СВЧ светодальномер Советский патент 1988 года по МПК G01C3/08 

7/

ЬО

00

Изобретение относится к СВЧ-светодаль- н|омерам с оптической линией задержки (ОЛЗ) и может применяться в инженерной фодезии.

Цель изобретения - повышение точности. i На фиг. 1 приведена функциональная схе- iv а светодальномера; на фиг. 2 - направление смещения приемного луча на интерференционной картине, наблюдаемой на выходе одноосных кристаллов; на фиг. 3 - схема взаимной ориентации приемопередающих лучей и осей Z кристаллов.

Светодальномер содержит источник 1 линейно поляризованного излучения ЛГН-105, объемный резонатор 2, СВЧ-масштабный генератор 3, индикатор 4 настройки модулятора на резонанс, кристалл 5 КДР канала модуляции света, передающую оптику 6, отражатель 7 зеркально-линзового типа, приемную оптику 8, кристалл 9 КДР демодуляции света, приемный луч 10, зеркало 11 ОЛЗ., направляющую 12 для перемещения зеркала ОЛЗ, анализатор 13, световод 14, фотоприемник 15 типа ФЭУ-115, усилитель 16, сигнала ФЭУ, индикатор 17 минимума света. На фиг. 2 обозначено: М, N - направление поляризации света и оси пропускания анализатора, Z - оптическая ось кристалла, угол, на который смещаются приемопередающие лучи от оптической оси.

На фиг. 3 обозначено: 18 - направление приемопередающих лучей, 19 - направление луча, отраженного от зеркала ОЛЗ, 2,, Zj, - направления онтических осей крис- талов, - угол, который образуют приемопередающие лучи с осями Zi и Z2, 2ф - угол уежду лучами, отраженными от отражателя и зеркалом ОЛЗ, Д - величины смещения луча по торцу кристалла при перемещении зеркала ОЛЗ.

Устройство работает следующим образом.

Плоскополяризованный свет от источни- KJa 1 направляется в объемный резонатор, п|редставляющий собой сочетание двух ко- а1ксиальных модуляторов света. Объемный р|езонатор 2 соединен с масщтабным генератором 3 и индикатором 4 резонанса. На пути излучения источника 1 света в объемном р|езонаторе 2 установлен электрооптический к|ристалл 5, например типа КДР- В кристал- jje 5 свет модулируется по поляризации и передающей оптической системой 6 направляет- сЫ на отражатель 7, а оптической системой 8 IS виде параллельного тонкого приемного лу- ia 10 направляется на зеркало 11 ОЛЗ через (|)тверстие, расположенное рядом с кристаллом 9 демодулирующего канала.

Зеркалом 11 ОЛЗ луч 10 направляется в Кристалл 9 так, чтобы при перемещении зер- луч 10 не выходил из пределов торца Кристалла 9.

величину которого необходимо довернуть зеркало 11 относительно приемо0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

передающих лучей 18, определяется особенностью модуляции света в одноосных кристаллах типа КДР.

В светодальномерах направления приемопередающих лучей совпадают с оптической осью Z кристаллов. При этом на выходе кристаллов наблюдается интерференционная картина. При отклонении луча от оси Z на угол{ по направлению осей М, N, являющихся направлением поляризации света и пропускания анализатора, сохраняется как эффективность модуляции света, так и ние рабочей точки на модуляционной характеристике света. Величина угла (/ зависит от типа и длины электрооптического кристалла и определяется из выражения

C,(1)

где В - длина кристалла;

С-постоянная величина для данного типа кристалла.

Нахождение угла tf заключается в том, что при юстировке модулятора вместо того, чтобы направить луч в центр интерференционной картины (фиг. 2), необходимо направить луч в середину первого максимума интерференционной полосы (фиг. 2), которая четко наблюдается на выходе кристалла после закрытого анализатора. После установки модулятора поворачивается зеркало ОЛЗ для наблюдения за приемным лучом на той же самой картине.

