Способ определения фазовой скорости поверхностной электромагнитной волны
Изобретение относится к области измерения параметров поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) и предназначено для использования в оптическом приборостроении. Способ реализуется в устройстве, содержащем лазер 1, зеркало 5, элемент 7 ввода ПЭВ, элемент 8 преобразования ПЭВ в объемное излучение, фотоприемник 10. Для достижения цели с помощью светоделителя 2, модулятора 3 и узла Ь ввода лазерного излучения возбуждается в элементах 7, 9 объемное излучение сдвинутой частоты. Измеритель 12 разности фаз регистрирует разность фаз биений на фотоприемниках 10, по которой определяется фазовая скорость. 1 ил. « (/)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Г О1 R 25/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4810649/21 (22) 04,04,90 (46) 07,05,92. Бюл. 1" 17 (71) Государственный оптический институт им, С.И.Вавилова (72) В.С,Макин и В.В.Трубаев (53) 621.317 (088.8) (56) Keilmann F., Bai Y .Í. Applied
Physics А, 1982, v. A2-.9, р. 9-18.
$сЫезхпрег Z., Sievers А.J.
Applied Physics Letters, 1980, v, 36, Р 6, р. 409-412, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОЙ СКОРОСТИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ
ВОЛНЫ (57) Изобретение относится к области
2 измерения параметров поверхностных электромагнитных волн {ПЭВ) и предназначено для использования в оптическом приборостроении, Способ реализуется в устройстве, содержащем лазер 1, зеркало 5, элемент 7 ввода
ПЭВ, элемент 8 преобразования ПЭВ в объемное излучение, фотоприемник
10, Для достижения цели с помощью светоделителя 2, модулятора 3 и узла
4 ввода лазерного излучения возбуждается в элементах 7, 9 объемное излучение сдвинутой частоты, Измеритель
12 разности Фаз регистрирует разность Фаз биений на Фотоприемниках
1О, по которой определяется фазовая . скорость. 1 ил.
3 173
Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к технике измерения оптических, характеристик поверхностей, и может быть использовано при конструировании устройства для измерения фазовой скорости поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ), Целью изобретения является проведение измерений в реальном масштабе времени при одновременном увеличении точности измерений, На чертеже изображена структурно" функциональная схема устройства для измерения фазовой скорости поверхностных электромагнитных волн, схема содержит лазерный источник I излучения, светоделитель 2, модулятор
3, осуществляющий слвиг частоты лазерного излучения, узел 4 ввода лазерного излучения по пути распространения ПЭВ, выполненный в виде зеркала, поворотное зеркало 5, образец 6, элемент 7 ввода ПЭВ, элемент 8 преобразования ПЗВ в объемное излучение (в виде дифракционной решетки), частично пропускающий ПЭВ, элемент 9 преобразования ПЭВ в объемное излучение (в виде дифракционной .решетки), фотоприемники 10 и ll, измеритель 12 разности фаз сигналов, 2291 которая прошла через элемент 8 преобразования, и идущее вдоль поверхности объемное излучение посредством элемента 9 преобразования ПЭВ также дадут сигнал биений на частоте А63, регистрируемой фотоприемником 11.
Однако фаза этого сигнала биений будет отличаться от фазы сигнала биений, регистрируемого фотоприемником 10, на величину A(g, которая определяется расстоянием 1 между элементами 8 и 9 преобразования и фазовой скоростью ПЗВ v, Разность фаз
Щ определяется разностью оптических длин путей между элементами 8 и 9 преобразования для ПЭВ и для идущего вдоль поверхности объемного излучения и, как вирно из чертежа, она
2р равна: где с - скорость света, Последнее приближение справедливо с хорошей точностью, так как Ья«я, птсюда:
Q1
v=с — — ——
Я1+ (Aq I c
Таким образом, измерив разность фаз сигналов биений, можно определить фазовую скорость ПЭВ, Устройство работает следующим образом, Излучение лазерного источника 1 направляется на элемент 7 ввода ПЭВ и возбуждает ПЭВ, распространяющуюся вдоль поверхности образца. Коллинеарно с ПЭВ распространяется и объемное излучение, заводимое вдоль поверхности узлом 4, Дойдя до полупрозрачного для ПЭВ элемента 8 преобразования, ПЭВ частично преобразуется в объемное излучение, часть иду.щего вдоль поверхности объемного излучения также дифрагирует на элемент 8 преобразования ПЭВ и распространяется па тому же пути, что и объемное излучение, преобразованное из ПЗВ. После светоделителя в одном из каналов лазерного излучения
- установлен модулятор 3, сдвигающий частоту лазерного излучения на вели чину 6(д Cc Я(величина 1/AG3 должна быть не меньше временного разрешения Фотоприемника), где Q -частота лазерного излучения, а фотоприемником;
10 регистрируется сигнал биений на частоте hH . Та часть излучения ПЭВ,, Временное разрешение устройства составляет величину порядка (1/ЬЮ)
35 и ограничено снизу только временным разрешением фотоприемников. Это временное разрешение может. быть суще.ственно меньше характерных времен процессов, идущих на поверхностях ф металлов и влияющих на величину фазовой скорости (например, окислительные реакции и т.п.). следовательно, измерение фазовой скорости можно проводить в реальном масштабе щ времени, !
Так как в качестве источника излучения используется лазер, то когерентность волн, при интерферен р ции которых регистрируются сигналы биений, всегда будет иметь место, Однако амплитуда биений всегда будет имет ь место. Одна ко амплит уда биений будет тем больше, чем выше когерентность интерферирующих волн, Поэтому разность оптических длин путей в двух каналах от светоделителя до we- мента ввода ПЗВ следует делать как, можно меньшей.
v = СЯ1 /(1+fhcffc) где M - частота поверхностной электромагнитной волны, с — скорость света;
1 - расстояние между пространственно разнесенными точками преобразования поверхностной электромагнитной волны в объемное излучение, 6Q - разность фаз сигналов биений, Составитель И. Коновалсв
Редактор В. Бугренкова Техрер А.Кравчук
КорректорС,Шекмар;
Заказ 1581
Подписное
Тираж
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и,открытиям при ГКНТ СССР, .1,13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарииа, 101
17322 формула изобретения"
Способ определения фазовой скорос » ти поверхностной электромагнитной волны, заключающийся в том, что по пути распространения поверхностной электромагнитной волны направляют когерентное ей объемное излучение, преобразуют поверхностную электромагнитную волну в объемное излучение, измеряют интенсивность излучения и определяют фаэовую скорость, отличающийся тем, что, с целью измерения в реальном масштабе времени и увеличения точности, по пути распространения поверхностной электромагнитной волны направляют объемное излучение, сдвинутое по частоте относительно частоты поверх- 20 ностной электромагнитной волны, преобразуют поверхностную электромаг91 б нитную волну в объемное излучение в двух пространственно разнесенных вдоль направления распространения поверхностной электромагнитной волны точках при фотосмешивании со сдвинутым по частоте объемным излучением, измеряют разность фаэ двух соответствующих сигналов оптических биений, а фазовую скорость v находят из со-, отношения
