Устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения

 

()932226

Союз Советскин

Социал истическин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВЕЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 28. 11. 80 (21) 3009437/25-28 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (5I )M. Кл.

G 01 В 11/26 Ьоудоретванный комятет

СССР по делам изобретений я отнрыткй (53) УДК "31.715..27 (088. 8) Опубликовано 30. 05 ° 82 Бюллетень №

Дата, опубликования описания 30.05.82 (72) Автор. изобретения

В.Б.Титов (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, основанное на способе дискретной индикации угла t0 поворота зеркала путем фиксации многократно отраженного луча света на выходе зеркального умножителя и содержащее источник света, зеркальный

15 умножитель и фотоприемник (1 j.

Однако такое устройство не реагирует на направление измеряемого уг- лового смещения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения, содержащее оптически связанные пленочный валновод с интеграль= но- оптическим элементом связи, воло. конный мозаичный приемник и фотопреобразователь. Вход волоконного мозаичного приемника соединен с первым (одним) выходным торцом пленочного волновода, а выход — с фотопреобраэователем. В качестве интегрально-; оптического элемента связи использован призменный элемент связи 1.2 1.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, выражающаяся в необходимости точной настройки воздушного зазора между призменным элементом связи и пленочным волноводом в процессе производства и эксплуатации, так как от величины зазора зависят возбуждаемые в волноводе моды. Кроме того, устройство имеет недостаточно высокую точность измерения, поскольку на работу устройства в значительной степени влияют вибрации, ускорения и ударные нагрузки. Устройство имеет ограничен932226 ный диапазон измерения, поскольку на диапазон угловых смещений луча источника когеретного излучения накладываются дополнительные ограничения, связанные с отражением и преломлением луча на поверхности призменного элемента связи.

Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности измерения. о

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство снабжено вторым волоконным мозаичным приемником, вход которого соединен со вторым выходным торцом пленочного волно- 15 вода, выход — с фотопреобразователем, а интегрально-оптический элемент связи выполнен решеточным.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения малых go угловых смещений источника когерентного излучения; на фиг. 2 — ход луча света при возбуждении моды в пленоч1 ном волноводе.

Устройство содержит пленочный вол- 2s новод 1 с решеточным интегрально-оптическим элементом 2 связи, волоконные мозаичные приемники 3 и 4 и фотопреобразователь 5.. Входы волоконных мозаичных приемни ков 3 и 4 соединены щ с выходными торцами пленочного волноаода i, а выходы с фотопреобразователем 5.

Пленочный волновод 1 нанесен на подложку б. Решеточный интегральнооптический элемент 2 связи выполнен в виде нанесенного на пленочный волновод 1 диэлектрического слоя 7 с гофрированной решеткой 8 . Волоконные мозаичные приемники 3 и 4 выполнены в виде оптических деталей с регулярной укладкой волокон. фотопреобраэователем 5 является матрица фотоприемников на основе приборов с зарядовой связ ью.

Устройство работает следующим образом.

Луч 9 света от источника когерентного излучения (не показан) падает на решеточный интегрально-оптический элемент 2 связи. Попадая на гофрированную решетку 8, луч 9 света возбуждает в пленочном волноводе 1 волноводную моду 10, порядок которой зависит от угла падения луча на ре- 55 шеточный интегрально-оптический элемент 2 связи. Волноводной моде 10 данного порядка соответствует onределенное распределение светового поля на одном из выходных торцов пленочного волновода 1 в зависимости от направления падения луча 9 света.

Такая картина светового поля передается волоконным мозаичным приемником 3 или 4 в фотопреобразователь 5.

Таким образом, в фотопреобразователь 5 поступает оптический сигнал, свидетельствующий о наличии в пленочном волноводе моды 10. Картина светового поля расшифровывается фотопреобразователем 5, и он выдает сигнал о наличии в пленочном .волноводе 1 моды 10 определенного порядка, которой соответствует определенный угол падения луча 9 света, а значит и определенное положение источника коге рентного излучения.

При повороте источника когерентно го излучения изменяются угол падения луча света на решеточный интегрально-оптический элемент 2 связи, порядок волноводной моды в пленочном волноводе 1, картина распределения светового поля на одном из выходных торцов волновода 1 и показания фотопреобразователя 5 Зная угловое смещение между порядками волноводных мод, можно судить о величине углового смещения источника когерентного излучения.

Расширение диапазона и повышение точности измерений достигается тем, что решеточный интегрально-оптический элемент связи имеет симметричную конструкцию и диапазон измерений разбивается таким образом на вдвое меньшие интервалы.

Формула изобретения

Устройство для измерения малыше угловых смещений источника когерентного излучения, содержащее оптически связанные пленочный волновод с интегрально-оптическим элементом связи, волоконный мозаичный приемник и фотопреобразователь, вход волоконного мозаичного приемника соединен с первым выходным торцом пленочного волновода, а выход — с фотопреобразователем, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, оно снабжено вторым волоконным мозаичным приемником, вход которого соединен с вторым выходным торцом плеH(. чного

Фиг. f

10

Составитель Л.Лобзова

Редактор Е. Лушникова Техред Ж. Кастелевич Корректор Г.Рещетник

Заказ 3741/56 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 93 волновода, выход - с фотопреобразователем, а интегрально-оптический элемент связи выполнен решеточным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2226 6

1. Авторское свидетельство СССР

h" 208991, кл. С 01 В 11/26, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2713525/25-28, кл. G 01 В 11/26, 1980 (прототип).