Известны поляризаторы-модуляторы угла поворота плоскости поляризации света электромеханического вибрационного типа с поляризующим элементом, совершающим угловые колебания вокруг оптической оси, в которых положением механического элемента управляют посредством электрического сигнала. К недостаткам подобных поляризаторов-модуляторов следует отнести сложность их конструкции и регулировки, а также недостаточную стабильность работы.
В предлагаемом поляризаторе поляризующий элемент укреплен в снабженной полюсами магнитной опр.аве, в качестве возбудителя колебаний поляризатора применен электромагнит, а в качестве упругих элементов и возбудителя колебаний поля резонатора - работающие на изгиб пьезоэлектрические элементы. Это позволяет повысить стабильность работы, упростить регулировку амплитуды и частоты колебаний и конструкцию поляризатора.
На чертеже изображен описываемый прибор.
Колебательная механическая система с поляризатором содержит неподвижный поляризующий элемент / (например, призму Рощона), укрепленный в снабженной полюсами магнитной оправе 2, выполняемой в виде квадратной рамки с выступами 5, выполненными из немагнитного материала (латунь, дюраль) и расположенными под прямым углом друг к другу. Магнитная оправа 2 связана с неподвижным основанием 4 поляризатора, содержащим выступы 5 на торце, симметричной относительно механической оси системой упругих элементов, например ленточных пружин 6, концы которых жестко связаны с выступами 3 магнитной оправы 2нс выступами 5 основания 4. Магнитная оправа 2 и основание 4 поляризатора соосны, а средние плоскости пружин 6 проходят через общую ось оправы и основания.
Так как толщина ленточных пружин в 10-15 раз меньше их щирины, то жесткость их при изгибе в соответствующих направлениях
№ 139221- 2 -
отличается в 100-225 раз, вследствие чего жесткое гь системы упругих элементов весьма велика для всех пяти степеней свободы магнитной оправы 2 с поляризующим элементом / за исключением одной степени свободы - вращение оправы 2 вокруг оси этой системы, что обеспечивает возможность угловых колебаний этой оправы вокруг своей неподвижной оси.
Частота собственных угловых колебаний оправы 2 с поляризующим элементом 1 относительно неподвижного основания 4 зависит от момента инерции оправы с поляризующим элементом и от коэффициента жесткости системы упругих элементов, т. е. от отнощения угла поворота оправы к крутящему моменту, действующему на оправу со стороны ленточных пружин 6. В качестве возбудителя колебаний поляризатора применен электромагнит 7, выполненный в виде статора двухфазного двигателя, между соседними разноименными полюсами которого размещены полюса магнитной оправы 2. Электромагнит крепится в оправе 8 с помощью стопорных винтов 9 и крыщки 10. Оправа 8 электромагнита 7 соосно и жестко соединена на винтах // с основным неподвижным основанием 4, обеспечивая таким образом соосность колебательной системы и электромагнита. При этом выступы 3 магнитной оправы 2 поляризующего элемента располагаются симметрично против зазоров между полюсами электромагнита 7.
По протекании переменного тока по катущке электромагнита 7 возбуждаются вынужденные угловые колебания оправы 2 с поляризующим элементом I. Если частота собственных колебаний колебательной системы будет равна частоте переменного тока, питающего катущку электромагнита 7, то возникнут резонансные колебания этой системы. Угловые амплитуды колебания оправы 2 с поляризующим элементом при этом достигают порядка 5-10°. Плоскость поляризации света, пропущенного вдоль оси описываемого поляризатора-модулятора, соверщает вместе с поляризующим элементом / угловые колебания, амплитуду которых изменяют посредством плавного изменения величины переменного напряжения, питающего обмотку электромагнита 7. Для стабилизации во времени амплитуды угловых колебаний плоскости поляризации стабилизируют питающее электромагнит напряжение переменного тока.
В качестве упругих элементов и возбудителя колебаний ноля резонатора применены работающие на изгиб пьезоэлектрические элементы, не показанные на чертеже, выполненные в виде пластин, соединяющих оправу 2 поляризующего элемента / с основанием 4 поляризатора и возбуждаемых от источника переменного напряжения,, что упрощает конструкцию поляризатора.
Описываемый поляризатор-модулятор может иметь ряд конструктивных вариантов. Колебательная система может быть осуществлена с различными типами поляризаторов света (например, поляроиды, столы стеклянных пластинок и т. п.). Число ленточных пружин и число выступов электромагнита может быть доведено с четырех до восьми. Ленточные пружины могут размещаться не только параллельно оси колебательной системы, но и под углом и перпендикулярно; при этом они располагаются симметрично по отнощению этой оси, а их средние плоскости проходят через нее. В этом случае видоизменяется конструкция основного неподвижного основания и оправы электромагнита. Применение в качестве поляризующего элемента призмы Ротона из кварца дает возможность иметь поляризатор-модулятор в щироком диапазоне длин волн света, охватив тем самым не только виданную область спектра, но и ультрафиолетовую.
Предмет изобретения
1.Поляризатор-модулятор угла поворота плоскости поляризации света электромеханического вибрационного типа с поляризующим элементом, совершающим угловые колебания вокруг оптической оси, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы и упрощения регулировки амплитуды и частоты колебаний поляризатора, поляризующий элемент укреплен в снабженной полюсами магнитной оправе, связанной с неподвижным основанием поляризатора симметричной относительно механической оси системой упругих элементов, например ленточных пружип, а в качестве возбудителя колебаний поляризатора применен электромагнит, выполненный в виде статора двухфазного двигателя, между соседними разноименными полюсами которого размещены полюса магнитной оправы.
2.Поляризатор-модулятор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в нем в качестве упругих элементов и возбудителя колебаний поля резонатора применены работающие па изгиб пьезоэлектрические элементы, выполненные в виде пластин, соединяющих оправу поляризующего элемента с основанием поляризатора и возбуждаемых от источника переменного напряжения.
