СПОСОБ ЛАТЫШЕВА-ЛУКЬЯНОВА-СЕМЕНОВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗБАЛАНСА ДВУХЛУЧЕВОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА Российский патент 1994 года по МПК G01J9/02 

Изобретение относится к технике сверхвысокочастотного (СВЧ) и инфракрасного (ИК) диапазонов, прежде всего миллиметрового и субмиллиметрового, а именно к способам определения разбаланса интерферометров в этих диапазонах, и может быть использован при определении фазовой части разбаланса интерферометра и для измерения амплитудной части этого разбаланса.

Известен способ измерения разбаланса двухлучевого интерферометра, включающий возбуждение интерферометра электромагнитной волной, регистрацию интенсивности волн, прошедших через интерферометр, фазовую разбалансировку интерферометра на 180^о без сопутствующей амплитудной разбалансировки, вторичную регистрацию интенсивности электромагнитной волны, прошедшей интерферометр, и вычисление искомого разбаланса по двум зарегистрированным интенсивностям [1].

Недостатками этого способа являются неоднозначность (двузначность) измеренного разбаланса (неотличимы разбалансы, различающиеся знаком фазы) и недостаточный динамический диапазон по амплитудному разбалансу интерферометра.

Известен способ определения разбаланса двухлучевого интерферометра [2], состоящий в том, что интерферометр возбуждают электромагнитным излучением, измеряют амплитуды сигналов на его выходе, соответствующие трем различным относительным разбалансировкам его плеч, различающимся на известную величину, после чего определяют разбаланс по измеренным амплитудам, причем значения по крайней мере двух из трех относительных разбалансировок плеч интерферометра различаются между собой по фазе на угол, не кратный 180^о.

Недостатком известного способа является малая величина динамического диапазона по амплитудному разбалансу интерферометра.

Цель изобретения - увеличение динамического диапазона способа по амплитудному разбалансу плеч интерферометра.

Это достигается тем, что в одном из плеч интерферометра излучение модулируют, а измерение сигналов на выходе интерферометра осуществляют приемником, нечувствительным к составляющим сигналов, немодулированным по амплитуде.

Кроме того, измерение модулированной составляющей сигнала на выходе интерферометра осуществляют фазочувствительным демодулятором, например, методом синхронного детектирования.

Излучение модулируют по фазе или по амплитуде.

Излучение модулируют методом двухполосной амплитудной модуляции без несущей.

Излучение модулируют по амплитуде так, что модулирующая функция кусочно непрерывна и принимает два вещественных значения, равных по модулю, но отличающихся знаком.

Модулирующая функция представляет собой функцию Уолша.

Кроме того, модулируют излучение во втором плече интерферометра, причем частота модуляции во втором плече отличается от частоты модуляции в первом плече, а измерение излучения на выходе ведут на разностной или(и) суммарной частоте.

На фиг.1 представлена схема реализации заявляемого способа; на фиг.2 - график возможной модулирующей функции для реализации заявляемого способа по п.6 формулы изобретения; на фиг.3 - схема реализации параллельного варианта заявляемого способа.

Схема содержит двухлучевой интерферометр 1, включающий плечи 2 и 3, отражатель 4 с возможностью точного перемещения, служащий для регулировки разности хода интерферометра, источник 5 излучения, приемник 6 излучения и модулятор 7 излучения.

Устройство содержит объект 8, размещенный внутри интерферометра 1 и вносящий в него разбаланс, а также второй приемник 9 излучения. Двухлучевой интерферометр 1 (фиг.3) содержит плечо 2, в котором расположены модулятор 7 и объект 8 (объектное плечо), плечи 3 и 10 (два опорных плеча), а также фазовые пластинки 11 и 12 различной оптической толщины, размещенные в плечах 3 и 10.

Возможный вариант реализации заявляемого способа можно проиллюстрировать следующим примером. Пусть имеется двухлучевой интерферометр и прочие элементы, представленные на фиг. 1, причем фазовый разбаланс интерферометра неизвестен и подлежит измерению (об амплитудном разбалансе скажем позже). Для этого прежде всего включают источник излучения 5, т.е. возбуждают излучением интерферометр, включают модулятор 7, т.е. модулируют излучение в плече 2, и регистрируют приемником 6 интенсивность I_m1 модулированной части суммарного излучения плеч 2 и 3 интерферометра 1. Далее в интерферометр вносят дополнительный разбаланс на известную величину, например, чисто фазовый, причем на заданный угол Δ , не кратный 180^о, например на 90^о. Сделать это можно, в частности, сдвинув отражатель 4 вдоль направления, указанного стрелкой, на 1/8 длины волны. Далее вновь приемником 6 регистрируют интенсивность модулированной части излучения I_m2. После этого фазовый разбаланс интерферометра рассчитывают на основе двух измеренных интенсивностей.

Интенсивность излучения, достигающего приемника 6, может быть представлена в следующем виде: I=A₂²+A₃²+2A₂A₃cosα (1) где I - полная (в том числе немодулированная) интенсивность излучения на приемнике; А₂ - аплитуда части излучения на приемнике 6, прошедшего по плечу 2; А₃ - амплитуда другой части излучения на приемнике 6, прошедшего по плечу 3; α- фазовый сдвиг между плечами интерферометра. Эта интенсивность состоит из трех компонент: интенсивности плеч 2 и 3 (квадраты соответствующих амплитуд) и перекрестной компоненты. Из фиг.1 видно, что компонента, пропорциональная интенсивности плеча 3, приемником 6 не воспринимается, поскольку она немодулирована (модулятор в плече 2). Таким образом в принципе модулированы могут быть лишь перекрестная компонента и компонента интенсивности плеча 2.

Модулятором 7, осуществляют фазовую модуляцию излучения в плече 2. Тогда из формулы (1) очевидно, что компонента излучения на приемнике, пропорциональная интенсивности в плече 2, также не воспринимается приемником 6, поскольку оказывается немодулированной. Таким образом, на приемник может влиять лишь перекрестный член формулы (1), пропорциональный произведению амплитуд излучения в плечах интерферометра.

Модулятором 7 осуществляют фазовую модуляцию с модулирующей функцией типа "меандр" (прямоугольная функция, ...). В этом случае часть излучения, воспринимаемая приемником, будет также модулирована "меандром", причем интенсивность излучения, регистрируемая приемником 6, оказывается пропорциональна амплитудам излучения в плечах интерферометра и синусу неизвестного фазового разбаланса α , что можно записать формулой I_m1=KA₂A₃sinα (2) где I_m1 - интенсивность модулированной части излучения, регистрируемая приемником 6; К - коэффициент пропорциональности.

После дополнительной разбалансировки интерферометра на заданный угол Δ , равный 90^о, приемник 6 зарегистрирует интенсивность I_m2модулированной части излучения, определяемую формулой I (3)
Уравнения (2) и (3) позволяют рассчитать синус и косинус неизвестной фазы α , например, по формулам sinα = I (4) cosα = I (5)
что задает фазовый разбаланс α , т.е. задача измерения фазового разбаланса интерферометра решена.

Положительный эффект достигается благодаря тому, что обе измеряемые интенсивности пропорциональны произведению амплитуды в плечах без каких-либо добавок, т. е. амплитуды сигналов в плечах могут отличаться друг от друга во столько раз, каков динамический диапазон (по мощности) приемно-регистрирующей системы (для оптико-акустических систем - 3-5 порядков).

Угол дополнительной разбалансировки интерферометра не обязательно должен быть равен 90^о, но может составлять 30^о, 60^о, 120^о, 245^о, 50^оили любую другую величину, не кратную 180^о. Интенсивность сигнала на приемнике 6 после дополнительной разбалансировки на этот угол (модуляция прежняя) будет определяться формулой I=KA₂A₃(cosΔsinα+sinΔcosα) (3.1)
Уравнения (2) и (3.1) образуют линейную систему относительно переменных KA₂A₃sin α иKA₂A₃cos α , причем детерминант этой системы не равен нулю. Решив эту систему сводим задачу к предыдущей.

Дополнительная разбалансировка интерферометра на угол Δ не обязательно должна быть чисто фазовой, но может сопровождаться и амплитудной разбалансировкой интерферометра на заданную величину. Такую разбалансировку можно получить, например, введением фазовой пластинки с заданным амплитудным коэффициентом пропускания ТА и надлежащей фазой коэффициента пропускания в плечо 3 (или 2) интерферометра. Реализация способа в этом случае останется практически без изменений, за исключением того, что в уравнении (3.1) правую часть следует домножить на ТА, что однако не меняет существенно методики его решения.

Сама процедура дополнительной разбалансировки интерферометра на угол Δ не обязательно должна сводиться к перемещению того или иного отражателя интерферометра или введению в него фазовых пластинок, но может быть и иной.

Модуляция излучения в плече 2 может отличаться от описанной ранее. В частности это может быть фазовая модуляция с модулирующей функцией, отличающейся от "меандра", например с гармонической модулирующей функцией. Рассмотрим особенности этого варианта реализации заявляемого способа.

Если в плече 2 интерферометра (фиг.1) излучение модулируют по фазе гармонически, то интенсивность излучения на приемнике 6 оказывается модулированной ангармонически, причем с бесконечным числом гармоник. Приемник 6 в этом случае лучше всего выполнить частотно селективным. Если приемник настроен на первую или любую нечетную гармонику частоты модуляции, то реализация способа может полностью совпадать с описанной ранее, вплоть до расчетных формул. Если же приемник настроен на четную гармонику частоты модуляции, то реализация способа может отличаться от описанной лишь расчетными формулами.

Отличие формул сводится к тому, что в выражениях (2), (3) и (3.1) следует заменить синус фазового разбаланса α на косинус, а косинус - на синус, взятый с обратным знаком. В последнем варианте можно говорить, что приемник 6 регистрирует непосредственно перекрестную компоненту формулы (1). Можно также провести расчет и непосредственно по формулам (2), (3), (3.1), но в полученный фазовый разбаланс внести поправку, вычтя из него 90^о.

Возможны варианты заявляемого способа, в которых модулируют не фазу, а иные параметры излучения в плече 2, причем модуляция может быть периодической, непериодической, гармонической, импульсной или иной. В частности, помимо фазовой, в заявляемом способе можно использовать частотную, поляризационную, амплитудную и иные типы модуляции.

Рассмотрим особенности реализации заявляемого способа в вариантах с амплитудной модуляцией. Предположим, что реализована квазиоптическая схема (фиг. 1), причем модулятор 7 таков, что осуществляет амплитудную модуляцию излучения в плече 2 интерферометра. Для определенности предположим, что модулятор 7 осуществляет гармоническую (тональную) амплитудную модуляцию с индексом модуляции 100%. Это означает, что излучение в плече 2 после модулятора 7 можно представить в виде A₂ ≈ f(t) (6) где f(t) - вещественная модулирующая функция, в данном случае задаваемая выражением f(t) = 1 + sin(Ωt) (7)
В этом случае излучение, попадающее на приемник, содержит две модулированные компоненты: перекрестную и пропорциональную интенсивности в плече 2.

При такой модуляции заявляемый способ можно реализовать, например, следующим образом. Интерферометр возбуждают излучением от источника 5, а приемником 6 измеряют интенсивность I_m1 модулированной части излучения на частоте модуляции. Затем вносят любым способом в интерферометр дополнительную разбалансировку по фазе на заданный угол Δ и вторично измеряют интенсивность модулированной части излучения на выходе (I_m2).

Далее перекрывают каким-либо непрозрачным предметом плечо 3 интерферометра 1 (чем сводят к нулю перекрестную компоненту уравнения (1) и измеряют третью интенсивность I_m3 излучения на выходе интерферометра. Далее фазовый разбаланс интерферометра рассчитывают по трем измеренным интенсивностям. Из первой и второй интенсивностей вычитают третью, а полученные разности, пропорциональные теперь уже только перекрестной компоненте в формуле (1), обрабатывают аналогично двум интенсивностям в описанном ранее варианте с гармонической фазовой модуляцией и регистрацией на четной гармонике частоты модуляции.

