Устройство для измерения оптических параметров прозрачных сред на основе интерферометра Маха-Цендера Советский патент 1984 года по МПК G01N21/45 

на 45 ПО отношению к плоскости поляризации первого поляризатора.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, после третьего полупрозрачного зеркала

на пути прошедшего через него луча .установлен второй фотоприемник, связанный через схему обратной связи с блоком источника излучения.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАЖТРОВ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕД НА ОСНОВЕ ИНТЕРФЕРОЖТРА МАХАЦЕНДЕРА, содержащее источник монохроматического излучения с блоком питания и расположенные по ходу излучения.коллиматор, интерферометр, включаюп два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала анализатор и фoтoпpиe шшc, соединенный с ре.гистрирующим устройством, а также два поляризатора, отличаю щете с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров, в него дополнительно введены четыре ромба Френеля, третье непрозрачное и третье полупрозрачное зеркала, прерьшатель луча, фазовый компенсатор, электрооптический фазовый модулятор и механизм вращения поляризатора, а также два избирательных усилителя, причем первый поляризатор, первый ромб Френеля, второй поляризатор, второй ромб Френеля, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены последовательно между коллиматором и интерферометром, третий и четвертый ромбы Френеля расположены внутри интерферометра на пути одного из лучей, прерыватель луча и фазйвый компенсатор установлены последовательно внутри интерферометра на пути второго луча, электрооптический фазовый модулятор расположен между интерферометром и анализатором, а фотоприемник соединен с регистрирующим устройством через параллельно соединенные избирательные усилители, один из которых настроен на нечетную, а другой на четную гармонии частоты модуляции, при этом азимут плоскости поляриза1Ц1И первого поляризатора перпендчку лярен плоскости падения излучения на зеркала интерферометра, второй а с поляризатор снабжек механизмом вращения поляризатора вокруг оси, совпадающей с направлением луча, оптические оси первого и второго ромбов Френеля повернуты на 45 по СО отношению к азимуту поляризации перо вого поляризатора и параллельны, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены под 00 углом один к другому, равным углу падения лучей на зеркала интерферометра, третий и четвертый ромбы Френе ля установлены в оптическом контакте так, что их оптические оси параллельны плоскости поляризации первого поляризатора, азимут оптической оси электрооптичесиого фазового модулятора параллелен азимуту плоскости , поляризации первого поляризатора, а оптическая ось анализатора повернута

Изобретение относится к оптике и измерительной технике и предназначено для измерения коэффициентов поглощения и показателей преломления изотропных и анизотропных сред, а также величин, связанных с названными параметрами (как температура, давление, напряженность электрического или магнитного полей и т.д. ,

Известны модификации интерферомет ра Маха-Цёндера, которые позволяют решить различные задачи в таких областях науки и техники, как оптика, физика плазмы, аэродинамика и т.д. ij.

Однако эти интерферометры используются только для исследования явлений, связанных с изменением показа:теля преломления.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения параметров на основе интерферометра Маха-Цендера, содержащее источник монохроматического излучения с блоком питания и расположенные по ходу излучения коллиматор, интерферометр, включающий два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала, анализатор и фотоприемник, соединенный с регистрирующим устройством,а также два поляризатора 2 ,

Известное устройство предназнг1чено для измерений показателя преломления, однако с его помощью нельзя измерять коэффициенты поглощения,

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения оптических параметров на основе интерферометра Маха-Цендера, содержащее источник монохроматического излучения с блоком питания и расположенные по ходу излучения коллиматор, интерферометр, включающий два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала, анализатор и фотоприемник, соединенный с регистрирующим устройством, а также два поляризатора, дополнительно введены четыре ромба Френеля, третье непрозрачное и третье полупрозрачное зеркала, прерыватель луча, фазовый компенсатор, электрооптический фазовый модулятор и механизм вращения поляризатора, а также два избирательных усилителя, причем первый поляризатор, первый ромб Френеля, второй поляризатор, второй ромб Френеля, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены последовательно между коллиматором и интерферометром, третий и четвертый ромбы Френеля расположены внутри интерферометра на пути одного из лучей, прерыватель луча и фазовый компенсатор установлены последовательно внутри интерферометра на пути

