Устройство для измерения показателя преломления фазовых сред Советский патент 1987 года по МПК G01N21/45 

нал клиновая пластина 7, ориентированная под углом 45° к лучу лазера 1j поворотное зеркало 8, установлен нее параллельно пластине 7, и полуволновая пластина 9, ориентированная перпендикулярно лучу лазера 1, На выходе интерферометра 6 установлены регистраторы 10, 11, перед ко- торьши помещены анализаторы 12, 13. Часть излучения лазера 1, отраженная от элементов 7 и 8, осуществляет накачку лазера, на кристалле. ИзI

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в экспериментальной гцд- ро- и газодинамике, теплофизике, физике плазмы и т.д.

Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности интерференционных измерений и качества, интерферограмзм быстроизменяю- щихся фазовых объектов, имеющих сильные неоднородности (большие скорости нарастани}: разности хода) , та- ких-, например, как плазма, возникающая при фокусировании мощного лазерного излучения в газах или на поверхности, твердых мишеней, а также снятие ограничений в выборе оптической схемы интерферометра и упрощение конструкции и приемов работы с устройством преломления фазовых сред, содержащим когерентный источник света, интерферометр, включающий входной и. выходной светоделительные кубики и зеркала, и два регистратора.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из лазера 1, используемого в качестве когерентного источника света, перестраиваем:ого лазера на растворе органического красителя, оптическая ось которого составляет угол 90° с оптической осью лазера 1, используемого в качестве второго когерентного источника света и образованного кюветой 2 с раствором органического красителя ,и двумя зеркалами гл::гх;им 3 и полу- прозрачньш 4, нанесенным на обращен323926

лучение обоих лазеров синхронизировано по времени и имеет одинаковую поляризацию. Часть излучения лазера 1, прошедшее через пластины 7 и 9, поворачивает свою плоскость поляризации на 90 и попадает на кубик 5. После кубика излучение обоих лазеров проходит через интерферометр и делится на два канала, в каждом из которых проходит через анализаторы 12 и 13, скрещенные друг с другом под углом 90°. 1 ил.

ную в кювете 2 грань входного свето- делительного кубика 5 интерферометра 6, причем излучение лазера 1 совпадает с максимумом полосы погло- щения красителя. Между лазером 1 и входным светоделительным кубиком 5 установлены светоделительная клиновая пластина 7, ориентированная под углом 45 к лучу лазера 1, поворот- 0 ное зеркало 8, установленное параллельно светоделительной клиновой пластине 7 и полуволиовая пластина 9, ориентированная перпендикулярно лучу лазера 1 . На вьссоде интерферо- 5 метра 6 установлены регистраторы

10 и 11,перед которыми помещены анализаторы 12 и 13 поляризации.

Устройство работает следующим образом.

0 Часть PI3лучения импульсного лазера 1, отраженная от светоделительной клиновой пластины 7 и поворотного зеркала 8, осуществляет накачку лазера на красителе, состоящего из кюветы 2 с раствором органического красителя, глухого зеркала и полупрозрачного зеркала 4, нанесенного на обращенную к кювете с красителем грань входного светоделительного кубика 5 интерферометра 6. При этом излучение обоих лазеров оказьгоается синхронизированным по времени и имеет одинаковую поляризацию. Часть излучения импульсного лазера 1, про- 5 шедшая через светоделительную клиновую пластину 7 и через полуволновую пластину 9, поворачивает свою плос-. кость поляризации на 90° и попадает

на входной светоделительный кубик 5 интерферометра 6. После входного светоделительного кубика 5 излучение обоих лазеров, имеющее взаимно перпендикулярную поляризацию, про- ходит через оптическую схему интерферометра 6 и делится выходным светделителем интерферометра на два канала.

В каждом из каналов излучение np ходит через анализаторы 12 и 13, представляющие собой поляризаторы, скрещенные друг с другом под углом 90 , причем оптическая ось одного и поляризаторов совпадает с плоскос гь поляризации одного из зондирующих излучений. Таким образом, анализаторы 12 и 13 осуществляют селекцию зондирующего лазерного излучения по поляризации и на регистраторы 10 и 11, расположенные за анализаторами, попадает излучение только одног из зондирующих источников света. Кадый из регистраторов 10 и 11 осущесвляет запись интерференционной картины исследуемого объекта только в свете одного из зондирующих излучений.

Поляризация излучения лазера на красителе с лазерной накачкой идентична поляризация возбуждающего лазерного излучения. Проходя через полуволновую пластину, плоскость поляризации излучения первого лазера поворачивается на 90°, Таким образом, через оптическую схему интерферометра .проходят два, имеющих взаимно перпендикулярную поляризацию, зондирующих излучения.