Реализация настоящего способа с амплитудной модуляцией допускает множество вариантов. Возможен вариант, использующий то обстоятельство, что при гармонической амплитудной модуляции излучения в плече 2, перекрестный член в формуле (1) оказывается модулирован лишь на частоте модуляции, а член, пропорциональный интенсивности излучения в плече 2, - на двух частотах: одинарной и двойной частоте модуляции. Таким образом интенсивность излучения в плече 2 можно измерить не только на частоте модуляции, перекрыв плечо 3, но и на двойной частоте модуляции. При этом перекрывать плечо 3 не обязательно. Более того, измерение на двойной частоте можно вести даже одновременно с измерением первой или второй интенсивностей на одинарной частоте.

Возможны также варианты с амплитудной модуляцией, в которых отсутствует непосредственное измерение интенсивности излучения в плече 2, а вместо него выполняют третье измерение интенсивности на выходе при какой-нибудь третьей разбалансировке интерферометра 1, отличающейся от двух предыдущих по амплитуде и(или) фазе на известную величину. В этом случае при расчете, вместо вычитания третьей интенсивности из первой и второй, для вычисления перекрестного члена формулы (1) придется решать линейную систему из трех уравнений.

Возможны варианты с амплитудной модуляцией, когда на выходе интерферометра меряют интенсивность лишь дважды, а интенсивность плеча 2 не меряют вовсе. Это возможно, если заявляемый способ используют лишь при значительном амплитудном разбалансе интерферометра, а модулятор 7 размещают в том плече интерферометра, из которого на приемник попадает меньшая часть излучения.

В частности, при измерениях пропускания слабо пропускающих объектов, помещаемых в интерферометр, этого можно достичь размещая модулятор в том же плече, что и объект. В этом случае, при достаточном амплитудном разбалансе интерферометра член, пропорциональный интенсивности в плече 2, оказывается пренебрежимо мал по сравнению с перекрестным членом формулы (1), поскольку первый квадратичен, а второй линеен по амплитуде в плече 2.

Как и при других видах модуляции, амплитудная модуляция в данном способе может быть гармонической (тональной), прямоугольной или иной формы, периодической или непериодической, индекс модуляции может быть 100% или иным.

Значительный интерес для изобретения представляют некоторые специфические виды амплитудной модуляции, характеризующиеся тем, что их модулирующая функция f(t) знакопеременна. Модуляторы, осуществляющие модуляцию подобного типа, называются балансными.

Рассмотрим вариант реализации заявляемого способа, отличающийся от предыдущих тем, что модулятор 7 - балансный модулятор, осуществляющий т.н. двухполосную амплитудную модуляцию без несущей, т.е. модуляцию в соответствии с формулой (6), но с такой модулирующей функцией f(t), что ее среднее во времени значение равно нулю. Для определенности предположим, что эта функция представляет собой синус или косинус. Тогда окажется, что перекрестный член формулы (1) модулирован гармонически на частоте модуляции, а член, пропорциональный интенсивности в плече, в котором расположен модулятор, модулирован тоже гармонически, но на двойной частоте модуляции. Таким образом, если приемник 6 настроен на первую гармонику частоты модуляции, он регистрирует непосредственно перекрестный член формулы (1), и способ можно реализовывать так же как при тональной фазовой модуляции и регистрации четной гармоники частоты модуляции.

Возможен и другой вариант использования балансного модулятора в заявляемом способе. Пусть модулятор 7 (фиг.1) - балансный, осуществляющий ангармоническую амплитудную модуляцию в соответствии с формулой (6), причем модулирующая функция f(t) кусочно непрерывна и принимает два вещественных значения, равных по модулю, но отличающихся знаком. Пример подобной модулирующей функции приведен на фиг.2. Она может быть периодической или непериодической, ее среднее значение может отличаться от нуля. В этом случае на приемнике 6 модулированной оказывается лишь перекрестная компонента формулы (1), а компонента интенсивности может быть модулирована лишь в меру несовершенства модулятора 7 (недостаточная крутизна фронтов модулирующей функции). В остальном данный вариант способа может быть выполнен также, как и предыдущий.

