.Блистанов, В.В.Гераськин, Н.А.Кошелев, В.А.Ледов и Н.Г.Сорокин (53) 621.317.7(088.8) (56) Мустель Е.P. Парыгин В,Н. Методы модуляции и сканирования света.

M.: Наука, . 1970.

Патент США М 4070621, кл. 324-96, опублик ° 1978. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано при создании оптоэлектронных устройств для измерения напряженности электрического поля и напряжения.

Устройство содержит. источник 1 монохроматического света, модулирующий элемент 2, выполненный иэ электрооптического монокристалла со сформированной на нем регулярной доменной структурой, состоящей из плоских доменов, оси которых ориентированы навстречу друг другу и направлены параллельно главной оптической оси, параллельно плоскостям доменов. На противоположные грани модулирующегхг элемента перцендикулярно осям доменов нанесены плоские электроды 3.

После модулирующего элемента размещена диафрагма 4, центр которой совпадает с осью светового пучка. Через диафрагму проходит только нулевой дифракционный максимум, в котором сосредоточено 90Х излучения. Интенсив-; ность света, прошедшего через диафрагму, регистрируется фотоприемни-.. ком 5, Устройство обеспечивает расширение частотного диапазона измерений, а также повышение чувствительности при измерении напряженности электрического поля и напряжения.

1 ил.

1327014

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области создания оптоэлектронных устройств для измерения напряженности

5 электрического поля и напряжения.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона за счет расширения области равномерности амплитудночастотной характеристики, повышение чувствительности устройства для из мерения напряженности электрическо го поля и напряжения.

На чертеже приведена структурная схема оптоэлектронного устройства

15 .для измерения напряженности электрического поля И напряжения, Схема включает источник 1 монохроматического света, модулирующий элемент 2 выполненный из электро1

20 оптического монокристалла с сформированной в нем регулярной доменной структурой, состоящей из плоских доменов. Оси доменов ориентированы навстречу друг другу и направлены параллельно главной оптической оси кристалла. Свет распространяется перпендикулярно оптической оси параллельно плоскостям доменов. На две противоположные грани модулирую30 щего элемента, перпендикулярные осям доменов, нанесены плоские электроды 3. После модулирующего элемента . размещена диафрагма 4, центр которой совпадает с осью светового пучка.

Диафрагма располагается на таком 35 расстоянии от модулирующего элемента, что через нее проходит только нулевой дифракционный максимум, в котором сосредоточено 90Х излучения, Интенсивность света, прошедшего че- 40 рез диафрагму, регистрируется фотоприемником 5.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 монохромати- 45 ческого излучения проходит через модулирующий элемент 2 с сформированной в нем регулярной доменной структурой и через диафрагму 4 поступает на фотоприемник 5. Иодулирующий эле- 50 мент помещается в измеряемое электрическое поле, в результате чего на электродах 3 появляется наведенное электрическое напряжение (измеритель напряженности электрического поля), 55 или электроды 3 электрически соединяются с источником измеряемого напряжения (измеритель электрического напряжения). Под действием напряжения, приложенного к электродам или наведенного на них, происходит изменение показателя преломления Дп в электрооптическом материале модулирующего элемента, Так как оси соседних доменов направлены навстречу друг другу, то изменения показателя преломления в соседних доменах имеют разные знаки. В результате модулирующий элемент представляет дифракционную решетку для проходящего через нее света с периодом Й и амплитудой изменения показателя преломления соседних доменов 2 дп.

Отклонение амплитудно-частотной характеристики от равномерной происходит на нижней частоте пьезорезонанса, которая определяется зависимостью f„ =S/2d, где Б — скорость звука в кристалле; d — характерный размер, Для определенного устройства — период доменной структуры и составляет 20-бО мкм, что много меньше толщины используемых в из- вестном устройстве кристаллов, для которых о не менее диаметра светового пучка и составляет порядка 1. мм.

Согласно теории дифракции РаманаНата интенсивность нулевого дифракционного максимума пропорционально квадрату функции Бесселя нуле2 „27 ваго порядка У (r ), где Г = -- 11 п;

I — длина волны света; Р— длина пути света в кристалле; дп — изменение показателя преломления кристалла под действием приложенного поля, В известном устройстве изменение интенсивности света происходит проa I порционально cos — . Из сравнения

2 следует, что изменение интенсивности света при изменении Г на одинаковую величину для предлагаемого устройства больше, что свидетельствует и о большей чувствительности. Поскольку устройство работает в дифракционном режиме, то в нем может использоваться неполяризованный свет и, соответственно, отпадает необходимость в наличии поляризатора и анализатора.

Это позволяет избавиться от ".oîòâåòствующих потерь света. формула изобретения

Оптоэлектронное устройство для измерения напряженности электрического поля и напряжения, содержащее ис1327014

L>—

Л где А — диаметр светового пучка;

d — - период доменной структуры;

Л вЂ” длина волны света.

Составитель В.Степанкин

Редактор М.Петрова Техред В.Кадар

Корректор В.Бутяга

Заказ 3384/41

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 точник монохроматического света и фотоприемник, между которыми вдоль оптической оси светового пучка расположен модулирующий элемент с нане5 сенными на две его противоположные

1 грани плоскими электродами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, расширения частотного диапазона за счет рас- 10 ширения области равномерности амплитудно-частотной характеристики, модулирующий элемент выполнен из электрооптического монокристалла, в котором сформирована регулярная доменная структура с осями доменов, перпендикулярными плоскостям электродов, и

I расположен так, что ось светового пучка параллельна плоскостям доменной структуры, а между модулирующим элементом и приемником света расположена диафрагма с отверстием, диаметр которого равен диаметру светового пучка, а центр совпадает с его . осью, при этом диафрагма удалена от модулирующего элемента на расстояние, определяемое, условием: