Способ модуляции света

 

Ф

Л. Н. Ганюк, А. С. Коваленко, К. Б. Яцимирский.,и,.Л. П. Тихойова !

I -ь

Институт физической химии им. Л. В. Писаржевского (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ СВЕТА

Изобретение относится к .оптическим приборам, в которых используется модулированный по интенсивности или спектральному составу свет.

Известны способы модуляции света при помощи жидких модулирующих сред. В качестве жидких модулирующих сред используются, например, жидкокристаллические системы, на которые воздействуют внешним модулнрующим электрическим полем (1).

Изменение электрического поля изменяет степень анизотропин жидкого кристалла, что приводит к повороту плоскости поляризации света и модуляции поляризованного светового потока по интенсивности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ модуляции света при помощи жидкой модулирующей среды, .например, нитробензола, на которую воздействуют внешним эп модулирующим электрическим полем. Приложение к такой системе внешнего электрического поля приводит к двойному преломлению проходящего через нее поляризованного светового луча и модуляции его по интенсивности (2).

Однако известные способы модуляции света основаны на внешнем модулирующем воздействии непосредственно на световой ноток либо на прозрачную среду.

Цель изобретения — разработка способа модуляции интенсивности, а также спектрального состава света без использования внешнего модулирующего воздействия. . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модуляции света, заключающемуся в пропускании света через жидкую . модулирующую среду, в качестве жидкой модулирующей среды используют раствор, оптическая плотность и окраска которого периодически изменяются вследствие протекающей в нем химической реакции в колебательном режиме.

В качестве жидкой модулирующей среды используют раствор состава, моль-л: бромат натрия 0,03 — 0,05; малоновая кислота О,I0—

0,18; сульфат церия (III) 0,0008 — 0,001б, Для регистрации модулированного по интенсивности монохроматического светового луча с длиной волны 320 нм, а также регистрации спектрального состава белого света

3 98192 серная кислота 1,3 — 1,7, растворитель осталь иое.

В качестве жидкой модулирующей среды используют раствор, в котором протекает периодическая окислительно-восстановительная реакция между броматом и малоновой кислотой, катализируемая ионами церия (ПI.

IV) В процессе этой реакции окислитель (бромат) и восстановитель (малоновая кислота) расходуются, а ионы катализатора IO (церия) периодически многократно окисляются до церия (1Ч) и восстанавливаются до церия (111). Из всех компонентов раствора ок- рашенными являются только ионы церия (IV), их максимум полосы поглощения света расположен при 320 нм. Периодическое накопление ионов церйя (IV) приводит к модуляции по интенсивности проходящего через раствор монохроматического света с длинами волн около 320 нм. Белый свет, проходящий через такой раствор, модулируется как по интенсивности, так и по спектральному составу — в моменты накопления ионов церия (IV) он окрашивается в желтый цвет.

Периодические колебания, в зависимости от концентраций компонентов раствора, начинаются через 10 — 19 мин после смешения реагентов и продолжаются в течение 2 — 4 ч, Частота колебаний 0,012 — 0,019 Гц, амплитуда модуляции 0,38 — 0,96 Д (единиц оптической плотности), глубина модуляции монохроматического светового луча 55,4 — 88,9%, белого светового луча 0,5 — 1,3%. Амплитуда модуляции Равна Разности А = Т,пах — Тп,1д или в единицах оптической плотности А = Юща„—

35 („,1„.

Глубина модуляции в процентах равна

TINo« - т и 100%

TvnO«

На фиг. 1 показана схема реализации способа модуляции; на фиг. 2 — пример регистрации монохроматического светового лу40 ча; на фиг. 3 — пример регистрации белого светового луча, модулированного по интенсивности и спектральному составу.

От источника света 1 (фиг. 1) луч белого света 2 проходит через светофильтр 3 и пре- 45 вращается в монохроматический луч 4, который проходит через прозрачную кювету с раствором 5 и превращается в модулированный по интенсивности монохроматический луч 6. В отсутствие светофильтра 3 белый луч света 2, проходящий через кювету с раст- вором 5, модулируется по интенсивности .и спектральному составу. проходящего через модулирующую среду, можно использовать спектрофотометр Specorel

UVVIS. Для регистрации модулированного по интенсивности и спектральному составу белого светового луча можно использовано фотоэлектроколориметр ФЕК вЂ” Н вЂ” 57 и автоматический самопишущий потенциометр ЭПП вЂ” 09.