Возможен такой вариант использования балансного модулятора в заявляемом способе, который объединяет достоинства двух предыдущих. Для этого модулятор должен обеспечивать модулирующую функцию, которая представляет собой функцию Уолша. Функция Уолша - периодическая кусочно непрерывная функция, которая в течение половины периода постоянна, а в течение второй половины периода принимает то же значение, что и в течение первой, но с обратным знаком. Среднее значение функции Уолша - ноль. При такой модуляции компонента формулы (1), пропорциональная интенсивности излучения в плече 2, может быть модулирована лишь в меру несовершенства модулятора, однако и эта паразитная модуляция может содержать лишь гармоники модулирующей частоты не ниже второй. Перекрестный член формулы (1) будет модулирован прямоугольниками на частоте модуляции. Таким образом приемник 6, настроенный на первую гармонику частоты модуляции, будет в большей степени защищен от влияния иных компонент формулы (1), кроме перекрестной.

Возможны варианты завляемого способа, при которых модьулируют излучение не в одном, а в нескольких плечах интерферометра. При этом, однако, модуляторы не должны быть одинаковыми, поскольку плечи интерферометра в этом случае становятся эквивалентными для приемника, т.е. несколько подобных модуляторов, расположенных в разных плечах интерферометра, оказываются эквивалентны одному модулятору, расположенному вне интерферометра. В частности возможен вариант с размещением по одному модулятору в каждом из двух плеч интерферометра (например, на фиг.1), причем модуляторы работают на различных частотах, не кратных друг другу, а приемник настроен на разность или сумму частот модуляции. В этом случае приемник будет регистрировать лишь перекрестную компоненту формулы (1), а в остальном этот вариант не отличается от описанных ранее.

В предлагаемом способе приемником региситрируют не полную интенсивность излучения, прошедшего инртерферометр, а лишь перекрестный член формулы (1), иногда с некоторыми добавками, но не слишком существенными. Так в способе-прототипе при любом разбалансе интерферометра сигнал на приемнике может быть униполярным, поскольку интенсивность излучения (левая часть уравнения (1)) - величина существенно положительная. В заявляемом же способе, если допустить, что фазовый разбаланс интерферометра может быть любым, перекрестный член формулы (1) может быть как положительным, так и отрицательным. Это означает, что сигнал на приемнике может быть как синфазен, так и противофазен по отношению к модулирующей функции. При этом, если необходимо однозначное измерение фазы, регистрирующая система должна различать между собой взаимно противофазные сигналы, т.е. быть фазочувствительной. В частности, подобные приемные системы можно выполнить на основе метода синхронного детектирования, так что взаимно противофазным (по частоте модуляции) сигналам, попадающим на приемник, будут соответствовать разнополярные сигналы на выходе приемной системы.

В отдельных случаях, например, когда фазовый разбаланс интерферометра может изменяться лишь в незначительных пределах (в частности 90^о или менее), допустимо неоднозначное измерение фазы и, следовательно, нефазочувствительная демодуляция сигнала.

Если применительно к фазовым измерениям, данный способ обеспечивает абсолютные измерения фазового разбаланса интерерферометра, то применительно к амплитудным измерениям этот же способ обеспечивает лишь относительные измерения амплитудного разбаланса интерферометра, т.е. измерение изменения амплитудного разбаланса.

Рассмотрим например задачу об измерении амплитуды пропускания некоторого объекта. Эту процедуру можно выполнить в соответствии с заявляемым способом, например, следующим образом. Берут двухлучевой интерферометр (фиг. 1) и выполняют на нем операции, аналогичные действиям при измерении фазового разбаланса интерферометра, по любому из приведенных ранее вариантов вплоть до вычисления величин KA₂A₃cos α и KA₂A₃sin α . Далее вычисляют величину, пропорциональную произведению амплитуд излучения в плечах интерферометра, но не зависящую от его фазового разбаланса B_o= (8)
Далее помещают объект, подлежащий измерению, в плечо 2 интерферометра и повторяют те же действия. Если обозначить через τ амплитуду, а через ϕ - фазу коэффициента пропускания объекта, то в результате этих действий вычисляют сначала KτA₂A₃cos(α+ϕ) и KτA₂A₃sin(α+ϕ), а затем исключают из них тригонометрические функции
B₁= (9)
Теперь амплитуда коэффициента пропускания объекта τ вычисляется делением В₁ на В₀. Хотя ни В₀, ни В₁ не являются абсолютными амплитудными разбалансами интерферометров (пустого и с объектом), поскольку они связаны с произведениями, а не с частными амплитуд в плечах, их отношение показывает во сколько раз изменился амплитудный разбаланс интерферометра при внесении в него объекта, т. е. это отношение можно трактовать, как относительный амплитудный разбаланс, вызванный внесением объекта в интерферометр. Кроме того, что измерение амплитуды коэффициента пропускания (относительного амплитудного разбаланса) в соответствии с заявляемым способом позволяет измерять значительно меньшие по модулю коэффициенты, чем, например, прямое его измерение без интерферометра, поскольку в первом случае связь между сигналом на приемнике и амплитудой пропускания объекта линейная, а во втором - квадратичная.

