Оптический фазовый фильтр
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в фазовых методах обработки информации. Оптический фазовый фильтр содержит установленные последовательно и оптически связанные входной диспергирующий элемент 1, первую ахроматическую линзовую систему 2, фазосдвигающий элемент 3, установленный в задней фокальной плоскости этой системы и выполненный в виде клина переменной оптической толщины, вторую ахроматическую линзовую систему 4 и выходной элемент 5, осуществляющий обратное диспергирующему преобразование. При этом передняя фокальная плоскость системы 4 оптически сопряжена с задней фокальной плоскостью системы 2 фазовым элементом 3. Благодаря такому выполнению фильтра расширяются его функциональные возможности, поскольку в спектральном разложении, реализуемом на входе элемента 3, для каждой длины волны этот элемент вносит свою наперед заданную задержку фазы, т.е. фильтр обеспечивает фазовое кодирование спектральных частот в их широком интервале. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК д11 4 G 02 В 27/46
) г (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2i ) 4300356/24-10 (22) 01.09.87 (46) 23. 04.89. Бюл. Р 15 (72) В.В. Лежнев, А.А. Копыпов и А.М. Камелев (53) 535.8 (088.8) (56) Патент РСТ 84/01211, кл . G 01 В 9/02, опублик. 1984.
Сороко Л.М. Основы голографии и когерентной оптики. — M. Наука, 1971, с. 407-409, рис. 6-36. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ФАЗОВЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в фазовых методах обработки информации. Оптический фазовый фильтр содержит установленные последовательно и оптически связанные входной диспергирующий элемент 1, первую ахроматическую линзовую сис„,80„„1474577 A1 тему 2, фазосдвигающнй элемент 3, установленный в задней фокальной плоскости этой системы и выполненный в виде клина переменной оптической толщины, вторую ахроматическую лин зовую систему 4 и выходной элемент
5,осуществляющий обратное диснергирующему преобразование. При этом передняя фокальная плоскость системы 4 оптически сопряжена с задней фокальной плоскостью системы 2 .фаэовым элементом 3. Благодаря такому выполнению фильтра расширяются его функциональные возможности, поскольку в спектральном разложении, реапизуемом на входе элемента 3, для каждой,длины волны этот элемент вносит свою наперед заданную задержку фазы, т.е. фильтр обеспечивает фазовое кодирование спектральных частот в их .широком интервале. 2 ил .
14 ?4577
sin c, sing sin г, (1)
Ctg X = Ctg + (y+p) t tg (+ g,) $1n () a() tg Р 82n (+ g ) з
- апертурный угол пучка для одной длины волны в задней фокальной плоскости входной линзы 2; р - угол при вершине оптического клина 3;
nq — показатель преломления клина 3 для всех длин волн;
sin a р= arcsin ()
ng где
3, = arccos f n Ч1 3адержка фазы ц;„в зависимости от текущего угла y,êîòîðûé принимает значения от — до р равна сов у+ tg3 sin q, ; — т -. 1 1 cos 1+7) + ((а„»„— а;) cos т — a;tgт cos (+ 1) (2) (1 — х) sin (180 + х — y-g,) ) а; - расстояние от вершины клина до опр еделенной точки; а „„- максимальная ширина кли- 55 на ) - длина волны. Тогда интегральная фаза ц, для а,. равна р Ч;= gp $ u ; >a /Ъ где После выходной линзы 4 свет попадает на выходную призму 5, которая расположена так, чтобы свет, проходя, входную 1 и выходную 5 призмы, имеет одинаковую фазовую задержку. Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в фазовых методах обработки информации спектральных приборов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения фазового кодирования спектральных частот в их широком интервале. На фиг.1 представлена оптическая схема фильтра; на фиг.2 — схема работы фазосдвигающего элемента. Оптический фазовый фильтр содержит установленные последовательно и оптически связанные входной диспергирующий элемент (спектральную призму} i первую ахроматическую линзовую систему (линзу) 2, фазосдвигающий элемент 3, установленный в задней фокальной плоскости этой систе(мы и выполненный в виде клина переменной оптической толщины, вторую ахроматическую линзовую систему (линзу) 4 и выходной элемент (спектральную призму} 5, осуществляющий обратное