Для практической реализации важным является предел перемещения зеркала ОЛЗ, определяемый длиной волны модуляции света. Например, на частоте 1200 МГц, когда мм, зеркало ОЛЗ необходимо перемещать на 3(2 125 мм. Учитывая, что положение миниму.ма света имеет определенную ширину, зависящую от измеряемого расстояния, длина пути ОЛЗ должна быть больше, чем Aw/2 на величинуЛ /10 мм, т. е. . 150 мм. В данном случае, чем меньше Еопз, тем лучше, так как перемещение приемного луча по торцу кристалла будет меньше.

Чтобы ввести приемный луч в кристалл 9 и перемещать зеркало 11 на 150 мм, сохраняя при этом процесс демодуляции приемного луча, ориентация кристаллов и лучей устанавливается согласно фиг. 3. В этом случае угол между лучами, отраженными от отражателя 7 и входящими в кристалл 9, может составлять 2(f. При этом, если перемещать зеркало 11 на 150 мм, приемный луч сместится по торцу кристалла 9 на ве- личинуА . Параллельное перемещение приемного луча по торцу кристалла не нарушает процесс демодуляции света, а установка зеркала 11 под углом 1р 0,7-0,9° в отнощении приемного луча 10 не вносит деполяризацию.

Конструктивно путь перемещения зеркала 11 осуществляется по направляющей 12, расположенной по длине источника света и составляющей примерно 320 мм. Это позволяет обеспечить минимальное расстояние между объемным резонатором и зеркалом 11, равное 250 мм, что вполне достаточно для введения приемного луча в кристалл 9 демодулирующего канала и поддержания луча в кристалле при перемещении зеркала 11 на 150 мм.

После вторичного прохождения модулированного луча через кристалл 9 в зависимости от положения зеркала 11 ОЛЗ на вы- ходе анализатора 13 интенсивность света увеличивается или уменьшается. С выхода анализатора 13 амплитудно-модулирован- ный свет через световод подается на фотокатод фотоприемника 15. Изменение интенсивности света фотоприемником трансфор- мируется на изменение электрического сигнала, который усиливается усилителем 16 и наблюдается на экране индикатора 17.

Эффективность предложенного светодаль- номера заключается в предельном уменьшении количества отражающи.х повер.хностен, требуюших точной юстировки и влияющи.х на точность измерения.

Формула изобретения

СВЧ-светодальномер, содержащий источник линейно поляризованного излучения, два одноосных оптических кристалла, установленные параллельно друг другу в объемном резонаторе, СВЧ-генератор, линию оптической задержки, анализатор, фотоприемник и усилительно-индикаторный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, линия оптической задержки выполнена в виде зеркала, установленного с возможностью перемещения вдоль оси источника линейно поляризованного излучения, а нормаль к поверхности зеркала и оптические оси электрооптических кристал,1ов расположены к ней под тлом 0,7-0,9°.

Изобретение м. б. использовано в инженерной геодезии и позволяет повысить точность измерений. В устройстве линия оптической задержки выполнена в виде зеркала 1 1, установленного с возможностью перемещения вдоль оси источника 1 линейно поляризованного излучения. Световое излучение направляется в объемный резонатор 2, соединенный с масштабным генератором 3 и индикатором 4 резонанса. Установленный в резонаторе 3 оптический кристалл 5 модулирует излучение по поляризации. Зеркало 11 направляет луч 10 в оптический кристалл 9 так, что при перемещении зеркала этот луч не выходит из пределов торца кристалла 9. Нор.маль к поверхности зеркала 11 и оптические оси одноосных оптических кристаллов о и 9 расположены к оси источника 1 под углом 0,7-0,9°. Из.менение интенсивности света на выходе анализатора 13 трансфор.мируется фотоприемником 15 в изменение электрического сигнала, наблю- дае.чого на экране индикатора 17. 3 ил. &

м

ч

Фиг. 2

,

фиг.з