Устройство для регистрации волновых движений вещества в атмосфере Солнца Советский патент 1986 года по МПК G01J4/04 

Изобретение относится к астрофизическим измерениям и может быть использовано для пространственной фильтрации отдельных мод солнечных колебаний.

Целью изобретения являются уве.1ичение помехозащищенности путем подавления синфазной помехи.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство.

Устройство содержит телескоп 1, поляризационную призму 2, входную щель 3 спектрографа, электрооптический модулятор 4 пространственного положения спектральных компонент, спектрограф 5, выходную П1ель 6 спектрографа, сборки 7 и 8 волоконных световодов, фотоприемники (фотоумножители) 9 и 10, дифференциальный усилитель 11, генератор 12 управляющего напряжения и фазовый детектор 3.

Поляризационная призма 2 снабжена ахроматической четвертьволновой пластиной, оси которой ориентированы под 45° к векторам линейной поляризации лучей, выходящих из призмы. Благодаря преобразованию поляризации в круговую облегчается задача оптического сопряжения призмы 2 с электрооптическим модулятором 4 и спектрографом 5. Поскольку ориентация осей четвертьволновой пластины относительно осей поляризационной призмы постоянна, то целесообразно соединить их методом «оптического контакта во избежание донолнительны.х оптических псггерь. Электрооптический модулятор 4 пространственного положения спектральных компонент электрически связан с генератором 12 управляющего напряжения, синхронизированного с фазовым детектором 13. Волоконные сборки 7 и 8 расположены вплотную за выходной щелью спектрографа 6 и выполнены так, что элементы одной сборки расположены между элементами другой сборки, образуя фильтр пространственных частот. Выходы фотоумножителей соединены с разноименными входами дифференциального усилителя 11, выход которого соединен с входом фазового детектора 13.

Устройство работает следующи.м образом.

Поляризационной призмой 2 изображение солнечной поверхности раздваивается и смещается вдоль щели 3. Электрооптический модулятор 4 меняет пространственное ноложение спектральных компонент. Световой поток, выделяемый каждой из волоконных сборок 9 и 10, .модулирован по интенсивности, причем синфазно модулирующему напряжению для одной сборки и противофазно для другой. Переменные составляюпше анодных токов фотоумножителей 9 и 10 поступают на прямой и инверсный входы дифференциального усилителя 11, где и происходит удвоение амплиутды полезного сигнала. Синфазная оптическая помеха при этом подавляется, так как фаза и амплиутда ее одинаковы для обоих каналов.

В общем случае выигращ зависит от многих факторов (светосилы телескопа и спектрографа, атмосферных условий, величины синфазной помехи) и лежит в интервале от 1,4 до 30 раз. Первая величина получена в чисто теоретическом предположении, что синфазная помеха отсутствует и выигращ достигается только за счет более полного использования светового потока. Вторая оценка получается при измерении слабых полезных сигналов (амнлитуда лучевой скорости менее 1 м/с) в условиях слабой (менее 0,01%) паразитной модуляции светового потока, вызванной разъюстирование.м оптических элементов. Причем достаточно, чтобы степень этого разъюстирования была характерной для обычных рабочих условий.

В устройстве функции пространственного фильтра и фотоприемников могут быть совмещены путем выполнения пространственного фильтра непосредственно из фоточувствительного материала. Для изготовления совмещенного элемента можно использовать выпускаемые серийно фотодиоды с подходящими размерами светоприемной площадки или элементы солнечных батарей, также пригодны для этой цели дифференциальные фоторезисторы. Ширина полос из светочувствительного материала выбирается в соответствии с требованиями оптимальной фильтрации и составляет (0,46-0,74) L, а период расположения полос равен 2L. При этом светоприемные полосы через одну электрически соединены одна с другой, образуя два одноэлементных фотогфиемника. В итоге сокращается количество элементов устройства и уменьщаются оптические потери. Использование такого совмещенного элемента-особенно эффективно в ближней инфракрасной области, где чувствительность ФЭУ мала. Кроме того, вследствие компактности совмещенного элемента конструктивно упрощается проблема охлаждения фотоприемников.

Формула изобретения

. Устройство для регистрации волновых движений вещества в атмосфере Солнца, содержащее телескоп, поляризационную призму, пространственный фильтр, спектрограф с электрооптическим модулятором на входе и первым одноэлементым фотоприемником на выходе, отличающееся тем, что, с целью улучщения помехозащищенности путем подавления синфазной помехи, оно содержит второй одноэлементный фотоприемник, дифференциальный усилитель и фазовый детектор, пространственный фильтр выполнен в виде двух сборок волоконных световодов, выход каждой из которых оптически связан с первым одноэлементным фотоприемником и установлен на выходе спектрографа, а выходы одноэлементных фотоприемников соединены с разноименными входами дифференциально34

го усилителя, соединенного с фазовым де-странственный фильтр и фотоприемники вытектором.полнены в виде системы параллельных полос

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,из материала, обладающего фотоэлектричесчто, с целью уменьшения оптических потерьким эффектом, при этом полосы через одну

и упрощения конструкции устройства, про-электрически соединены друг с другом.

1268966

Изобретение относится к области астрофизических измерений и может быть использовано ДЛЯ пространственной фильтрации отдельных мод солнечных колебаний. Цель изобретения - улучшение помехозащищенности устройства путем подавления синфазной помехи. Устройство содержит телескоп 1, поляризационную призму 2, спектрограф 5 с электрооптическим модулятором 4 на входе и одноэлементыми фотоприемниками 9 и 10 на выходе. Фильтр пространственных частот установлен на выходе спектрографа 5 и выполнен в виде двух сборок 7 и 8 ВОЛОКОННЫХ световодов, выходы которых оптически связаны с двумя одноэлементыми фотопрнемниками 9 и 10. Электрические выходы последних соединены с разноименными входами дифференциального усилителя 11. Кроме того, с целью уменьшения оптических потерь и упрощения конструкции устройства, фильтр пространственных частот и фотоприемники выполнены как один совмещенный элемент в виде системы i параллельных полос из материала, обладающего фотоэлектрическим эффектом, при этом (Л ПОЛОСЫ через одну электрически соединены друг с другом, образуя два одноэлементных фотоприемника. 1 з.п. ф-лы, 1 нл. 2 3 N3 О5 оо со 05 О5