Для приготовления модулирующей среды используют исходные водные растворы компонентов с концентрациями, моль-л: окислитель

0,5, восстановитель 4,0, катализатор 0,014, раствор серной кислоты 1,5 и 5,45. Исходные водные .растворы окислителя, восстановителя и катализатора содержат также серную кислоту в концентрации 1,5 моль/л, Пример 1. В стандартной стеклянной кювете объемом 4 мл и толщиной поглощающего слоя раствора 1 см смешивают 0,32 мл окислителя, 0,14 мл восстановителя, 3,19 мл раствора серной кислоты (концентрации

1,5 моль/л) и добавляют 0,34 мл катализатора. Изменение во времени процента пропускания (Т) модулирующей средой монохроматического светового луча с длиной волны 320 нм показано на фиг. 2. Частота моду ляции 1,56 10 Гц, амплитуда модуляции

0,6 Д, глубина модуляции 75%.

Пример 2. В стандартной стеклянной кювете объемом 15 мл и толщиной поглощающего слоя раствора 3 см смешивают 1,41 мл раствора окислителя, 0,63 мл раствора восстановителя, 3,37 мл раствора серной кислоты (концентрации 5,45 моль/л), 7,0 мл дистиллированной воды и добавляют

1,6 мл раствора катализатора. Изменение во времени процента пропускания модулирую. щей средой белого светового луча показано на фиг. 3. Частота модуляции 0,0ф Гц, амплитуда модуляции 0,79 Д, глубина модуляции 1,3%. Интенсивность желтой окраски модулированного белого светового луча изменяется во времени также, как и процент пропускания данной модулирующей среды (фиг. 3).

Параметры модулированного светового луча, получаемые при разных исподных концентрациях компонентов среды, приведены в таблице.

Спектральный состав модулированного белого света от концентрации компонентов среды не зависит.

Предлагаемый способ модуляции интенсивности и спектрального состава света реализуется без внешних воздействий на модулирующую среду, что позволяет устранить ряд недостатком известного способа модуляции, а кроме того, осуществить модуляцию спектрального состава света при использовании компактного закрытого прозрачного сосуда с раствором, исключить изменение геометриSpeìI дей. стаи л среды вителв, мин мол в/л

Длнтелв. ноств ин. ду«иии нериода, мин

Катали Сериал затор, «ислота, моль/л моль/л

Окислн тела, молв/л

Глубина модуллинн белого све та, %

Глубина модулинни монохроматн

Частота Амплитуда колсба- колебаний, ннй, Ги единим Р ческого света, %

241 0,030 0,10

0,5

55,4

0,38

0,12

184 0 035

0,6

70,8

0,47

0,14

168 0,040

0,7

75,0

0,80

0,16

143 0,045

0,8

88,0

0,96! 21 0050 0,18

1,3

0,79 88,9

Формула изобретения 28 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве жидкой модулнрую, i.Ñïîñî6ìîäóëÿöèèñâåòà,заключающийсяв щей среды используют раствор состава, пропускании света через жидкую модулирую- моль-л: бромат натрия 0,03 — 005, малоновая щую среду, отличающийся тем, кислота 0,10 — 0,18, сульфат церия /И(/ 0,000&что, с целью экономии энергии путем.нсклю- IO 0,0016, серная кислота 1,3 — 1,7 растворителя— чения внешнего принудительного модулирую- остальное. щего воздействия, в качестве жидкой моду- . Источники информации, лирующей среды используют раствор, опти- принятые во внимание при экспертизе ческая плотность и окраска которого перио- 1. Патент Франции У 2274059, 6 02 Р 1/13, дически изменяются вследствие протекающей опублик. 1976. в нем химической реакции в колебательном

М

2. Авторское свидетельство СССР У 607169, режиме. кл. G 02 I= 1/07, опублик. 197&.

S ческой формы жидкой модулирующей среды в процессе ее функционирования, исключить помехи размещенным поблизости радиоэлектронным устройством, а также исключить помехи модулирующим характеристикам среды эа счет внешних магнитных и электрических

I8 5 0012

15 6 0,014

13 4 0,016

11,2 0,018

9,7 0,019

981921 С нолей; Перечисленные преимущества предлагаемого способа позволяют существенно упростить конструкцию и расширить воэможности оптических устройств, использующих модуляторы света, что может открьпь новые области их применения.

00008 1,3

00010 1,4

0,0012 I,S

0 0014 1,6

0,0016 1,7

981921 фр Ю о

Составитель А. Смирнов

Техред Т.Маточка Корректор Г, Решетник

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 9705/65

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

Тираж 518 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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