СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ Российский патент 1995 года по МПК G01J4/04 

Изобретение оносится к оптическим измерениям, в частности к измерению поляризации звезд.

Известны способы измерения поляризации, предусматривающие использование анализаторов поляризации [1], по которому вращают анализатор и по изменению интенсивности определяют величину или направление вектора поляризации. При этом накладывается требование неизменности величины или направления вектора поляризации за время измерения.

В случае изменения знака вектора поляризации за время измерения наличие поляризации может быть не обнаружено.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ синхронного детектирования [2], заключающийся в том, что при помощи модулятора поворачивают фазу на известный угол и одновременно делят излучение на два ортогональных луча, обыкновенный и необыкновенный. Потоки излучения регистрируются двумя ФЭУ, работающими в режиме счета фотонов. Фотоотсчеты с ФЭУ распределяются в строгом соответствии с углом поворота модулятора.

Однако известный способ имеет следующий недостаток. Природа поляризованного излучения, например, астрономических объектов допускает возможность изменения величины или направления вектора поляризации излучения на временах, меньших времени измерения. В случае, когда за время измерения вектор поляризации равномерно изменяет свое направление на 180^о, а величина вектора поляризации не меняется, способ синхронного детектирования такую поляризацию не обнаруживает, поскольку суммарные потоки, приходящие на оба ФЭУ за время измерения, равны между собой.

Цель изобретения - измерение величины вектора поляризации, меняющего направление на временах, меньших времени измерения.

Цель достигается тем, что по способу измерения поляризации излучение анализируют анализатором поляризации, делящим излучение на два ортогональных луча, обыкновенный и необыкновенный, потоки которых регистрируются двумя ФЭУ в режиме счета фотонов. Величина вектора поляризации вычисляется по формуле
P% = 100%
(1) где <n₁> - число фотоотсчетов, зарегистрированных одним ФЭУ, в обыкновенном луче; <n₂> - число фотоотсчетов, зарегистpированных другим ФЭУ, в необыкновенном луче.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что анализируют излучение анализатором без модулятора, например, при помощи призмы Волластона, а фотоотсчеты от обоих ФЭУ посылают на схему совпадений, представляющую собой электронное устройство, подсчитывающее число совпадающих фотоотсчетов от двух ФЭУ во временном окне τ за время измерения Т, затем вычисляют нормированную корреляционную функцию в нуле (Гудмен Дж. Статистическая оптика. М.: Мир, 1988, с.263)
g21

₂(0) = (2) где <n₁^. n₂>произведение числа зарегистрированных совпадений фотоотсчетов внутри заданного временного окна τ , поступавших с двух ФЭУ за время измерения. Затем по значению вычисленной корреляционной функции в нуле g²₁₂(o) определяют величину вектора поляризации. Измерение поляризации становится возможным вследствие того, что при вращении вектора поляризации на выходе анализатора, например призмы Волластона, происходят статистически зависимые флуктуации интенсивности, которые понижают значение нормированной корреляционной функции в нуле g²₁₂(o), вычисляемой по формуле (2). Сравнивая значения g²₁₂(o) для поляризованного и неполяризованного излучения, определяют значение величины вектора поляризации. Таким образом, описываемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известный способ позволяет измерять величину вектора поляризации, но не применим, когда вектор поляризации вращается, например, равномерно поворачивается на 180^о, за время измерения. В описываемом способе это достигается применением схемы совпадений и вычислением нормированной корреляционной функции в нуле g²₁₂(o), по которой определяется величина вектора поляризации, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Описываемый способ дает возможность исследования физических процессов, характеризующихся знакопеременной поляризацией, за счет излучения статистических свойств излучения.

На фиг. 1 представлена блок-схема поляриметра, с помощью которого реализуется описываемый способ.

Блок-схема содержит зеркальную диафрагму 1, подсмотр 2 поля, входную линзу 3, поляроид 4, фазовую пластину λ/4 5, электрооптический модулятор (ЭОМ) 6, блок 7 фильтров, призму 8 Волластона, выходную линзу 9, генератор 10, блоки 11, 12 фильтров, линзы 13, 14 Фабри, ФЭУ 15, 16, схему 17 совпадения, усилители 18, 19, переключающие устройства 20, 21, ЭВМ 22.

