Устройство для измерения длины волны оптических сигналов

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoNs Советских

Социалистических

Республик

283499

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 26.1Х 1968 (№ 1272066/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 06.Х.1970. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 16.XII.1970

Кл. 21е, 36/10

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК 6 Olr 29/08

УДК 621 317.365(088.8) Авторы изобретения

Н. А. Гуськов и В, P. Покровский

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ

ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Предлагаемое устройство может быть использовано как разведывательный приемник при обнаружении и опознании оптических сигналов, а также как контрольно-измерительный прибор в системах связи, управления и локации, использующих оптические квантовые генераторыы.

Измерение длины волны в оптическом диапазоне производится в большинстве случаев с помощью интерферометра Фабри-Перо (ИФП). Для этого расходящийся пучок оптического излучения направляют на ИФП с фиксированной длиной и получают интерференционную картину в виде концентрических колец света. Измерив диаметры двух соседних колец, можно по определенной формуле вычислить длину волны исследуемого излучения.

Для регистрации интерференционной картины в настоящее время используют электронный способ, заключающийся в том, что интерференционную картину ИФП проецируют на фотокатод передающей телевизионной трубки, работающей в режиме однострочной развертки и обеспечивающей преобразование пространственного положения колец во временное положение электрических импульсов. При помощи схемы совпадений и двух каскадов задержки из выходного сигнала трубки ьыделяются импульсы, соответствующие соседним кольцам, измеряются временные интервалы между импульсами и затем вычисляется длина волны по формуле.

Недостатками электронного способа явля5 ются:

1. Сложность устройства, реализующего способ, обусловленная в основном наличием передающей телевизионной трубки.

2. Низкая чувствительность из-за больших

10 потерь сигнала на отражение от зеркал ИФП при расходящемся световом пучке (только малая часть сигнала проходит через ИФП в виде узких колец, большая часть отражается и теряется) .

15 3. Ограниченность спектрального диапазона измерений, так как передающие трубки чувствительны только к видимой и ближней инфракрасной частям электромагнитного спектра.

20 4. Сложность выделения временных интервалов, соответствующих соседним кольцам интерференционной картины, и формулы, по которой вычисляется длина волны, что затрудняет автоматизацию измерений и ограни25 чивает быстродействие устройства.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков. Для этого в предложенном устройстве исследуемое оптическое излучение подается на перестраиваемый ИФП

30 в виде параллельного пучка, а выход фотоде2S3400

3 тектора, соединенного с ИФП, подключен к измерителю временных интервалов через пороговую схему, для периодического понижения .порога связанную с генератором положительных импульсов. Последний через схему развертки с анодно-сеточной связью соединен также с пьезоэлектрическим преобразователем длины ИФП.

На фиг. 1 изображена электрическая схема предложенного устройства;, на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения длины волны оптических сигналов состоит из интерферометра

Фабри-Перо 1 с пьезоэлектрическим преобразователем 2, фотодетектора 8 с нагрузочным сопротивлением 4, диодной пороговой схемы, включающей диод б, сопротивления б, 7 и источник 8 порогового напряжения Е„, измерителя временного интервала 9, генератора

10 положительных импульсов и схемы пилообразной развертки 11 с анодно-сеточной связью, которая среди подобных схем имеет наилучшую линейность, Работа устройства основана на том, что резонанс в ИФП возникает тогда, когда на его длине укладывается целое число полуволн сигнала, Передаточная характеристика ИФП в функции длины показана на фиг. 2,а.

Если изменять длину ИФП с помощью пьезоэлектрического преобразователя, то через интервал перестройки Л/=Х/2 можно получать максимумы интенсивности прошедшего оптического сигнала. Измеряя временной интервал между импульсами на выходе фотодетектора, определяют длину волны по формуле A,=k Л4, где k — постоянный коэффициент, равный 2Й,4; ky (в/сек) — крутизна пилообразного напряжения, 4 (як/в) — крутизна характеристики пьезоэлектрического преобразователя. Измерение временного интервала между двумя импульсами и решение формулы, .по которой вычисляется длина волны, легко автоматизируются, поэтому быстродействие предложенного устройства значительно больше, чем у известного.

Ввиду высокой добротности ИФП максимумы передаточной характеристики (моды) имеют резко выраженный характер, что облегчает точное измерение длины волны оптического сигнала. Спектральный диапазон этих измерений может быть весьма широким, поскольку спектральные характеристики фотодетекторов перекрывают участок от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области.

4

Выделение измерительных импульсов (временного интервала) производится с помощью псроговой диодной схемы. В обычном состоянии напряжение порогового источника Б„превышает возможный уровень выходного сигнала фотодетектора 8. При появлении на выходе генератора 10 (фиг. 2,б) импульса начинает работать схема развертки 11, прямой ход которой осуществляется только при поступлении на ее вход импульса положительной полярности (фиг. 2,в). С прекращением импульса прекращается и развертка.

3а счет изменения напряжения, прикладываемого к пьезоэлектрическому преобразователю, ИФП перестраивается. В результате на выходе фотодетектора появится сигнал, временная диаграмма которого показана на фиг. 2,г. К измерителю временного интервала пройдут только те импульсы, которые появятся во время прямого хода развертки (фиг. 2,д), так как в это время под воздействием импульса с генератора 10 понизится порог на входе измерителя временного интервала.

В качестве импульсного генератора 10 может использоваться одновибратор, работающий в режиме одиночных импульсов от кнопки ручного запуска 12. Работа одновибратора в автоколебательном режиме (например, при автоматическом измерении длины волны) может обеспечиваться подачей на его вход 18 последовательности запускающих импульсов от соответствующего генератора, Параметры схемы пилообразной развертки и пьезоэлектрического преобразователя должны быть такими, чтобы обеспечивалась перестройка ИФП в пределах, не меньших половины длины волны исследуемого сигнала.

Предмет изобретения

Устройство для измерения длины волны оптических сигналов, содержащее интерферометр

Фабри-Перо, генератор развертки, синхрогенератор и измеритель временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, на выходе перестраиваемого интерферометра Ф абри-Перо установлен фотодетектор, выход которого соединен с измерителем временных интервалов через пороговую схему, подключенную входом порогового уровня на выход синхрогенератора и вход генератора развертки, выход которого соединен с системой изменения оптической длины интерферометра.

Фиг

Фиг 2

Составитель В. Йятнйцки4

Редактор Т. 3. Орловская Темред Т. П. Курилко Корректор В, И. Жолудевй

Заказ 3588/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 415

Типография, пр. Сапунова, 2