УЗЕЛ РАЗДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА Российский патент 2012 года по МПК G01J3/24 

Изобретение относится к устройствам разделения оптического сигнала по длинам волн для последующей регистрации различными фотодетекторами типа фотодиодов, ФЭУ и т.п. Область применения - многоканальные многоволновые пирометры, спектрометры и спектрографы различного типа.

Известно устройство разделения света фирмы Hamamatsu H9797T и H9797R, для разделения входного оптического сигнала по длинам волн на четыре канала (для H9797T) и на восемь каналов (для H9797R). Диапазон длин волн от 380 до 920 нм. Сборка Hamamatsu H9797R содержит входной оптический разъем, разделитель света по длинам волн, состоящий из дихроических зеркал отражающего типа и полосовых фильтров для каждого канала, выходные оптические каналы. 2009. Photonic Devices Catalog (http://sales.hamamatsu.com/assets/pdf/catsandguides/p-dev_2009_TOTH0017E01.pdf).

Сборка Hamamatsu H9797T содержит входной оптический разъем, разделитель света по длинам волн, состоящий из дихроических зеркал пропускающего типа, полосовых фильтров для каждого канала и выходные оптические каналы. 2009. Photonic Devices Catalog. http://sales.hamamatsu.com/assets/pdf/catsandguides/p-dev_2009_TOTH0017E01.pdf.

Для регистрации разделенных оптических сигналов используют разработанный для данных сборок восьмиканальный ФЭУ фирмы Hamamatsu Н9530, который вставлен внутрь сборки H9797T или H9797R.

Недостатком прототипа является необходимость использования восьмиканального ФЭУ фирмы Hamamatsu H9530, фиксированная ширина длины волны каждого канала; разделение по длинам волн на дихроических зеркалах, с дополнительным использованием полосовых фильтров.

Существует перекрытие соседних каналов, и некоторая часть света регистрируют двумя соседними каналами, что вносит дополнительную ошибку в определении температуры в пирометрии. Использование полосовых фильтров внутри сборки уменьшает динамический диапазон работы пирометра.

Техническим результатом изобретения является расширение диапазона используемых фотодетекторов, устранение зависимости места установки фотодетекторов от места расположения узла разделения оптического сигнала, полное устранение пропусков и перекрытий в соседних каналах разделения по длинам волн, увеличение динамического диапазона пирометра.

Технический результат достигается тем, что в узле разделения оптического сигнала, содержащем входной оптический разъем, разделитель света по длинам волн, и выходные оптические каналы, входной оптический разъем соединен с оптическим жгутом переходной формы из оптических кабелей, уложенных в форме цилиндра, в вертикальную линию на выходе жгута, а разделитель света выполнен в виде вогнутой дифракционной решетки, по хорде круга Роуланда которой расположен приемный узел, выполненный в виде матрицы, состоящей из нескольких групп световодов, каждая из которых соединена с разделенными выходными оптическими разъемами приемного узла.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-4.

На фиг.1 представлен узел разделения оптического сигнала пирометра устройства, где: 1 - входной оптический разъем, 2 - узел ввода оптического сигнала, 3 - дифракционная решетка, 4 - приемный узел, 5 - выходные оптические разъемы приемного узла, 6 - оптический жгут, состоящий из семи оптических кабелей (световодов).

На фиг.2 представлен оптический жгут 6 из оптических кабелей входного оптического разъема 1 сформованных из кабелей цилиндрической формы в вертикальную линию: «щель».

На фиг.3 изображен вариант укладки одной группы световодов в оптический разъем в приемном узле, где: 4 - приемный узел, выполненный в виде матрицы, состоящей из нескольких световодов, 5 - выходные оптические разъемы приемного узла.

На фиг.4_а представлен вид сверху на дифракционную решетку 3, со схематичным направлением лучей на приемный узел 4, расположенный по хорде круга Роуланда.

На фиг.4_б представлено объемное расположение дифракционной решетки 3 и приемного узла 4.

Устройство работает следующим образом.

Входной световой сигнал поступает через входной оптический разъем 1 по оптическому жгуту 6, состоящему из семи оптических кабелей, и через узел ввода оптического сигнала 2 поступает на дифракционную решетку 3.

Для корректного ввода света на дифракционную решетку 3 семь оптических кабелей, собранных в жгут 6, на выходном конце жгута сформированы вертикально, образуя «щель» 2 для направления света к дифракционной решетке 3. Вогнутая дифракционная решетка 3 отражающего типа имеет от 300 штрихов на миллиметр до 1200 штрихов на миллиметр. Разложенный по длинам волн отраженный от дифракционной решетки 3 свет поступает в приемный узел 4 (фиг.1, фиг.4). Один канал укладки световодов в приемном узле 4 показан на фиг.3. Приемный узел 4 (фиг.4) расположен по хорде круга Роуланда вогнутой дифракционной решетки 3 состоит из (фиг.3), по одной группе световодов на канал. Разделенный дифракционной решеткой по длинам волн сигнал передается в приемный узел 4, и по шести группам световодов с выходными оптическими разъемами 5 поступает к фотодетекторам для регистрации (фотодетекторы не показаны).

Использование групп световодов с выходными оптическими разъемами 5 позволяет оператору выбрать как один, так и несколько каналов для регистрации, например, только второй и пятый. Кроме того, существует возможность оперативно менять фотодетекторы с одного канала на другой.

Дифракционная решетка 3 позволяет получить раздельные сигналы, что повышает точность дальнейших вычислений при определении температуры, при использовании данного узла в пирометрии импульсных излучений.

Изобретение относится к устройствам разделения оптического сигнала по длинам волн и может быть использовано для пирометров различного типа. Устройство содержит входной оптический разъем, разделитель света по длинам волн, и выходные оптические каналы. Входной оптический разъем соединен с оптическим жгутом переходной формы из оптических кабелей в форме цилиндра на входе и вертикальной линии на выходе жгута. Разделитель света выполнен в виде вогнутой дифракционной решетки. По хорде круга Роуланда дифракционной решетки расположен приемный узел, выполненный в виде матрицы из нескольких групп световодов. Каждая группа световодов соединена с разделенными выходными оптическими разъемами приемного узла. Технический результат - расширение диапазона используемых фотодетекторов, устранение зависимости места установки фотодетекторов от места расположения узла разделения оптического сигнала, полное устранение пропусков и перекрытий в соседних каналах разделения по длинам волн, увеличение динамического диапазона пирометра. 5 ил.

Узел разделения оптического сигнала, содержащий входной оптический разъем, разделитель света по длинам волн и выходные оптические каналы, отличающийся тем, что входной оптический разъем соединен с оптическим жгутом переходной формы из оптических кабелей, уложенных в форме цилиндра, в вертикальную линию на выходе жгута, а разделитель света выполнен в виде вогнутой дифракционной решетки, по хорде круга Роуланда которой расположен приемный узел, выполненный в виде матрицы, состоящей из нескольких групп световодов, каждая из которых соединена с разделенными выходными оптическими разъемами приемного узла.