Патент ссср 322748

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 322748

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт, свидетельства (22) Заявлено 03.02.70 (21) 1398734/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.08.74. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 21.01.75 (51) М. 1(л. G 02b 9/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 535.411(088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Л. Буковский, Л, А. Кончухидзе и А. К. Торопов (71) Заявитель Новосибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

ИНФРАКРАСНЫХ ДЛИН ВОЛН и! ; r.

Предлагаемое устройство предназначено для измерения инфракрасных длин волн оптического квантового генератора (ОКГ) с точностью 10 — путем сравнения с аттестованной длиной волны ОКГ, работающего в видимой области спектра. Измерение инфракрасных длин волн ОКГ имеет принципиальное значение в метрологии, так как это позволяет вплотную подойти к созданию высокостабильных эталонных и образцовых излучателей на базе

ОКГ в инфракрасной области спектра, где для газового гелийнеонового ОКГ уже достигнута долговременная стабильность частоты (длины волны) — 10-", а ее воспроизводимость 10-".

Кроме того, измерение инфракрасных длин волн с точностью 10 — позволит решить ряд прикладных задач физики и техники: возможность создания инфракрасных лазерных интерферометров для измерения длин, измерение малых коэффициентов поглощений сред в

ИК-области и т. д.

В настоящее время разработаны методы и аппаратура для измерения длин волн ОКГ и других монохроматических источников излучения в видимом диапазоне с точностью 10 †.

Для этих целей применяются установки с приборами высокой разрешающей силы — эталонами Фабри — Перо, использование которых в инфракрасном диапазоне становится невоз2 можным из-за неопределенности фазового сдвига электромагнитной волны при отражении от границы среда (воздух, вакуум)— зеркало.

Для известного измерения характерно также принципиальное ограничение по точности, вызываемое модуляцией излучения ОКГ и, следовательно, невозможность измерения длин волн высокостабильных ОКГ, так как

1О такая модуляция нарушает работу системы автоматическоп подстройки частоты. Кроме того, необходимость остановки в конце и начале отсчета наведения на штрих шкалы приводит к значительному вкладу вибраций в

1у погрешность измерения. Элементарный расчет показывает, что для достижения точности измерений -10 — счет целых порядков интерференционных полос явно недостаточен и требуется учет дробной доли полосы.

Предлагаемое устройство, включающее двухлучевой интерферометр Майкельсона, отличается тем, что использование временного динамического счета интерференционных полос с преобразованием дробной доли полосы в интервал времени, измеряемый цифровым прибором, устраняет погрешности, связанные с необходимостью привязки к определенной мере длины, с вибрациями (обычно имеющими место при измерениях) и позволяет поныло сить точность измерения дробной доли интер322748 ференционной полосы. Кроме того, в такой схеме исключается влияние обратной связи на оптический квантовый генератор.

На чертеже изображено .предлагаемое устройство.

Оптико-электронное устройство для динамических измерений инфракрасных длин волн газовых ОКГ состоит из интерферометра Майкельсона (или двух независимых интерферометров с общим подвижным зеркалом) и электронного устройства, предназначенного для счета интерференционных полос и определения дробной части порядка интерференции.

В качестве эталонного источника излучения служит стабилизированный по частоте газовый ОКГ-1, генерирующий в видимой области спектра (например, гелий — неоновый ОКГ с

Х = 0,6328 мкм), аттестованный путем сравнения с эталоном длины Кг" с точностью

2 10 — . Источником измеряемой длины волны служит стабилизированный газовый ОКГ-2, генерирующий в инфракрасной области спектра (например, также гелий — неоновый ОКГ, работающий на переходе 3,39 мкм).

Схема предлагаемого устройства состоит из фотоприемников 1, формирователей счетных сигналов 2, счетчиков целых интерференционных полос 3, стартстопного формирователя 4, блока управления 5, цифрового блока дробной части порядка интерференции 6, арифметического устройства преобразования дроби в десятичный вид 7.

Модуляция интерференционной картины, имеющая место при перемещении каретки с общим для обоих интерферометров зеркалом, воспринимается фотоприемниками 1. Синусоидальный сигнал, снимаемый с нагрузок последних, преобразуется известными методами в удобный для цифровой регистрации вид.

Для этой цели служат каналы формирования и счета целых интерференционных полос. При установившемся равномерном движении карет ки с зеркалом стартстопный формирователь

4 выдает сначала импульс запуска, а по прохождении кареткой некоторого расстояния— стоп-импульс на блок управления 5. Последний управляет работой схемы таким образом, что пройденное расстояние как бы ограничивается с обеих сторон двумя импульсами целых красных интерференционных полос. Таким образом, пройденное расстояние L с одной стороны равно = „р "р

2 п и с другой стороны

L = (N„,. + a) — " .—

2 пик (2) где п„.р, и„„. — соответственно показатель преломления среды для красной и инфракрасной длин волн; е — дробная часть ИК-порядка интерферен15 ции.

Нетрудно определить из (1) и (2) кр кр ик нк (N è,ê + ) n„>

2п Как было сказано выше, для получения точности измерения длины волны порядка 10 — возникает задача отсчета дробной части ИКпорядка интерференции. Для этого предназначен цифровой блок отсчета дробной с устройством преобразования результата в десятичный вид.

П р ед м е т изобретения

Устройство для динамических измерений инфракрасных длин волн, содержащее одночастотный стабилизированный оптический квантовый генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно содержит интерферометр Майкельсона с подвижным зеркалом, служащим для модуляции световых потоков эталонного и измеряемого оптических квантовых генераторов, двухканальную электронную систему счета целых интерференционных полос, стартстопный фор4р мирователь, блок управления, обеспечивающий динамический счет полос, цифровой блок отсчета дробной части порядка интерференции и фотоприемники, регистрирующие модуляцию световых потоков, соединеппыс со входами

45 соотвстствующих каналов двухканальной электронной системы счета целых полос, выходы которои соединены со входами электронных счетчиков, фиксирующих число интерференционных полос.

322748

Составитель В. Зверев

Техред Г. Васильева Корректор И. Позняковская

Редактор Е. Полякова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3669/1 Изд. И 145 Тираж 537 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР (Io делам изобретений и открытий

Москва, 7i(-35, Раушская наб., д. 4/5