СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК G01J4/00 

Область техники

Изобретение относится к способам измерения параметров электромагнитного излучения, в частности, к способам определения знака поляризации эллиптически поляризованного излучения.

Уровень техники

Известны способы определения знака циркулярной поляризации, основанные на взаимодействии излучения с твердотельными фоторезистивными элементами.

Так, в документе RU 2452924 С1 описан способ, заключающийся в том, что на снабженный двумя электродами фоточувствительный элемент направляют циркулярно поляризованное лазерное излучение и измеряют электрический сигнал, возникающий между электродами. Знак циркулярной поляризации излучения определяют по полярности электрического сигнала. В качестве фоточувствительного элемента используют серебро-палладиевую резистивную пленку с удельным поверхностным сопротивлением от 10 до 1000 Ом/квадрат. Данный способ применим к излучению в диапазоне длин волн - от ультрафиолета (250 нм) до средней инфракрасной области (5000 нм).

В документе RU 2662042 С1 описан способ, при реализации которого свет также направляют на фоторезистивный элемент, располагающий двумя электродами. Знак поляризации определяют, измеряя величину сопротивления между электродами и сравнивая полученное значение с величиной сопротивления этого же фоторезистивного элемента, полученной в ходе калибровки. В качестве фоторезистивного элемента используют МДП наноструктуру, состоящую из металлического слоя на основе CoPt, диэлектрического слоя на основе Al₂O₃ и/или SiO₂ и полупроводникового слоя на основе гетероструктуры InGaAs/GaAs, сформированных на непроводящей подложке.

К недостаткам перечисленных способов относятся сложность и высокая стоимость изготовления пленочных фоторезистивных элементов, а также неприменимость к излучению высокочастотного и сверхвысокочастотного диапазонов.

Предложенный способ может быть реализован на базе известных лучеводных элементов, не требует изготовления полупроводниковых структур и может быть применен к излучению в широком спектре частот от дальней инфракрасной области до СВЧ.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка простою и быстрого способа определения направления вращения плоскости поляризации, применимого к излучению в широком диапазоне частот.

Технический результат изобретения заключается в упрощении реализации процесса определения знака поляризации и расширении рабочего диапазона частот в субмиллиметровую область.

Раскрытие изобретения

Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются тем, что исследуемое эллиптически поляризованное излучение подают на детектор, на входе которого установлен поляризатор. Вращая детектор с поляризатором, определяют направление большой оси эллипса. Далее разбивают исходный поток на два луча, первый из которых распространяется вдоль первоначальной траектории, а второй - по более длинному пути пропускают через фазовращатель и вращатель плоскости поляризации. После чего подают оба луча на смеситель, а результирующий сигнал регистрируют с помощью детектора. Регулировкой фазовращателя и вращателя плоскости поляризации добиваются появления максимального сигнала на детекторе. Далее путем расстройки фазовращателя уменьшают сигнал, поступающий на детектор, и, вращая плоскость поляризации по и против часовой стрелки, добиваются увеличения сигнала в обоих случаях. Выявляя направление вращения, соответствующее наиболее быстрому росту сигнала на детекторе, определяют направление вращения плоскости поляризации.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен пример устройства для осуществления заявленного способа.

На фиг. 2 схематически показан ход лучей внутри устройства, изображенного на фиг. 1.

Здесь использованы следующие обозначения:

1 - делитель луча;

2 - фазовращатель;

3 - вращатель плоскости поляризации; 4-уголковый переход;

5 - смеситель;

6 - детектор;

7 - мультиметр.

На фиг. 3 схематически изображены три варианта складывающихся эллиптических волн: а) волны находятся в одной фазе, и направления осей эллипсов совпадают; б) волны находятся в разных фазах, направления осей эллипсов совпадают; в) волны находятся в разных фазах, направления осей эллипсов не совпадают. Стрелками показано направление вектора напряженности электрического поля.

Осуществление изобретения

Как было отмечено выше, предложенный способ может быть применен к эллиптически поляризованному излучению в широком диапазоне частот. В частности, он может быть применен к СВЧ излучению.

На фиг. 1 представлен пример устройства, на котором может быть реализован предложенный способ. Данное устройство собрано из известных лучеводных элементов, описанных в статье Горшко А.И. и Кулешова Е.М. "Исследование полого диэлектрического лучевода миллиметрового и субмиллиметрового диапазона волн". - Радиотехника (Харьков, Харьковский гос. ун-т), 1972, вып. 21.

Исследуемое излучение (обозначено стрелкой слева) подается на вход делителя луча 1. Делитель 1 представляет собой делитель кассетного типа, в котором луч разбивается надвое с помощью поляризационной решетки, размещаемой в корпусе делителя. Смеситель 5 представляет собой аналогичный корпус, в котором может быть размещена кассета с сеткой, на которой происходит интерференция падающих лучей.

