Спектрометр Советский патент 1983 года по МПК G01J3/26 

фиг(

S

со

ГО

00 со ел

rL Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при определении тонкой струк туры широких спектральных линий. Известны спектрометры, основанные на интерферометре ФабрИ-Перо или его модификациях .1. Наиболее близким к предлагаемому .техническим решением является спект рометр, состоящий ИЗ двухзеркального открытого резонатора, внутри которого установлены последовательно поляризатор и анизотропная пластинка 2 J. Недостатком известных спектрометров является недостаточно больша область дисперсии. Цель изобретения - увеличение области дисперсии. Указанная цель достигается тем, что в спектрометре, состошдем из двухзеркального открытого резонатора, внутри которого последовательно установлены поляризатор и ани зо -ропная пластинка, между анизотропной пластинкой и зеркалом резонатора прследовательно установлены дополнительное зеркало и вторая ани зотропная пластин.ка. С целью уменьшения критичности к разъюстировкам анизотропная пластинка выполнена таким образом, что в ней разность фаз для обык новенного и необыкновенного лучей на длине волны центра рабочей облас составляет (0,6 спектрометра-.,+R , где R.- коэффици1,2) ctrcsin -: ент отражения дополнительного зерка ла. .. . С целью исключения побочных, максимумов аппаратной функции первая анизотро тная пластинка выполнена чeтвepтьJвoлнoвoй; на длине волны центра рабочей области спектрометра.: На фиг. 1 представлена схема спектрометра; на фиг. 2 - то же, вариант) на фиг. 3 и 4 - аппаратная функция (коэффициент отражения R для волны, вектор поляризации которой параллелен оси пропускания поля ризатора в зависимости от частоты }) селективного отражателя, включающего в себя последовательно установленные анизотропную пластинку введенные зеркало, вторую анизотроп ную пластинку и зеркало резонатора Спектрометр состоит из открытого двухзеркального pesoHaTopia, образованного зер салами 1 и 2, В резонаторе перпендикулярно его оси после довательно установлены поляризатор 3, анизотропная пластинка 4, зеркаjto 5 и вторая анизотропная пластин ка б. Анизотропная Пластинка 4 Четвертьволновая и установлена тдк, что ее оптическая ось составляет угол осью пропускания поляризатора 3. Для упрощения конструкции и уменьшения потерь , зеркало.5 может быть нанесено ла анизотропнхто пластинку 4, а зеркало 2 - на ани;зотропную пластинку б (фиг. 2). Другие стороны анизотропных пластинок 4 и б просветлены. В зависимости от способа ввода и вывода излучения поляризатор 3 может быть выполнен-в виде поляризационной призмы или плоскопараллельных пластинок, установленных под углом, близким к углу Брюстера. В варианте устройства (фиг.2) для осуществления оптической развязки между исследуемым излучением и фотопрйемником первая пластинка установлена так, что исследуемое излучение, падая на нее, направляется в резонатор, а вторая пластинка отражает часть излучения на фотоприемник. Зеркала 1 и 2 имеют коэффициенты отражения близкие К единице, а зеркало 5 выполнено частично пропускакяцим.. Спектрометр работает следующим образом. Исследуемое излучение, попадая в спектрометр и проходя поляризатор 3/ становится линейно поляризованным, а проходя затем анизотропную пластинку 4 становится {в .общем случае Jnoляризованным эллиптически. Часть излучения отражается зеркалом 5, другая часть после прохождения через анизотропную пластинку б отражается |от зеркала 2 и возвращается обратно 1К зеркалу 5. В результате многократных отражений между зеркалами 2 и 5 выходящая волна.после анизотропной пластинки 4 имеет либо поляризацию падающей волны (когда частота исследуемого излучения совпадает с собственной частотой сёлективного, отражателя, образованного анизотропной пластинкой 4, зеркашом 5, анизотропной пластинкой б и зеркалом 2 ), либо эллиптическую поляризацию. Волна, поляризация которой совпадает с поляри:зацией падающей на селективный отражатель волны, проходйт через поляризатор 3 без ослабления и испытывает многократные отраже-., ния между зеркалом 1 и селективным отражателем. Волны, имеющие ортого нальную ко1«1оненту, ослабляются поляризатором 3. Потери для таких волн тем больше, чем больше величина ортогональной компоненты. Таким образом, в спектрометре имеют малые потери только те колебания/ частота которых совпадает с собственной частотой резонатора, образованного зеркалом 1 и селективным отражателем с поляризатором 3. При сканировании исследуемого спектра зеркала 1 и 5 синхронно перемещаются с

помощью пьеэокерамики, одновременно осуществляется развертка и в регистрирующем блоке.

Положение максимумов аппаратной функции селёктивяого отражателя на шкале частот зависит от раз ности фаз между обыкновенным и необыкновенным лучом, вноси№Эй анизотропной пластинкой 6. Наиболее пригодными для селекции типов колебаний являются случаи, когда максимумы расположены, эквидистантно, что реализуется, когда анизотропная пластика 6 - четвертьволновая или когда

JJ

разность фаз, вносимая ею, близка KorcSin, где И,- коэффициент отражения зеркала 5. Последний случай наиболее предпочтителен, так, как область дисперсии здесь в два раза больше, чем с четвертьволновой пластинкой (фиг. 31. В этом случае у максимумов и более плоская ве|миина, что способствует увеличению устойчивости работы устройства при разъюс тировках.

По отношению к прототипу в предлагаемом устройстве область дисперсии увеличивается в 20-100 раз.

4

г/

S

1. СПЕКТРОМЕТР, состоящий | из двухзеркалького открытого резонатора, внутри которого установлены последовательно поляризатор и анизотропная пластинка,о т л и ч а ю- . щ я и с я тем, что, с целью увеличения области дисперсии, в нем между анизотропной пластинкой и зеркалом резонатора последовательно установлены дополнительное зеркало и вторая анизотропная пластинка. 2.Спектрометр по п. 1, о т л йчающийся тем, что, с целью уменьшения критичности к разъюстировкам, вторая анизот1Х)пная пластинка выполнена таким образ еж, что в ней разность фаз для обыкновенного и необыкновенного лучей на длине волны центра рабочей области спектре рометра составляет

/

i I

f.O.

/

I-l.

-«1