Устройство для автоматического определения поляризационного состава светового импульса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетсиик

Социалистических

Республик (ii) 989335 (61) Допоянительное к авт. саид-еу

Ц4) ha. Кл.з (22) Заявлено 160681 (21) 3302156/18-25

6 01 Х 4/04

153) УДК 535. 511 (088. 8) с присоединением заявки HP(23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 1501.83. Бюллетень Мо 2

Дата опубликования описания 15.0183

Л.Я. Иарголин, Л.Н. Пятницкий и С.A. Эд льман, s

" . :.,".и

Институт высоких температур AH СССР -- -. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО СОСТАВА СВЕТОВОГО ИИПУЛЬСА

Изобретение предназначено для использования в оптических установках различного назначения, в частности в установках по диагностике физических объектов (газа, плазмы, жидкости, твердого тела) оптическими методами, а также в астрофизических приборах для .определения физических свойств диагносцируемых объектов. 10

Известно устройство для определения поляриэационных характеристик световых сигналов, содержащее поляризационный преобразователь в виде четвертьволновой пластинки, приводимый

8о вращение электродвигателем, фотоприемник,два стробируемых усилителя и систему регистрации сигналов (1} .

Недостатками устройства являются невозможность измерения неполяризован. ной компоненты света, ограничение минимальной длительности измеряемых световых импульсов десятками миллисекунд, низкая стабильность характеристик изэа наличия механического привода, бо-, льшие потери света в оптических элементах.

Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности является устройство для автоматического определения поляризаиионного состава светово-.30

ro импульса, содержащее оптически связанные коллиматор, поляризационный преобразователь, фотодетекторы, связанные с системой предварительной обработки сигналов, систему регистрации сигналов.

Известное устройство позволяет оп ределять поляризационный состав светового импульса в виде электрических сигналов, соответствующих параметрам

Стокса (2) .

Однако устройство характеризуется малой чувствительностью и точностью измерений, связанными с делением волнового фронта на шесть частей.

Цель изобретения — увелиЧение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем оцтичес» ки связанные коллиматор, поляриэациоиный преобразователь, фотодетекторы, связанные с системой предварительной обработки сигналов, и систему регист" рации сигналов, поляриэационный.преобразователь выполнен в виде электрооптического модулятора, при этом в устройство введен расположенный на оптической оси непосредственно за поляризацнонньве преобразователем анали" затор поляризации с четырьмя оптиче -989335 кими выходами, соединенными со входами четырех фотодетекторов, анализатор поляризации выполнен в виде двух, совмещенных нерабочими боковыми гранями одинаковых поляризационных призм, соответственные оптические оси которых 5 составляют острый угол.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит коллиматор 1, полярнзационный преобразователь 2,вы- 10 полненный в виде электрооптического модулятора (ДКДР) и расположенный непосредственно за коллиматором 1 на оптической оси, анализатор 3 поляризации, расположенный непосредственно 15 за поляризационным преобразователем

2 на оптической оси и выполненный в виде двух поляризационных призм, изготовленных таким образом, что оптические оси одной иэ них параллельны боковым граням призмы, а у другой составляют с ними угол 45, причем призмы имеют равные площади рабочих поверхностей и совмещены (склеены) нерабочими боковыми гранями так, что 25 площадь их общей рабочей поверхности равна площади рабочей поверхности поляризационного преобразователя 2 M ,при этом оси одной из призм параллель. ны оптическим осям Х и У поляризационного преобразователя 2; а оси другой,составляют с ними угол 45, фото-. детекторы 4, оптические входы которых соединены с выходами призм анализато" ра 3 поляризации систему 5 предварительной обработки сигналов, входы ко-З5 .торой соединены с выходами фотодетекторов 4, а выходы соединены с входами системы 6 регистрации сигналов) генератор 7 двухполярного пилообразного напряжения четвертьволновой амп-40 литуды одним из выходов соединен с поляризационнык преобразователем 2, а другим — со стробирующим входом системы 5 предварительной обработки сигналов. 45 устройство работает следукщим образом.

Вдоль оптической оси на коллиматор

1 падает свет. Выходящий из коллиматора параллельный пучок света падает . вдоль оси 2 на поляризационный преобразователь 2, представляющий собой электрооптический модулятор с линейным электрооптическим эффектом (кристалл ДКДР), питаемый периодическим двухполярньм пилообразньва напряжением четвертьволновой амплитуды от генератора 7. Прошедший через поляризационный преобразователь свет падает на анализатор 3 поляризации, состоящий из двух призм (Глана), сигналы с оптических выходов которых подаются на входы фотодетекторов 4. Фотодетекторы 4 представляют собой фотоэлектронные умножители (ФЭУ-79), на вы- 65 ходах которых формируются электрические сигналы, несущие полную информацию о поляризационном составе.

Использование поляризационного преобразователя в виде электрооптического модулятора вместо матрицы из шести поляризационных элементов позволяет уменьшить потери света в поляриэационном преобразователе и тем самьм повысить чувствительность устройства, а введение анализатора поляризации в виде двух поляризационных призм непосредственноо эа поля ризационньм реоб;разователем на оптической оси и соединение их оптических выходов со входами фотодетекторов дает воэможность собрать весь свет, прошедший через поляриэационный преобразователь, и путем дальнейшей обработки электрических сигналов. с выходов фотодетекторов определить полный поляриэационный состав светового импуюп,са слабой интенсивности.

Предлагаемое устройство позволяет определить полный поляризационный состав светового импульса слабой интенсивности при чувствительности в б

10 раз превышающей чувствительность известного устройства (прототипа) и при потерях света в 10 - 15%; свести к минимуму ошибки измерений, связанные с разнородностью оптических элементов в каналах сбора света, так как в предлагаемом изобретении все поляризационные компоненты света проходят через одни и те же, либо одинаковые оптические элементы, число которых в каждом канале минимально; уменьшить ошибки измерений, вызванные разбиением волнового фронта падакщей световой волны на части, путем уменьшения числа разбиений и последующей совместной обработки сигнала от двух участков волнового фронта.

Экономическа эффективность при эксплуатации устройства на установках по диагностике плазмы методами рассеяния света составляет около 4560 р. экономии фонда заработной платы ежегодно на одно устройство, Формула изобретения

Устройство для автоматического определения поляризационного состава светового имп уль са, содержащее оптически связанные коллиматор,поляризационный преобразователь, фотодетекторы, связанные с системой предварительной обработки сигналов, и систему регистрации сигналов, о т л и ч а ю щ е е» с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, поляризационный преобразователь выполнен в виде электрооптического модулятора, при этом в устройство введен расположенный иа оптической оси непоГ

989335

Составитель В. Еотенев

Техред A. Ач .. Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Киштулинеп

Тирам 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11107/57

Филиал ППП Патент, r. Уигород, ул. Проектная, 4 средственно 3а полярнзационньа4 преобразователем анализатор поляризации с четырьмя оптическими выходами, соединенньии со входами четырех фотодетекторов, анализатор поляризации выполнен в виде двух, совмещенных нерабоЧими боковыми гранями одинаковых поляризационных призм, соответствующие оптические оси которых составляют острый угол.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

- 1. Phys. Rev. Letters. V 46 е В 10

5 1981.

2. Патент COQUE В 4158506, кл. 356-365, 1977.