Гетеродинный способ измерения изменения оптического пути

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 715929

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2603023/18-25 (51)М. Кл.

6 01 В 9/02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет ай«)9Р9«тн«ннЫ к«мнтвт

СИР

6« д«лам нз«бретеннй н «тнрьпня, Опубликованв 15.02.80. Бюллетень М 6 г (53) УДК 535.411 (088.8) Дата опубликования описания 25.02.80

А, И. Гудзенко, С. В. Захарченко, С. M. Коломиец, Л А. Осадчев и А. А. Тищенко (72) Авторы изобретения

Университет ордена Дружбы народов им. Патриса Лумумбы и Институт экспериментальной метеорологии (71) Заявители

° 4 (54) ГЕТЕРОДИННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ

ОПТИЧЕСКОГО ПУТИ

Изобретение относится к области оптико-интерференционных,способов измерения и может быть использовано для измерения изменения оптического пути в аэро-гидродинамике, оптике атмосферы, в оптическом приборостроении.

Известны интерференционные способы измерения изменения оптического пути, состоящие в том, что входное излугчейие разделяют йа опорный и сигнальный пучки и измеряют результат интерференции этих пучков (13.

Недостатком этих способов является их относительно невысокая точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому способу является гетеродинный интерференционный способ измерения изменения оптического пути, ос1$ нованный на разделении входного излучения на опорный и сигнальный пучки, их частотной модуляции за счет дифракцин Брегга с помощью двух звуковых ячеек и измерении результатов интерференции этих пучков (2).

Недостатками этого способа, обусловленными необходимостью применения двух звуковых ячеек, являются низкая помехоустойчивость и малое пространственное разнесение опорного и сигнального пучков в случае достаточно малых габаритов устройства, реализующего способ.

Целью изобретения является увеличение помехоустойчивости и пространственного разделения пучков, а также упрощение способа.

Цель достигается тем, что в способе, состоящем в том, что входнОе излучение разделяют на опорный и сигнальный пучки, модулируют по частоте эти пучки с помощью звуковой ячейки и измеряют результаты интерференции

aux пучков, в ячейке формируют две системы встречно-бегущих волн различной часготы, однократно перпендикулярно им пропускают входное излучение, выделяют из него на выходе ячейки плюс и минус первые дифракционные порядки и регистрируют результат интерференции между ними.

На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит источник 1 входного. изизлучения (например, ОКГ), звуковую ячейку

2, включающую в себя два встречно-штыревых однонаправленных пьезопреобразова еля 3

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Островский Ю. И. и др. Голографическая .интерференция М. "Наука" 1977 с. 34.

2. Авторское свидетельство СССР N 399722, 45 кл. G 01 В 9/02, 1973.

3 71 и 4, два поглогигеля 5 и 6 звуковых волн, преобразователь 7 объемного входного излучения в волноводн волну и преобразователь 8 волноводной волны в объемную; генераторы электрических колебаний 9 и 10, частоты кото рых отличаются на заданную величину; поглотитель 11,.зеркала 12 — 15, кювету 16 с исследуемой средой, полупрозрачную пластину 17 и фотоприемник 18.

При включении устройства в ячейке 2 образуются две бегущие навстречу друг другу — акустические волны с разнесенными на заданную величину частотами. Монохроматическое входное излучение от источника 1 одйократно пропускают через ячейку 2 перпендйкулярно направлению распространения акустических волн. 3а счет дифракции Рамана-Ната из входного излучения на выходе ячейки 2 в первом порядке дифракции (как и в более высоких порядках) образуются две пары пучков, причем частоты всех четырех пучков различны.

При этом из-за конечной расходимости излучения в каждой из пар пучки перекрываются в пространстве, на расстоянии до нескольких десятков метров в практически наиболее интерес ном случае, когда разность частот генераторов

9 и 10 не превосходит 1 МГ (номинальные час- "тоты этих генераторов составляют десятки мегагерц). Таким образом, практически образуются два пучка. Далее на выходе ячейки выделяют плюс и минус первые дифракционные порядки, т. е. выделяют эти пучки, и один из них используют как опорный, а второй — как сигнальный. Пучок нулевого порядка дифракции задерживают поглотителем 11. Зеркалами

12 — 15 обеспечивают необходимое разнесение и сведение пучков. Сигнальный пучок пропускают через кювету 16 с исслелуемой средой. Полупрозрачной пластиной 17 добиваются необходимого пространственного и углового совмещения интерферируюших пучков, и фотоприемником 18 регистрируют интерференционную картину. В результате фотосмещсния сигнал на выходе фотонриемника содержит переменную составляющую с разностной частотой (равной

5929 4 разности частот генераторов 9 и 10), фаза которой равна разности фаз опорного и сигнального пучков. Таким образом, по измерению изменения фазы низкочастотной составляющей сигнала с фотоприемника можно судить об изме нении оптического пути сигнального пучка.

Основными преимуществами изобретения являются увеличение помехоустойчивости и пространственного разделения пучков, а также упрощение его реализации, поскольку в данном способе используется только одна звуковая ячейка. В связи с этим, уменьшаются габариты устройства, реализующего способ, и увеличивается пространственное разнесение пучков

is при достаточно малых габаритах этого устройства, поскольку оно (это разнесение) определяется только положением зеркал. Кроме того, уменьшается влияние вибраций и отпадает необходимость в дополнительных юстировочных эо приспособлениях.

Ъ

Формула изобретения

25 Гетеродинный способ измерения изменения оптического пути, основанный на разделении входного излучения на опорный и сигнальный пучки, их частотной модуляции с помощью звуковой ячейки и измерении результатов интерЗО ференции этих пучков, отличающийся тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости и пространственного разделения этих пучков, в ячейке формируют две системы встречно-бегущих волн различной частоты, однократзэ но перпещ икулярно им пропускают входное излучение, выделяют из него на выходе ячейки +1-ные дифракционные порядки и регистрируют результаты интерференции между ними.

715929

Составитель А. Медведев

Редактор И. Шубина Техред О.Андрейко Корректор Ю. Макаренко

Заказ 9511/37 Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н огкрьпнй

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проскзная. 4