Устройство для измерения длины волны сигнала Советский патент 1986 года по МПК G01R23/17 

Изобретение отнЬсит-ся к измерительной технике и может быть использовано для измерения длины волны сигнала .

Цель изобретения - повышение точности измерения при одновременном расширении функциональных возможностей устройства, т.е. обеспечения возможности измерения длины волны СВЧсигна-ла..

На чертеже изображена схема устройства для измерения длины волны СВЧ-сигналов.

Устройство содержит эталонный 1 с активным веществом 2, ячейкой 3 поглощения, второй лазер 4 с aктивны t веществом 5 пьезопреобразователь 6, конструктивно связанный .с двухсторонним зеркалом 7,- общим для обоих лазеров., aкycтooптIiчecкий дефлектор 8, оптически связанный со вторым лазером, зерк,ало 9 оптической связи лазеров, фотоприемник 10, оптически связанный с обоими лазерами через зеркало 9, усилитель 11, подключенный к выходу фотоприемника 10, генератор 12 пилообразного напряжения, соединенный с пьезопреобразователем 6 и разверткой осциллографа 13, другой вход которого соединен с выходом усилителя 11, счетное устройство, включающее стандарт 14 частоты, подключенный к электронно-счетному частотомеру 15, второй вход которого соединен с выходом усилителя 11.

Устройство работает следуюнц-гм образом.

При отсутствии напряжения на пьезопреобразователе 6 частоты излуче шя лазеров 1 и 4 равны. Излучение лазера 1, имеющего ячейку 3 поглощения, через зеркало 9 оптической связи подается на фотоприемник 10, усилитель 11 и устройство измерения частоты, состоящее из осциллографа 13, стандарта 14 частоты и электронно- . счетного частотомера 15. Излучение лазера 4 через акустооптический.дефлектор 8 и систему зеркал также пода e-lcH на вход фотоприемника. При подаче на пьезопреобразователь пилообразного напряжения с генератора 12 частота излучения лазеров линейно изменяется вследствие изменения оптической длины резонаторов, причем закон изменения частоты лазеров 1 и 4 противоположен. Это достигается тем. что зеркала резонаторов лазеров 1 и

4 конструктивно объединены и жестко связаны с пьезопреобразователем.

В отсутствие радиосигнала на электрическом входе акустооптического дефлектора 8 на экране осциллографа 13, напряжением развертки которого является пилообразное напряжение генератора 12, а сигналом на входе усилителя вертикального отклонения является выходное напряжение усилителя 11, регистрируются пики интенсивности, обусловленные насьш;енным поглощением излучения лазера 1. Кроме того, индицируется метка нулевых биений частот генерации лазеров, соответствутощая моменту времени, когда рабочие частоты лазеров равны.

Изменяя вел1тчину пилообразного напряжения па входе пьезопреобразователя, добиваются того, чтобы на экра. не осциллографа осталаС1з метка пулевых биений и два ближайших к ней максимума насыщенного поглощения. Частотпый интервал между максимумами л насьщенного поглощения известен с высокой точностью.

Перекрывая на время излучения лазера 4, получают на выходе усилителя два пика, которые осуществляют запуск и остановку электронно-счетного частотомера. Производят калибровку устройства (известному частотному интервалу дкц ставят в соответствие число N,. счетных импульсов стандарта частоты). После зтого вновь направляют излучение лазера 4 на фотоприемник. В этом случае импульсами запуск и остановки частотомера являются калибровочный импульс и метка нулевых биений. Производят отсчет по электронно-счетному частотомеру числа N импульсов соответствующих метке нулевых биений.

Частотный интервал AV равен

.Р.

Ыц

NV.

Так как . заведомо известна и определяется свойствами поглощающей среды, то нетрудно вычислить значение .

Затем на входакустооптического дефлектора подают исследуемый СВЧсигнал. -Частота изл чения лазера 4 после прохождения света через акустсоптический дефлектор будет отличаться от исходной, причем

i,p,, где 1/2- собственная частота лазера 4 PS частота СВЧ-радиосигнала. В результате метка нулевых -биений сместится на величину, пропорциональ ную 1/5 , Производят аналогичное измерение числа Ny импульсов для смещенной метки нулевых биений. По результатам двух указанных измерений производится вычисление частоты СВЧсигнала, .),, -fA., п . „;, Затем, пользуясь значением скорос ти света, производят вычисление длины волны СВЧ-сигнала. Если устройство работает в режда1е измерения характеристик генерации ак тивной среды второго лазера 4, то оно обеспечивает в два раза более вы сокую точность измерения длины волны исследуемого лазера 4, чем устройство-прототип. При 5том на акустооптический дефлектдр 8 радиосигнал не подается. Если устройство работает в режиме измерения длины волны СВЧ-сигнала, что осуществляется за счет сдвига частоты второго лазера 4 в акустооптическом дефлекторе 8, то очевидно, что оно обеспечивает такую же точ.ность измерения длины волны СВЧ-сиг|нала, как и в режиме измерения длины ;волны лазера. Поскольку длина волны лазера много меньше длины волны СВЧсигнала, то предлагаемое устройство обеспечивает точность измерения длины волны радиосигналов, недостгшимую в радиотехнических измерителях частоты. В этом режиме на акустооптический дефлектор 8 подается СВЧ-сигнал, а активная среда второго лазера 4 выбирается идентичной активной среде эталон-ного лазера 1 . Формула изобретения Устройство для измерения длины волны сигнала, содержащее эталонный лазер с поглощающей средой, подвижное зеркало которого укреплено на пьезокерамическом преобразователе, фотоприемник, оптически связанный с эталонным лазером через зеркало оптической связи и электрически связанный через усилитель с электронно-счетным частотомером и осцютлографом, стандарт частоты, подключенный к частотомеру, второй лазер и генератор пило- образного напряженпя, соединенный с пьезокерамическим преобразователем и осциллографом, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном . расширении функциональных возможностей, в устройство введен акустоопти- ческий дефлектор, расположенный на оптической оси второго лазера и оптически связанный через зеркало оптической связи.с входом фотоприемника, причем электрический вход акустооптического дефлектора является входом исследуемого СБЧ-сигнала, а подвижное зеркало второго лазера укреплено на обратной стороне подвижного зеркала эталонного лазера.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длины волны сигнала. Целью изобретения является повышение точности измерения при расширении функциональных возможностей, в частности обеспечение возможности измерения длины волны СВЧ-сигнала. Для достижения поставленной цели в устройство введен акустооцтический дефлектор 8, расположенный на оптической оси второго лазера 4 и оптически связанный через зеркало 9 оптической связи лазеров с входом фотоприем1шка 10, а подвижное зеркало второго лазера укреплено нЪ обратной стороне подвижного зеркала зталонного лазера 1 с активным веществом 2. На чертеже также показаны ячейка 3 поглощения, активное вещество 5второго лазера, пьезопреобразователь 6,двухстороннее ё зеркало 7, усштитель 11, генератор 12 пилообразного напряжения, осциллограф 13, счетное устройство со стандартом 14 частоты, электронно-счетный частотомер 15. Активная среда второго лазера выбирается идентичной акlagni тивной среде эталонного лазера. 1 ил. N: о ч