Подобным же образом настоящий способ позволяет измерять не только амплитуды коэффициентов пропускания, но и амплитуды коэффициентов отражения и проводить иные амплитудные измерения. При этом объект можно помещать в любое плечо интерферометра, хотя во многих случаях предпочтительнее размещать его в том же плече, что и модулятор, если модулятор один.

Поскольку предлагаемый способ позволяет измерять как фазовую, так и амплитудную часть разбаланса интерферометра, то можно утверждать, что он позволяет измерять полный комплексный разбаланс интерферометра и, следовательно, любую его часть (вещественную, мнимую, ...) по меньшей мере для относительных измерений.

Пусть требуется измерить комплексный коэффициент пропускания объекта. Для этого реализуют квазиоптическую схему, приведенную на фиг.3. Эта схема включает двухлучевой интерферометр 1, содержащий одно объектное плечо 2 и два опорных плеча 3 и 10. На входе интерферометра расположен источник 5 излучения, а на двух его выходах - два приемника 6 и 9. В объектном плече интерферометра размещены модулятор 7, например балансный, и измеряемый объект 8. В обоих опорных плечах интерферометра размещено по одной фазовой пластинке 11 и 12, толщины которых подобраны таким образом, что разность фаз между плечами 2 и 3 отличается от аналогичной разности фаз между плечами 2 и 10 на угол Δ , не кратный 180^о.

Далее для реализации способа включают источник излучения 5 и модулятор 7, а приемниками 6 и 9, предварительно откалиброванными друг относительно друга по чувствительности, одновременно измеряют величины I₆=A₂A₃cosα и I₉= A₂A₁₀cos(α+Δ), где А₂ - амплитуда излучения в плече 2; А₃ - то же в плече 3, А₁₀ - то же, в плече 10; α - фазовый сдвиг в плече 2 относительно плеча 3. Поскольку соотношение между амплитудами в опорных плечах А₃ и А₁₀ известно, эти измерения позволяют однозначно вычислить угол α и произведения амплитуд А₂А₃ и А₂А₁₀, т.е. получить ту же информацию, что и в последовательных вариантах способа. Далее объект 8 изымают из интерферометра и повторяют те же действия. Теперь можно вычислить фазу пропускания объекта 8 как разность между углами α для интерферометра с объектом и без него. Амплитуду коэффициента пропускания можно вычислить как частное от деления любого из произведений А₂А₃ или А₂А₁₀ для интерферометра с объектом на аналогичное произведение для интерферометра без него.

Возможны и другие "параллельные" варианты реализации заявляемого способа. В частности, если использовать интерферометр с несколькими опорными плечами типа фиг.3, можно обойтись без фазовых пластинок 11 и 12, а вносить соответствующую разность хода между опорными плечами иными средствами, можно использовать иные типы интерферометров с двумя опорными плечами, возможно также использование интерферометров с одним опорным плечом и иные "параллельные" варианты реализации заявляемого способа.

Предлагаемый способ позволяет увеличить динамический диапазон по амплитудному разбалансу интерферометра на два порядка и более.

Возможны и другие, более опосредованные следствия того же эффекта. Так при спектральных измерениях, например на спектрометрах на основе лами обратной волны (ЛОВ), возможно сокращение в несколько раз времени измерений. Последний эффект обусловлен тем, что способ-прототип для достижения максимального динамического диапазона требует выполнения операции амплитудной балансировки интерферометра, целью которой является не допустить, чтобы отношение сигналов в плечах интерферометра стало меньше точности регистрирующей системы. Эта операция в современных спектрометрах является механической и, следовательно, медленной. Заявляемый способ этой операции не требует.