второго лзгча, электрооптический фазовый модулятор расположен между . интерферометром и анализатором, а . фотоприемник соединен с регистрирующим устройством через параллельно соединенные избирательные усилители, один из которых настроен на нечетнук а другой на четную гармонии частоты модуляции, при этом азимут плоскости поляризации первого поляризатора перпендикулярен плоскости падения из лучения на зеркала интерферометра, второй поляризатор снабжен механизмом вращения поляризатора вокруг оси совпадающей с направлением луча, оптические оси первого и второго ромбов Френеля повернуты на 45 по отношению к азимуту поляризации первого поляризатора и параллельны, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены под

углом один к другому, равным углу падения лучей на зеркала интерферометра, третий и четвертый ромбы Френеля установлены в оптическом контакте так ,. что их оптические оси параллельны плоскости поляризации первого поляризатора, азимут оптической оси элеЛтрооптического фазового модулятора параллелен азимуту плоскости-поляризации первого поляри затора, а оптическая ось анализатора повернута на 45° по отношению к плоскости поляризации первого поляризатора, ,

Кроме того, после третьего полупрозрачного зеркала на пути прошедшего через него луча может быть установлен второй фотоприемник, связанный через схему обратной связи с блоком питания источника излучения

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения с блоком 2 питания, монохроматор 3, коллиматор Д, поляризатор 5 и поляризатор 6 с механизмом 7 вращения, ромбы Френеля 8-11, полупрозрачные зеркала 12 - 14 и непрозрачные зеркала 15 - 17, прерыватель 18 луча, фазовый компенсатор 19, представляющий собой стеклянный цилиндр, помещенный внутрь катушки, исследуемый и эталонный объекты 20.и 21,электрооптический фазовый модулятор 22 с генератором 23модулирующего напряжения, анализатор 24, фотоэлектронные умножители (ФЭУ) 25 и 26, избирательные усилители 27 и 28, регистрирующие устройство 29 и схему 3 :обратной связи.

Устройство, работает следующим образом.

Благодаря поляризаторам 5 и 6 и ромбам Френеля В и 9, которые выпол- 1яют роль ахроматических четвертьзолновых пластинок, на исследуемый збъект 20 попадает, в общем случае, эллиптически поляризованный луч с азимутом большой оси А5 , эллиптич ность которого периодически меняется в зависимости от ориентации азимута вращающегося поляризатора 6. Сквозь эталонный объект 21 проходит луч, который благодаря наличию двух ромбов Френеля 10 и 11, выполняющих роль ахроматической полуволновой пластинки, имеет при любой ориент;ации поляризатора 6 ортогональное состояние поляризации по отношению к лучу, падающему на исследуемый объект 20. Состояние поляризации суммарного луча модулируется с помощью электрооптического.модулятора 22. Составляющая луча, прошедша через анализатор 24, регистрируется с помощью ФЭУ 25.

Если исследуемый объект изотропный, то азимут (f поляризатора 6 произвольньй, поэтому при равномерно вращении поляризатора 6 предлагаемое устройство может быть использовано в качестве индикатора анизотропии. Зеркала 12 и 15 предназначен ны для -компенсации искажения состояния поляризации лучей на зеркалах интерферометра 13,14,16 и 17, Фотоэлектронное устройство ФЭУ 26 и схема 30 обратной связи, которая регулирует выходное напряжение блока 2 питания источника 1 излучения, предназначены для поддержания постоянной чувствительности устройства независимо от длины волны излученияj выделяемой монохроматором 3, Прерыватель 18 луча предназначен для калибровки устройства по коэффициенту поглощения, Компенсатор 19 ,-представляющий собой стеклянный цилиндр, изготовленный из того же материала, что и ромбы Френеля 10 и 11, имеют длину, равную суммарной длине хода луча Дя в ромбах Френеля, благодаря чему осуществляется компенсация фазы npii любой плине волны -Д , Кроме того, с помощью компенсагора 19, на который намотана катушка,осуществляется калибровка устройства по фазовому смещению, используя эффект Фарадея.

Предлагаемое устройство применяется для исследования изменения под воздействием лазерного излучения оптческих параметров /коэффициента пог- лощения, показателей преломления) нелинейных сред, используемых для генерации гармонии, а также в качестве индикатора анизотропии оптических элементов, используемых при изготовлении интерферометров и лазе ров. Благодаря монолитному исполнению устройства, а также тому, что осуществлена компенсация изменения состояния поляризации лучей на зер,калах интерферометра и исключено вли

11307786

miie вестАбильвости рабочей точки моду i чувствительность по коэффициенту лятора устройство отличается высо-{поглощения 2,-10, по фазовому сме|сой чувствительностью: пороговая1щению 10,

Я /

22 Н if