На первом этапе кассеты из элементов 1 и 5 извлекают, и на детектор 6 приходит полный поток излучения. Сигнал с детектора 6 регистрируется мультиметром 7. На входе детектора 6 установлен поляризатор. Вращая детектор 6 с поляризатором, определяют наибольшую возможную величину сигнала, соответствующую большой оси эллипса.

Далее в корпус делителя 1 устанавливается кассета с поляризационной решеткой, разделяющей исходный луч на два. Первый луч следует по первоначальной траектории (показана стрелкой справа), второй - проходит по пути, образованному элементами 2, 3 и 4. Далее оба луча поступают на смеситель 5 с установленной кассетой, на сетке которой лучи складываются, а результирующий сигнал регистрируется детектором 6.

Фазовращатель 2 представляет собой уголковое зеркало в изломе лучевода. Перемещая зеркало фазовращателя 2, и регулируя положение плоскости поляризации с помощью элемента 3, добиваются максимального сигнала на детекторе, что соответствует случаю сложения двух эллиптических волн, направления осей и фазы которых совпадают, как это показано на. фиг. 3а.

Далее осуществляют расстройку фазовращателя 2, например, отодвигая зеркало и, тем самым, увеличивая длину оптического пути второго луча. Фазы волн, приходящих на смеситель 5, перестают совпадать, и сигнал на детекторе 6 уменьшается. Этот случай показан на фиг. 3б. Путем вращения плоскости поляризации с помощью элемента 3 добиваются увеличения сигнала. Складывающиеся эллиптические волны в этом случае показаны на фиг. 3в. Причем вращение осуществляют в двух направлениях, по и против часовой стрелки. Направление вращения, при котором наблюдается больший рост сигнала с детектора, и есть направление вращения плоскости поляризации эллиптической волны.

Как следует из описания заявленного изобретения, предложенный способ определения направления вращения плоскости поляризации обеспечивает достижение заявленного технического результата, а именно позволяет осуществлять измерения в субмиллиметровой области. В то же время отсутствие необходимости изготовления сложных пленочных элементов упрощает реализацию процесса определения знака поляризации излучения.

Проведенный анализ показывает, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим для промышленного осуществления изобретения, а в совокупности они позволяют достичь заявленного технического результата.

Таким образом, в разделах «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения» было показано, что все общие и частные признаки предложенного устройства являются существенными и в совокупности удовлетворяют критерию патентоспособности «новизна». В разделе «Осуществление изобретения» было показано, что заявленное изобретение технически осуществимо, позволяет решать поставленные изобретательские задачи и уверенно достигать требуемого технического результата при его (изобретения) использовании, что свидетельствует о промышленной применимости предложенного устройства. Исходя из сказанного выше, мы считаем, что заявленный способ определения направления вращения плоскости поляризации удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Изобретение относится области измерения параметров электромагнитного излучения и касается способа определения направления вращения плоскости поляризации. Способ заключается в том, что исследуемое эллиптически поляризованное излучение подают на детектор, на входе которого установлен поляризатор, и, вращая детектор с поляризатором, определяют направление большой оси эллипса. Далее разбивают исходный поток на два луча, первый из которых распространяется по первоначальной траектории, а второй пропускают через фазовращатель и вращатель плоскости поляризации, подают оба луча на смеситель, а результирующий сигнал регистрируют с помощью детектора. Регулировкой фазовращателя и вращателя плоскости поляризации добиваются появления максимального сигнала на детекторе. Путем расстройки фазовращателя уменьшают сигнал и, вращая плоскость поляризации по и против часовой стрелки, добиваются увеличения сигнала в обоих случаях. Определяя направление вращения, соответствующее наиболее быстрому росту сигнала, определяют направление вращения плоскости поляризации. Технический результат заключается в расширении рабочего диапазона частот в субмиллиметровую область и упрощении реализации способа определения знака поляризации. 3 ил.

Способ определения направления вращения плоскости поляризации, заключающийся в том, что исследуемое эллиптически поляризованное излучение подают на детектор, на входе которого установлен поляризатор; вращая детектор с поляризатором, определяют направление большой оси эллипса; разбивают исходный поток на два луча, первый из которых распространяется вдоль первоначальной траектории, а второй по более длинному пути пропускают через фазовращатель и вращатель плоскости поляризации, после чего подают оба луча на смеситель, а результирующий сигнал регистрируют с помощью детектора; регулировкой фазовращателя и вращателя плоскости поляризации добиваются появления максимального сигнала на детекторе; далее путем расстройки фазовращателя уменьшают сигнал, поступающий на детектор, и, вращая плоскость поляризации по и против часовой стрелки, добиваются увеличения сигнала в обоих случаях; определяя направление вращения, соответствующее наиболее быстрому росту сигнала на детекторе, определяют направление вращения плоскости поляризации.