Спектрометр Советский патент 1987 года по МПК G01J3/26 

Изобретение относится к оптике и может быть исполь зовано в интерференционных спектральных устройствах, в частности для определения тонкой структуры широких спектральных линий,

Цель изобретения увеличение коп- траста интерференционной картины за счет подавления фона.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Спектрометр состоит из трехзер- кального интерферометра, образованного зеркалами 1, 2 и 3, внутри которого между зеркалами 1 и 2 последовательно установлены светоделитель 4, полный поляризатор 5 и первая анизотропная пластинка 6. Между зеркалами 2 и 3 установлена вторая анизотропная пластинка 7. Для упрощения конструкции и уменьшения потерь зер- кало 2 нанесено на анизотропную пластинку 6, а зеркало 3 - на анизотропную пластинку 7. Обратные стороны анизотропных пластинок 6 и 7 просветлены. Зеркала 1 и 3 имеют коэффициенты отражения, близкие к 1, а зеркало 2 выполнено частично пропускающим. Анизотропные пластинки 6 и 7 закреплены в оправах, обеспечи- ваюпщх вращение пластинок вокруг оси интерферометра (не показано).

Светоделитель 4 может быть выполнен в виде трехгранной призмы с углом при верщине, близким к 2arctgn, где п - показатель преломления призмы. Призма установлена внутри спектрометра симметрично по отношению к входному и выходному лучам так, что одна из боковых граней призмы направляет исследуемое излучение внутрь спектрометра, а другая боковая грань призмы, выводя исследуемое излучение из спектрометра, направляет его на отоприемник. Поляризатор 5 выполнен в виде поляризованной призмы (типа призмы Глана) и ориентирован так, что ось максимального пропускания поляризатора лежит в плоскости падеия излучения на дисперсионную призу 4.

Спектрометр работает следующим бразом.

Исследуемое излучение с помощью ветоделителя 4 вводится внутрь спекрометра, подвергая предварительной астотой селекции и направляется ерез Поляризатор 5 на многолучевой интерферометр, состоящий из .зеркал

2 и 3 с анизотропными пластинками 6 и 7. Этот анизотропньй мноГолуче- вой интерферометр с установленным перед ним поляризатором 5 является

селективным отражателем. После прохождения через полный поляризатор 5 излучение становится линейно-поляризованным параллельно оси пропускания поляризатора. После отражения от

анизотропного многолучевого интерферометра поляризация либо сохраняется (когда частота падающей волны совпадает с собственной частотой селективного отражателя), либо становится

эллиптической. Волны с эллиптической поляризацией ослабляются поляризатором 5. Полностью подавляются поляризатором 5 волны, поляризация которых после отражения от анизотропного многолучевого интерферометра, оставаясь линейной, повернута на 90 по отношению к оси пропускания поляризатора 5. Этот эффект достигается подбором величин анизотропии пластиной

6 и 7, а также ориентацией их опти- , ческих осей. Волна, поляризация которой после отражения от анизотропного многолучевого, интерферометра (состоящего из зеркал 2 и 3 с пластинками 6 и 7) не меняется, проходит через поляризатор без осла бления и испытывает многократные отражения между зеркалом 1, перед которым установлен светоделитель 4 и селективным отражателем (анизотропным.многолучевым интерферометром с установленным перед ним поляризатором 5).

Таким образом, наибольшую добротность (наименьшие потери) имеет лишь тот собственный тип колебаний спектрометра, частота которого совпадает с одной из собственных (резонансных) частот селективного отражателя. Излучение, соответствующее этому типу колебаний, выводится с помощью светоделителя 4 и направляется на фотоприемники. Другие типы колебаний являются низкодобротными. Из них наименьшую добротность (наибольшие потери, равные 100%) имеют типы колебаний на антирезонансных частотах селективного отражателя, расположенных посредине между его собственными

-частотами. На этих частотах излучение, на выходе спектрометра отсутствует. Для сканирования исследуемого спектра зеркала 2 и 1 синхронно перемещаются с помощью пьезокерамики, одно313

временно осуществляется развертка и в регистрирующем блоке.

Спектрометр позволяет значительно (в сотни раз и более) увеличить контраст интерференционной картины по сравнению с прототкпом и может использоваться, в частности, для обнаружения слабых компонентов спектральных линий, находящихся вблизи сильной компоненты, путем подавления фо- на, создаваемого сильной компонентой Кроме того, применение дисперсионной призмы в качестве светоделителя для ввода и вывода излучения позволяет осуществить предварительную частот- ную селекцию излучения, что важно при исследовании широких спектральных линий.

Формула изо, бретения

sin 2об

tg2p

sin cf,

1 tgZfttcoscf,

if и cp - фазовые сдвиги между

обыкновенным и необыкновенным лучами в первой и второй анизотропных пластинках соответственно,, 1- iR.Rr

1. Спектрометр, состоящий из последовательно расположенных первого зеркала, поляризатора-светоделителя, первой анизотропной пластинки, второго зеркала, второй анизотропной пластинки и третьего зеркала, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения контраста интерференционной картины за счет подавления фона, между светоделителем и первой анизотропной драстиной дополнитель- но установлен полньш поляризатор так, что ось пропускания поляризатора лежит в плоскости падения излучения на светоделитель, а анизотропные пластинки выполнены и установлены так, что для них на длине волны центра рабочей области спектрометра выполняются соотношения.

/q J(1,6-2,2)arctg, ir/2Hq ./ V arctg((1-g)2 tg4 ,/2 - )

Редактор В.Ковтун

Составитель В.Рандошкин Техред А.Кравчук

Заказ 2412/36Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

oL - азимут оптической оси первой анизотропной пластинки по отношению к оси пропускания поляризатора

|Ь - азимут оптической оси второй .анизотропной пластинки по отношению к Оптической оси первой анизотропной пластинки,

R,j и R, - энергетические коэффициенты отражения второго и третьего зеркал соответственно;

Т - энергетический коэффициент пропускания второго зеркала.

2.Спектрометр поп.1,отли- чающийся тем, что, с целью

обеспечения предварительной спект- ральной селекции и уменьшения неселективных потерь, светоделитель вы- полнен в виде трехгранной дисперсионной призмы с углом при вершине, близким

к 2arctgn, где п показатель преломления призмы.

3.Спектрометр по пп.1 и 2, о т - лич ающий с я тем, что, с целью обеспечения плавной регулировки

контраста интенференционной картины, анизотропные пластинки установлены с возможностью поворота относительно оси интерферометра.

Корректор М.Демчик

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в интерференционных спектральных приборах. Цель изобретения - увеличение контраста интерференционной картины за счет подавления фона. Спектрометр состоит из трехзеркального интерферометра, образованного зеркалами 1,2 и 3. Между зеркалами 1 и 2 последовательно установлены светоделитель 4, поляризатор 5 и первая анизотропная пластинка 6. Между зеркалами 2 и 3 установлена вторая анизотропная пластинка 7. Коэффициенты отражения зер- .кал 1 и 3 близки к 1, а зеркало 2. - частично пропускающее. Светоделитель 4 может быть выполнен в виде трехгранной призмы, с помощью которой исследуемое излучение вводится во многолучевой интерферометр. Этот интерферометр состоит из зеркал 2 и 3 с анизотропными пластинками 6 и 7 и образует вместе с поляризатором 5 се- лективньш отрая1; тель. Наибольшую добротность имеет лишь тот собств ен- ный тип колебаний, частота которого совпадает с одной из резонансных частот селективного отражателя. Другие типы колебаний являются низкодобротными. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л 6 г 7 J