В некоторых случаях заявляемый способ может обеспечить дополнительное сокращение времени измерений на 1/3 за счет того, что способ-прототип требует для своей реализации трех амплитудных измерений, а большинство вариантов заявляемого способа - лишь двух.

Настоящий способ требует более простой математической обработки результатов амплитудных измерений. Так, при измерении комплексных коэффициентов пропускания предлагаемым способом, математическую часть задачи можно свести к решению систем из двух линейных алгебраических уравнений.

Изобретение может быть наиболее эффективным для техники электромагнитных волн миллиметрового и субмиллиметрового диапазона, в то же время оно может быть эффективно и для электромагнитных волн иных диапазонов, а также для волн неэлектромагнитной природы, например акустических.

Изобретение относится к технике сверхвысокочастотного /СВЧ/ и инфракрасного /ИК/ диапазонов, прежде всего миллиметрового и субмиллиметрового, а именно к интерферометрии этих диапазонов, к интерферометрическим способам измерения смещений, толщин, физических и химических параметров веществ и т. п. Двухлучевой интерферометр возбуждают излучением, измеряют сигналы на его выходе, соответствующие по меньшей мере двум различным относительным разбалансировкам его плеч, различающимся между собой на известную величину, такую, что разность фаз этих разбалансировок не кратна 180°, и вычисляют искомый разбаланс по измеренным сигналам. В одном из плеч интерферометра излучение модулируют, а измерение сигналов на выходе интерферометра осуществляют приемником, нечувствительным к составляющим сигналов, немодулированным по амплитуде. Возможны варианты настоящего способа, в которых измерение модулированной составляющей сигнала на выходе интерферометра осуществляют фазочувствительным демодулятором, например, методом синхронного детектирования. Кроме того, возможны варианты, при которых излучение модулируют по фазе, по амплитуде, методом двухполосной амплитудной модуляции без несущей и т.д. Эффективны варианты, когда излучение модулируют по амплитуде так, что модулирующая функция кусочно непрерывна и принимает два вещественных значения, равных по модулю, но отличающихся знаком, в частности когда модулирующая функция представляет собой функцию Уолша. Возможны также варианты, когда модулируют излучение не только в одном, но и во втором плече интерферометра, причем частота модуляции во втором плече отличается от частоты модуляции в первом, а измерение излучения на выходе ведут на разностной или/и/ суммарной частоте. Способ позволяет измерять как фазовый, так и амплитудный разбалансы интерферометра, т.е. в частности фазы и амплитуды коэффициентов пропускания или отражения исследуемых объектов. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения разбаланса двухлучевого интерферометра, заключающийся в том, что возбуждают излучением интерферометр, измеряют на его выходе сигналы, соответствующие по меньшей мере двум различным разбалансировкам его плеч, различающимся между собой на известную величину, такую, что разность фаз этих разбалансировок не кратна 180^o, и вычисляют искомый разбаланс по измеренным сигналам, отличающийся тем, что в одном из плеч интерферометра излучение модулируют, а измерение сигналов на выходе интерферометра осуществляют приемником, не чувствительным к составляющим сигналов, не модулированным по амплитуде. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение модулированной составляющей сигнала на выходе интерферометра осуществляют фазочувствительным демодулятором, например, методом синхронного детектирования. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение модулируют по фазе. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение модулируют по амплитуде. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение модулируют методом двухполосной амплитудной модуляции без несущей. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение модулируют по амплитуде так, что модулирующая функция кусочно непрерывна, и принимает два вещественных значения, равных по модулю, но отличающихся знаком. 7. Способ по пп.5 и 6, отличающийся тем, что модулирующая функция представляет собой функцию Уолша. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что модулируют излучение во втором плече интерферометра, причем частота модуляции во втором плече отличается от частоты модуляции в первом плече, а измерение излучения на выходе ведут на разностной или (и) суммарной частоте.