На фиг. 2 представлены результаты измерения поляризации методом синхронного детектрирования (верхняя кривая) и описываемым способом (нижняя кривая); на фиг. 3 представлена связь величины вектора поляризации и соответствующего значения нормированной корреляционной функции в нуле.

Описываемый способ измерения поляризации реализован следующим образом. Измерение проводят при помощи двухканального поляриметра по схеме: излучение от объекта проходит через зеркальную диафрагму 1, входную линзу 3, призму 8 Волластона, входную линзу 9, блоки 7, 11, 12 фильтров, линзы 13, 14 Фабри и падает на фотокатоды ФЭУ 15, 16. Фотоотсчеты с обоих ФЭУ, усиленные усилителями 18, 19, поступают на схему 17 совпадения. Количество фотоотсчетов, поступающих с каждого ФЭУ, и число совпадений посылаются в ЭВМ 22, которая вычисляет значения нормированной корреляционной функции в нуле g²₁₂(o) по формуле (2). Для установления связи нормированной корреляционной функции в нуле с величиной вектора поляризации производят измерения методом синхронного детектирования и описываемым способом искусственно организованного переменного поляризованного излучения. Это достигается по схеме, указанной на фиг. 1, следующим образом. Излучение от лабораторного источника проходит через зеркальную диафрагму 1, входную линзу 3, поляроид 4, вращающуюся фазовую пластину λ/4 5, ЭОМ 6, блок 7 фильтров, призму 8 Волластона, выходную линзу 9, блоки 11, 12 фильтров, линзы 13, 14 Фабри и падает на фотокатоды ФЭУ 15, 16. Фотоотсчеты от обоих ФЭУ усиливаются усилителями 18, 19 и поступают на схему 17 совпадения и переключающие устройства 20, 21, который синхронизированы с управляющим генератором 10 ЭОМ 6, информация анализируется ЭВМ 22.

При включенном ЭОМ 6 вращают фазовую пластину λ/4 5 от нуля до 180^о. Для каждого значения угла поворота вращающейся фазовой пластины λ/4 5 вычисляют значения поляризации и величину нормированной корреляционной функции в нуле g²₁₂(o).

На фиг. 2 представлены результаты измерения поляризации методом синхронного детектирования (верхняя кривая) и описываемым способом (нижняя кривая). На фиг. 3 представлена связь величины вектора поляризации Р% соответствующего значения нормированной корреляционной функции в нуле g²₁₂(o)_Р, отнесенной к величине g²₁₂(o)_o, полученной при отсутствии поляризации. Использование описываемого способа обеспечивает измерение величины вектора поляризации оптического излучения при хаотическом изменении направления вектора поляризации на временах, меньших времени измерения.

Изобретение относится к опическим измерениям и предназначено для измерения поляризации звезд. Сущность: для установления связи нормированной корреляционной функции в нуле с величиной вектора поляризации производят измерения методом синхронного детектирования с помощью схемы совпадения. Отношение этих величин и дает величину вектора поляризации. 3 ил.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ, заключающийся в разделении анализируемого излучения на два ортогональных луча - обыкновенный и необыкновенный, потоки которых регистрируют двумя ФЭУ в режиме счета фотонов, отличающийся тем, что, с целью измерения величины вектора поляризации, меняющего направление, при регистрации потоков излучения уменьшают временной интервал измерения τ регистрируют потоки излучения с помощью схемы совпадения, определяют значения нормированной корреляционной функции в нуле для поляризованного и неполяризованного излучений по формуле

где <n₁·n₂> - произведение числа зарегистрированных внутри заданного временного интервала τ совпадений, поступающих с двух ФЭУ за время измерения T;
<n₁> - число фотоотсчетов, зарегистрированных первым ФЭУ за время измерения в обыкновенном луче;
<n₂> - число фотоотсчетов, зарегистрированных вторым ФЭУ за время измерения в необыкновенном луче,
и по отношению корреляционных функций определяют величину вектора поляризации.