диспергирующему преобразование, При этом передняя фокальная плоскость системы 4 оптически сопряжена с задней фокальной плоскостью системы 2 фазосдвигающим элементом 3. Фильтр работает следующим образом. Параллельный поток света падает на спектральную призму 1, которая разлагает свет так, что каждой длине волны соответствует свой угол в плоскости разложения призмы. Входная ахроматическая линза 2 собирает свет fQ в задней фокальной плоскости в виде линии, каждой точке которой соответствует своя длина волны. В задней фокальной плоскости ахроматической линзы 2 расположен оп15 тический клин 3, при этом его передняя йлоскость 6 совпадает с задней фокальной плоскостью ахроматической линзы 2. На выходе из оптического клина 20 3 свет отклоняется в зависимости от величины угла при его вершине,поэтому лучи, выходящие из клина 3 образуют виртуальное изображение линии в виртуальной фокальной плоскости 7 ахроматической линзы 2. Главная плоскость выходной ахроматической линзы 4 параллельна виртуальной линии и виртуальной фокальной плоскости 7 входной ахроматической линзы 2. 30 Угол наклона х главной плоскости входной линзы 2 к главной плоскости выходной линзы 4 (фиг.2 определяется по формуле 1474577 Условие т «ср является необходимым, чтобы с х для всех лучей внутри угла Р был одинаковый ° Тогда уравнение (1) имеет вид sind1 sing sin ) Необходимо отметить, что угол х для лучей, лежащих внутри угла р, отлича ется от угла х . для угла ctg х = ctg т + sin p. cos pepsin (II,- a,) - — tgpi sin o(,sin (-+, ) 3 81п 1" + Т1) cos(T + 1,) 10 или с учетом (7+У,)"" ) . п1 + соз n) 3 1 cos (у+ у ) = g (n - 1); sinг- cos nqг 1; tg /3 sin ctg х = ctg y + г sin 1", — а(1 3(п2 1) условие (п2 1 ) tg sin o(i (4) з|п (,-c(,) 20 является достаточным того, что г= х. Тогда d( — л.; 1 ДЛ i f (T dn2 tgy,й(.=ьдлЛ (5) 30 Если взять частный пример, когда у 0 5, ф= 8, n = 4, погрешность определения угла х = дх будет для 2 = 1 дх = -0,65# 1= 4, dx = 0,62Х а для 21 = 3 дх = -0,53Х. Поэтому условие (4) является достаточным, а фаза ц, для этого приме- ра равна Очевидно, что фазы ц, не зависят dn, (л1 от Л, а зависят от n<(h) и d n1 Если произведение п = const, 1л Ч;= 0,22 — (6) Таким образом, в зависимости от того, какой i длине волны Л соответствует а, меняется и фаза Ц;. iэ Иожно взять другой крайний случай, когда апертурный угол мал и им можно пренебречь. Тогда Йп1 фильтров в зависимости от n q ° —дЛ Выбором можно также менять характеристики фазовых фильтров ° 50 формула изобретения ctgx= ctg ; х= Таперь связывают а, .с углом дисперсии и задним фокусным расстоянием входной линзы 2. Производная угла дисперсии по длине волны равна Т dna 1 аЛ Ь 1Л 2% пъ.a;sin Х Л соя 21 1 1 d( (2 1 cos1 1а (ta — + -! — а 1 где Т вЂ” ширина основания призмы, шири на светового пучка; n „— показатель преломления призмы. Угол дисперсии i-й длины волны равен где f — заднее фокусное расстояние входной линзы 2. Тогда уравнение (5) имеет вид /3 6 211 n2pf T dn, ™ 2 2 (8) ц ь а1 Р то и характеристика фазового фильтра тоже будет постоянной. Таким образом, имеется возможность получать различные типы фазовых Оптический фазовый фильтр, содержащий первую линзовую систему, фазосдвигающий элемент, установленный в задней фокальной плоскости этой системы, и вторую линзовую систему,причем передняя фокальная плоскость второй линзовой системы оптически сопряжена с жадней фокальной плоскостью 474577 Составитель В. Кравченко Техред м.дндык Корректор Л. Пата й Редактор Н. Рогулич Заказ 1889/43 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент" ° г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 1 первой системы фазосдвигающим элементом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения фазового кодирования спектральньм частот в.их широком интервале, в него введены входной диспергирующий элемент и выходной элемент, осуществляющий обратное диспергирующему преобразование, установленные соответственно перед первой и после второй линзовыми системами и оптически связанные с ними, обе линзовые системы выполнены ахроматическими, а фазосдвигающий элемент выполнен в виде клина переменной оптической толщины.
