Устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения

 

О П И С А Н И Е < )932225

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Соцналнстнчесинк

Республни (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 28.11.80 (21) 3009436!25-28 с присоединением заявки J4—(23) П риоритет (51)М. Кл.

6 01 В 11/26

Геоудорстееииый комитет

СССР по делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 30.05 82 Бюллетень Юв 20 (53) УДК 531 7-15 °.27(088. 8) Дата опубликования описания 30,05.82

В.Б.Титов (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ УГЛОВЫХ

СМЕЩЕНИЙ ИСТОЧНИКА КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении углов с помощью волновых излучений, преимущественно в автоматизированных системах контроля и управления сложных обьектов, а также при проведении доводочных и юстировочных работ с прецизионной точностью.

Известно устройство, реализующее способ дискретной индикации угла поворота зеркала путем фиксации многократно отраженного луча света на выходе зеркального умножителя. Уст- . ройство содержит источник света, зеркальный умножитель и фотоприемник (1).

Однако такое устройство не реагирует на направление измеряемого углового смещения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения, содержащее оптически связанные интегрально-оптический элемент связи, например, призменный, пленочный волновод, волоконный мозаичный приемник и фотопреобразователь.

Вход волоконного мозаичного приемника соединен с одним выходным торцом пленочного волновода, а выход - с фотопреобраэователем. В качестве интегрально-оптического элемента связи использован призменный элемент связи 52).

Недостатком устройства является сложность конструкции волоконного мозаичного приемника и фотопреобразователя, вследствие необходимости расшифровки двумерной картины .светового поля, возбужденной в пленочном волноводе моды. Двумерность картины светового поля моды ограничивает быстродействие устройства. Кроме того, устройство не может одновремен. но измерять угловые смещения нескольких источников когерентного иэлуче3 9322 ния, а также углы между направления- ми на каждый из источников.

Цель изобретения - повышение быстродействия и обеспечение одновременного измерения угловых смещений нескольких источников когерентного излучения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным интегрально-оптическим элементом io связи, вход которого оптически связан с пленочным волноводом, а выход - с фотопреобразователем.

Дополнительный интегрально-оптический элемент связи выполнен призменным.

На чертеже изображена принципиаль,ная схема устройства для измерения. малых угловых смещений источника когерентного излучения. 29

Устройство содержит оптически свя" занные интегрально-оптический призменный элемент 1 связи, пленочный волновод 2 с волноводной модой 9, дополнительный интегрально-оптический элемент 3 связи (призменный), линзу 4 и фотопреобразователь 5, выполненный в виде линейки фотодиодов 6. Пленочный волновод 3 нанесен на подложку 7. Интегрально-оптический Зо элемент 1 связи используется для ввода когерентного излучения 8 в пленочный волновод 2, а дополнительный интегрально-оптический элемент 3 связи для вывода.

Устройство работает следующим образом.

Когерентное излучение 8 от источника (не показан) когерентного излучения попадает на интегрально-опти40 ческий элемент 1 связи, Попадая на нижнюю грань этого элемента t связи, луч света возбуждает в пленочном волноводе 2 волноводную моду 9, порядок которой зависит от угла падения лу45 ча света на интегрально-оптический элемент 1 связи.

Волноводная мода 9 распространяется по пленочному волноводу 2 и выводится из него интегрально-оптическим элементом 3 связи. При любом определенном интегрально-оптическом элементе 3 связи и длине волны когерентного излучения 8 угол излучения выходящего пучка зависит от поряд. ка моды. Когда этот выходящий пучок проходит через линзу 4, собирающую параллельные лучи, и попадает на фотопреобразователь 5, он дает яркую

25 ф линию, положение которой на фотопреобразователе 5 определяется порядком моды 9. При повороте источника когерентного излучения 8 изменяются угол падения луча света ко- герентного излучения 8 на интегрально-оптический элемент 1 связи, порядок волноводной моды 9 в пленочном волноводе 2 и положение выходящего пучка на фотопреобразователе 5.

Наличие дополнительного интегрально-оптического элемента 3 связи позволяет отказаться от сложного по конструкции волоконного мозаичного приемника. Отпадает необходимость анализировать двумерную картину светового поля возбужденной волноводной моды. При любом интегрально-оптическом элементе связи, используемом для вывода излучения из пленочного волновода, угол излучения вь ходящего пучка зависит от порядка моды.

Когда выходящий пучок попадает на фотопреобразователь, он дает одну яркую линию. фотопреобразователь 5 анализирует одномерную картину светового поля, и таким образом он должен состоять не из матрицы, а из линейки фотоприемника. 8ремя определения порядка возбужденной в пленочном волноводе моды значительно уменьшается.

8 пленочном волноводе могут одновременно существовать волноводные моды нескольких порядков. На фотопреобразователь попадает несколько выходящих пучков излучения, которые дают несколько ярких линий.

Таким образом, применение предлагаемого устройства дает возможность одновременно проводить измерения угловых смещений нескольких источников когерентного излучения. Можно проводить измерения углов между направлениями на несколько источников коге:рентного излучения. Устройство обла.дает высокой точностью вследствие возбуждения,мод только при определенных сторого фиксированных углах падения луча света на интегрально-оптический элемент связи и размещения фотоприемников фотопреобразователя напротив фиксированных положений выходящих пучков. К тому же автоматизация съема выходной информации с выхода фотопреобразователя в виде кодов позволяет достичь непосредственного сопряжения устройства с цифровой электронно-вычислительной маСоставитель Л.Лобзова

Техред Ж. Кастелевич корректор Г.Решетник

Редактор Е. Лушникова

Заказ 3741/56 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 932225 б шиной, что обеспечивает высокую про- снабжено дополнительным интегральноизводительность измерений. оптическим элементом связи, вход которого оптически связан с пленочным волноводом, а выход - с фотопреформула изобретения образователем.

2. Устройство по и. 1, о т л и1. Устройство для измерения малых ч а ю щ е е с я тем, что дополниугловых смещений источника когерент- тельный интегрально-оптический эленого излучения, содержащее оптически мент связи выполнен призменным. связанные интегрально-оптический эле- ð мент связи, например призменный, Источники информации, пленочный волновод и фотопреобразова- принятые во внимание при экспертизе тель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 1. Авторское свидетельство СССР что, с целью повышения быстродействия 208991, кл. G 01 В 11/26, 1968. и обеспечения одновременного измере- 2. Авторское свидетельство СССР ния угловых смещений нескольких ис- по заявке Р 2713525/25-28, точников когерентного излучения, оно кл. G 01 В 11/26 (прототип) .