Селекция излучения при одновременной регистрации интерферограмм в свете обоих зондирующих излучений осуществляется анализаторами поляризации излучения, скрещенными друг с другом под углом 90°. Селекция по поляризации зондирующего излучения обеспечивает надежную регистрацию интерферограмм : на каждой из длин волн при плавной перестройке в широких пределах длины волны .одного из зондирующих излучений.

Кроме того, использование лазеров в качестве источников зондирующего излучения существенно повьшает как пространственную, так и временную когерентность зондирующего излучения что значительно расщиряет функциональные возможности предлагаемого

15

0

JO

устройства при выборе конкретной оптической схемы интерферометра.

Длительность измерения лазера на красителе определяется длительностью накачивающего излучения и составляет 10-30 НС. Уменьшение длительности зондирующего излучения увеличивает контраст интерференционных полос при регистрации быстродвижущихся или быстроизменяющихся объектов, т.е. повьшает качество зарегистрированных голограмм и расщиряет круг исследуемых объектов. Перестройка длины волны излучения лазера на красителе является плавной, так как коэффициент потерь резонатора лазера с дисп ерсионнь я-1 элементами является аналитической функцией от длины волны. Плавная перестройка длины волны зондирующего излучения позволяет сколь угодно близко приблизиться к резонансной линии одной из атом- - ных или ионных компонент исследуемой неоднородности. На длине волны, 5 близкой к линии поглощения, рефракция исследуемой компоненты может значительно превьшать рефракцию других компонент исследуемой неоднородности. Это позволяет изучить пространственное распределение данной компоненты без искажающего влияния остальных. Таким образом, плавная перестройка длины волны зондирующего излучения повышает чувствительность и селективность интерференционного метода по определению пространственного распределения концентрации тяжелых частиц, находящихся в определенном атомном состоянии в исследуемой неоднородности (ударной волне, пламени, газовом потоке, горячей плазме и т.п.).

0

5

0

45

50

5

Накачка лазера на красителе частью излучения второго лазера автоматически обеспечивает синхронизацию обоих зондирующих излучений, что упрощает конструкцию предлагаемого устройства, а автоматическая одновременная регистрация интерферограмм в свете обоих источников зондирующего излучения повьщ1ает точность интерференционных измерений, особенно при исследовании быстродвижущихся и быстроизменяющихся объектов.

Выходное зеркало лазера на красителе, нанесенное на одну из граней

входного светоделительного кубика, облегчает юстировку интерферометра и упрощает конструкхщю устройства.

Селекция зондирующих излучений с помощью фотоматериалов различной спектральной чувствительности и светофильтров при одновременной регистрации интерферограг м крайне затруднена при плавной перестройке длины одного из зондирующих излучений. Селекция же зондирующих излучений по поляризации с помощью полуволновой пластины и анализаторов поляризации скрещенных друг с другом под углом 90, нечувствительна к плавной перестройке длины волны одного из зондирующих излучений и позволяет получать интepфepoгpa f 4Ы высокого качества по всей области перестройки.

Формула изобретения

Устройство для измерения показа- теля преломления фазовых сред, содержащее когерентный источник света, интерферометр, вкл очающий входной и выходной светоделительные кубики и два зеркала, и регистраторы, о т- л и чающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и, селективности интерференционных, измеРедактор А.Лежнина

Составитель С.Голубев Техред А.Кравчук

Заказ 2957/47

Тиралс 776Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открр,1тий 113035, Москва, /1(-35, Раушская наб. , д. 4/5

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

рений путем улучшения качества ий- терферограмм,в устройство дополнительно введены дополнительное зеркало, светоделительная клиновая пластина, полуволновая пластина, два анализатора и лазер на красителе, содержащий кювету с раствором органического красителя, установленный симметрично когерентному источнику света относительно входного светоделительного кубика, при этом выходное полупрозрачное зеркало лазера нанесено на противолежащую кювете с красителем грань входного светоде- лительного кубика, светоделительная клиновая и полуволновая пластины установлены между когерентным источником света и входным светоделитель- ным кубиком интерферометра последовательно по ходу света когерентного источника, дополнительное зеркало установлено по ходу отраженного от светоделительной клиновой пластины света и оптически связано с кюветой лазера на красителе, при этом анализаторы установлены с взаимно ортогональным направлением оптических осей между выходным светоделительным кубиком и регистраторами, причем оптическая ось одного из анализаторов совпадает с плоскостью поляризации излучения когерентного источника света или лазера.

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в экспериментальной гидро- и газодинамике, теплофизике, физике плазмы и т.д. Целью изобретения является повьшение чувствительности и селективности интерференционных измерений и повьшение качества интерферограмм. Устройство содержит лазер 1 и лазер на красителе, образованный кюветой 2 с красителем, глухим зеркалом 3 и полупрозрачным зеркалом 4, нанесенным на входной светоделительный кубик 5 интерферометра 6. Между лазером 1 и кубиком 5 установлены светоделитель(Л со tN3 СО со ю С5 7/