Прецизионный калибратор фазы Советский патент 1986 года по МПК G01R25/04 

1

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано для поверки фазоизмерительной аппаратуры.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона за счет использования подвижного аку- стооптического модулятора с контролируемым линейным перемещением в качестве оптического фазовращателя, что позволяет задавать фазовый сдвиг в широком диапазоне частот 1 мГц - 1000 мГц.

На чертеже изображена струк- турцая схема прецизионного калибратора фазы.

Устройство содержит лазер 1,. оптический связанный с однополюсным акустооптическим модулятором (ОАОМ ) 2, механически связанным с измерителем 3 линейных перемещений, мрдуляционный вход которог подключен к выходу задающего генератора 4, а выход ОАОМ 2 оптически связан через устройство 5 сведения лучей с фотоэлектрическим преобразователем .6, выход которого является одним из выходов калибратора, вторым выходом служит выход задающего генератора 4.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1, проходя чере ОАОМ 2, модулируется частотой f электрического сигнала, вырабатываемого генератором 4, На выходе модулятора 2, работающего в Брегговском режиме, имеются два луча с разностн частотой, равной частоте генератот а 4, но разведенных на угол Брегга. ОАОМ 2, работающий в релшме Бреггов ской дифракции, можно рассматривать как пространственный однополюс.ный модулятор, на выходе которого имеются два оптических сигнала с частотой излучения лазера (нулевой порядок) на сигнал боковой полосы + f (4- 1 порядок). При этом фаза модулирующего колебания генератора переносится на фазу боковой полосы (+ i порядок), на нулевой порядок фаза модулирующего сигнала не пере- носится.

Пространственно разведенные лу- чи нулевого и + 1 порядка с помощью устройства 5 сведения лучей сводят- ,ся в плоскости фоточувствительной части фотоэлектрического преобразо3.2

ва-геля 6, работающего подобно смесителю радиочастотного диапазона. На его выходе получим фототок с разностной частотой входных сигналов, равной частоте f модулирующих колебаний генератора 4. Фаза выходного сигнала фотоэлектрического преобразователя 6 будет определяться временной начальной фазой

излучения лазера, пространственными систематическими набегами фазы в оптических элементах на пути лучей, а также начальными временной фазой генератора 4 и пространственной фаЗОЙ возбуждаемой акустической волны в ОАОМ 2. Под временной фазой, колебания понимается фазовый сдвиг, вызванный временной частотой су ut, а под пространственной фазой, вызванной пространственным положением jp , где k - волновое число J р - величина координаты р.ас- пространения.

Задание фазового сдвига осуществляется перемещением ОАОМ 2 вдоль направления распространения акустической волны Д и представляет собой пространственное перемещение бегущей акустической волны и , при

этом пространственная фаза акусти- волны изменяется на величину iqi kuE , где и В - линейное перемещение модулятора. Таким образом, ОАОМ 2 служит в качестве оптического фазовращателя и его ли

нейное перемещение, измеряемое измерителем 3 линейных перемещений, определяет задаваемый фазовый сдвиг на выходе фотоэлектрического преобразователя 6.

Передвигая ОАОМ 2 на расстояние f, равное длине акустической волны , можно на выходах устройства получить регулируемый фазовый сдвиг в пределах 0-360°. Опорным каналом служит сигнал с выхода генератора 4, которьй также подается на ОАОМ 2.

Для установления абсолютных зна- чений фазовых сдвигов на выходе необходимо перед началом измерений скомпенсировать систематический набег фаз в каналах устройства с помощью передвижения ОАОМ 2 и, приняв показания измерителя 3 линейных пе- ремещений за нулевой фазовый сдвиг, задавать угол фазового сдвига перемещения ОАОМ 2, считывая результат

с отсчетного устройства измерителя 3 перемещений.

Задаваемая разность фаз (после предварительной установки в О) определяется

дс

21

360°

-Л

где U - разность показаний изме рителя перемещений в точке задаваемого &if и ср равно О.

Рабочая частота современных ОАОЬ лежит в пределах 1-1000 МГц, фото- электри ские преобразователи также работоспособны в данной полосе частот, что позволяет создавать прецизионные калибраторы фазы для диапазона 1-1000 МГц. Точность задания фазового сдвига перемещением ОАОМ определяется точностью измерения линейного перемещения модулятора; которая для современной аппаратуры линейных перемещений составляет. ,01-0,005 мкм. Длина акустической волны в ОАОМ 2 в диапазоне 1-100 МГц Л 10- мм. Тогда

Редактор Т.Кугрьшева

Составитель В.Шубин

Техред М.Пароцай Корректор Л.Пилипенко

Заказ 778/55Тираж 730 Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий М3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул.Проектная, 4

4

,, 6

. 0,005 10 0,0018 погрешность задания фазовых сдвигов в диапазоне 1-100 МГц.

Формула изобретения

Прецизионный калибратор фазы, содержащий лазер, задающий генератор.

фотоэлектрический преобразователь, отличающийся тем что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены акустоопти- ческий. однополюсный модулятор, устройство сведения лучей, измеритель линейных перемещений,, при этом азер оптически связан с однополюсным акустооптическим модулятором, который механически связан с изме- рйтелем линейных перемещений, модуляционный вход его подключен к выходу задающего генератора, а выход оптически связан через устройство сведения лучей с фотоэлектрическим пре- образователем, выход которого явля-. ется одним из выходов калибратора фазы, вторым выходом калибратора явяется выход генератора.

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники. Калибратор содержит лазер 1, однополюсный акустооптический модулятор 2, измеритель 3 линейных перемещений, генератор 4, устройство 5 сведения лучей с фотоэлектрическим преобразователем 6. Введение однополюсного акустооптического модулятора, устройства сведения лучей и измерителя линейных перемещений и их функциональные связи позволяют расширить частотный диапазон. 1 ил