СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СТЕПЕНИ ПОЛЯРИЗАЦИИ Российский патент 2005 года по МПК G01J4/04 

Изобретение относится к методам измерения параметров электромагнитного излучения.

Известен способ измерения параметров вектора Стокса для любого поляризованного пучка света, с помощью которого определяют степень поляризации. Этот способ характеризуется тем, что электромагнитное излучение пропускают через четыре поляризатора, ось поляризации которых ориентирована через 45 градусов, затем преобразуют интенсивность излучения на выходе каждого элемента поляризатора и фотоприемника в электрический сигнал, далее преобразуют их в микропроцессорной системе согласно формуле, приведенной в [1].

Известен способ измерения поляризации излучения. Этот способ характеризуется тем, что тепловое излучение пропускают через три поляризатора, ось поляризации которых ориентирована через 45 градусов, затем преобразуют интенсивность излучения на выходе каждого элемента поляризатора и фотоприемника в электрический сигнал, далее преобразуют их в микропроцессорной системе согласно формуле, приведенной в [2].

Недостатком указанных способов является использование избыточного количества каналов измерения, вследствие чего увеличивается стоимость реализации способа и снижается быстродействие и точность измерения.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения поляризационных характеристик за счет сокращения числа операций в математической модели обработки информации, повышение точности засчет снижения собственных тепловых шумов фотоприемного устройства путем сокращения числа фоточувствительных площадок, обеспечивающих измерение параметров поляризационного эллипса электромагнитного излучения.

Для этого в известном способе измерения степени поляризации излучение пропускают через два неподвижных поляризатора, ось поляризации которых ориентирована через 45 градусов.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит два неподвижных поляризатора 1, 2, установленных перед поляризационно-чувствительными фотоприемниками 3, 4, которые через предварительные усилители 5, 6 соединяются со схемами выборки и хранения 7, 8, выходы которых последовательно коммутируются аналоговым коммутатором 9 со входом аналого-цифрового преобразователя 10, цифровой код которого подается на вход микропроцессорной системы 11.

Математическая модель метода.

Рассмотрим поляризационный эллипс (фиг.2).

Каноническое уравнение эллипса в системе координат x’, у’

Воспользуемся формулами перехода к системе координат x, у

Подставим x’ и у’ в уравнение эллипса, получаем уравнение наклонного эллипса в системе координат x, у.

A·x²+B·x·y+C·y²=1

где

Выражаем параметры эллипса (a, b - полуоси эллипса и α - угол поворота относительно оси ОХ) через А, В, С.

Обозначим величину cos2α D, тогда

Обозначим значения измеренных интенсивностей излучения, прошедших через поляризаторы, плоскости поляризации которых ориентированы в неподвижной системе координат у, у плюс 45° через у1 и у2 соответственно, а общую интенсивность - I. Чтобы найти параметры А, В, С необходимо решить систему уравнений

Находим значение параметров А, В, С:

Подставим найденные значения в формулу поляризации и найдем требуемое значение.

Способ осуществляют следующим образом: электромагнитное излучение поляризуют путем пропускания через два неподвижных поляризатора 1, 2, оси поляризации которых ориентированы через 45 градусов относительно друг друга. Два пучка поляризованного излучения попадают на двухплощадочный фотоприемник 3, 4, где излучение в свою очередь преобразуется в электрические сигналы, которые усиливают на предварительных усилителях 5, 6 и подают на схемы выборки и хранения 7, 8. Последовательная подача аналогового сигнала на аналогово-цифровой преобразователь 10 осуществляется посредством аналогового коммутатора 9. Цифровой код аналоговых сигналов подается с аналогово-цифрового преобразователя на микропроцессорную систему 11, где осуществляется преобразование сигналов согласно алгоритму соответствующему вышеописанной математической модели.

Известно, что основной вклад в шумы электронного тракта преобразования оптико-электронных систем вносит фотоприемник. Использование двухплощадочного поляризационно-чувствительного фотоприемника ведет к снижению шумов за счет уменьшения числа используемых чувствительных площадок и тем самым ведет к повышению точности и быстродействия измерения степени поляризации излучения.

Источники информации

1. В.А.Москалев. Теоретические основы оптико-физических исследований. Ленинград. Машиностроение, 1987 г., стр.261.

2. Патент №2193168, Россия, МКИ G 01 J 4/00. Способ измерения степени поляризации./ Зиятдинов P.P., Звездин В.В., Гумеров А.Ф., Сабиров И.С. (Заявка №2000118517/28).

Изобретение относится к методам измерения параметров электромагнитного излучения. Способ осуществляют следующим образом: электромагнитное излучение поляризуют путем пропускания через два неподвижных поляризатора, оси поляризации которых ориентированы через 45 градусов относительно друг друга. Два пучка поляризованного излучения попадают на двухплощадочный фотоприемник, где излучение в свою очередь преобразуется в электрические сигналы, которые усиливают на предварительных усилителях и подают на схемы выборки и хранения. Последовательная подача аналогового сигнала на аналогово-цифровой преобразователь осуществляется посредством аналогового коммутатора. Цифровой код аналоговых сигналов подается с аналогово-цифрового преобразователя на микропроцессорную систему, где осуществляется преобразование сигналов согласно алгоритму, соответствующему вышеописанной математической модели. Использование двухплощадочного поляризационно-чувствительного фотоприемника ведет к снижению шумов засчет уменьшения числа используемых чувствительных площадок и тем самым ведет к повышению точности и быстродействия измерения степени поляризации излучения. 2 ил.

Способ измерения степени поляризации электромагнитного излучения путем пропускания излучения через неподвижные поляризаторы, оси поляризации которых ориентированы через 45 градусов относительно друг друга, затем пучки поляризованного излучения подают на фотоприемник, в котором интенсивности излучения преобразовывают в электрические сигналы, усиливают, запоминают в схемах выборки и хранения и посредством аналогового коммутатора последовательно подают на аналогово-цифровой преобразователь, где сигналы преобразуются в цифровые коды, которые затем подают на вход микропроцессорной системы, отличающийся тем, что излучение пропускают через два неподвижных поляризатора, а степень поляризации определяют по формуле

где

a и b - полуоси поляризационного эллипса,

I - общая интенсивность излучения,

y₁, y₂ - измеренные интенсивности излучения, прошедшие через поляризаторы.