Интерференционно-поляризационный фильтр Советский патент 1989 года по МПК G02B5/30 

Изо )ретение относится к оптическо- {му приборостроению, в частности к |технике спектрального анализа, и мо- :жет быть использовано для выделения излучения определенного спектрального ;состава, характерного для анализируемого вещества, в корреляционных спек- ;Трометрах, предназначенных для дис- |танционного измерения общего содержания газа в атмосфере, преимущественно в факелах промышленных предприятий.

Цель изобретения - формирование двух выходных каналов, содержащих по две полосы пропускания, расположенных симметрично относительно 7 .

На фиг.1 изображена конструктивная схема предлагаемого фильтра; на фиг.2 распределение светопропускания основной ступени, где и А, - соответственно полуширина и длина волны ин-и терференционного максимума;на фиг.З то же, для первой дополнительной ступени, где Л 1 - Ti ц. длины волн ее интерференционных максимумов;на фиг. - то же, для второй ступени в первом выходном луче, где 7 и Л з длины волн ее интерференционных максимумов; на фиг.З распределение для второй дополнительной ступени во втором выходном луче, где l длины волн ее интерференционных максимумов; на фиг.6 - распределение спектра пропускания интерференционно-поляризаци- I онного фильтра в целом и первом выходном луче, где S Ti ор, Л , и А ,- соответственно полуширина и длины волн его интерференционных максимумов; на фиг.7 аналогичное распределение для фильтра в целом во втором выходном луче, где и длины волн его интерференционных максимумов.

Интерференционно-поляризационный фильтр содержит три ступени.

Основная ступень фильтра включает два поляризатора 1 и 2 и размещенные между ними кристаллические пластины 3 - 1б, вырезанные из одного материала, причем углы Сх) между главными сечениями пластин и главным направлением поляризатора определяют по формулам

СОп G3f, 1;

nio

Of, «„., 4-(rap-n+2) oi, ,при п -Г-+1 ,

о -5256 9

где oi

,

m - n

- (m+2)2

2V

К;Т)(т;+3) число;

количество пластин, порядковый номер пластины.

, а m -четное число;

а Год - нечетное

1Q Толщина dg каждой отдельной пластины

5

0

5

0

5

0

5

9 0

1

Ао

Р(

Чи количество отношением

1.45.(. „ J - Ир d,

о АО (Ко

где заданная длина волны максимума полосы пропускания ступени;

показатель двойного лучепреломления материала пластин;

заданная полуширина полосы пропускания ступени Первая дополнительная ступень включает два поляризатора 2 и 17 и размещенную между ними кристаллическую пластину 1Ь, причем угол между главным сечением пластины 18 и главным направлением поляризаторов 2 и

17равен 45°, а толщина d пластины

18выбрана равной

d, 1,38-mo.do,

Вторая дополнительная ступень включает два поляризатора 17 и 19 и размещенную между ними кристалличес-, кую пластину 20, причем угол между главным сечением пластины 20 и главным направлением поляризаторов 17 и

19равен 45°, а толщина d пластины

20выбрана равной

d 0,69 m,-d,.

Выходной поляризатор 19 второй ступени, а следовательно, и фильтра выполнен в виде двухлучевой поляризационной призмы (например, призмы Волланстона).

0

5

20 могут быть кристалличесПластины , 18 и вырезаны, например, из кого кварца параллельно кристаллооп- тической оси. Для устранения многолучевой интерференции в промежутки между оптическими элементами вводят

слой иммерсионной жидкости (не показана).

Пластины 21 и 22 - защитные, пластина 23 светофильтр, предназначенный для подавления главных максимумов.

кроме рабочего на длине волны Дд основной ступени.

Пластины 2 и 25 - опорные, пластина 26 - технологическая, 27 - вход ной луч, 28 и 29 - выходные лучи.

Интерференционно-поляризационный фильтр работает следующим образом.

Фильтр может быть использован, например, для измерения ультрафиолетовой радиации со следующими параметрами: нм;, 282,5 нм; Лг 287,5 нм; А,292,3 нм; ,5 нм; 5 Д„ 2,5 нм нм.

Все главные максимумы, кроме рабочего максимума на длине волны Ло 290 нм, подавляют светофильтр 23, в качестве которого выбрано стекхю мар. КИ УФС-2 толщиной k мм, при этом 1По

1, а d5 0,060 нм.

Каждая из пластин 3-16 состоит из двух пластин кристаллического кварца толщиной JQ 1,060 мм ,000 мм, ориентированных между собой на вычитание, т.е. кристаллические оси в них взаимно перпендикулярны.

Углы между главными сечениями пластин и главным направлением поляризаторов приведены в таблице, d 1,1б6 мм; Й2, 0,583 мм.

Пластина 20 состоит из двух пластин кристаллического кварца толщиной d2 1,582 мм и ,000 мм, ориентированных между собой на вычитание.

т.е. кристаллографические оси Z в них взаимно перпендикулярны.

Углы между входным лучом 27 и выходными лучами 28 и 29 равны соответственно 13°13

11°31 .

Формула изобретения

Интерференционно-поляризационный фильтр, включающий светофильтр с ме-- ханизмом пропускания на длине волны До и ступень, состоящую из входного и выходного поляризаторов и размещен- ныХ 1ежду ними кристаллических пластин одинаковой толщины d в количестве т, причем главные сечения пластин составляют с главным направлением поляризаторов углы С0„, где п - порядковый номер пластины, отличающийся тем, что, с целью формирования двух выходных каналов, содержащих по две полосы пропускания, расположенных симметрично относительно , в него введены две дополнительные ступени, каждая из которых включает два поляризатора и размещенную между ними кристаллическую пластину, причем угол между главными сечениями пластин и главным направлением поляризаторов равен Л5 , толщины пластин дополнительных ступеней равны

d( 1,38 m,

da 0,69 ,

a выходной поляризатор выполнен в виде двухлучевой поляризационной призмы.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ОПТИЧЕСКОМУ ПРИБОРОСТРОЕНИЮ, В ЧАСТНОСТИ К ТЕХНИКЕ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА, И МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА, ХАРАКТЕРНОГО ДЛЯ АНАЛИЗИРУЕМОГО ВЕЩЕСТВА, В КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СПЕКТРОМЕТРАХ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ГАЗОВ В АТМОСФЕРЕ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО В ФАКЕЛАХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. ИЗОБРЕТЕНИЕ ПОЗВОЛЯЕТ СФОРМИРОВАТЬ ДВА ВЫХОДНЫХ КАНАЛА, СОДЕРЖАЩИХ ПО ДВЕ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ, РАСПОЛОЖЕННЫХ СИММЕТРИЧНО ОТНОСИТЕЛЬНО Λ_О. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР СОДЕРЖИТ ТРИ СТУПЕНИ. ОСНОВНАЯ СТУПЕНЬ ВКЛЮЧАЕТ ДВА ПОЛЯРИЗАТОРА 1 И 2 И РАЗМЕЩЕННЫЕ МЕЖДУ НИМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПЛАСТИНЫ 3 - 15 ОДИНАКОВОЙ ТОЛЩИНЫ, ПРИЧЕМ ГЛАВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ПЛАСТИН СОСТАВЛЯЮТ С ГЛАВНЫМ НАПРАВЛЕНИЕМ УГЛЫ Ω_П, ГДЕ П - ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР ПЛАСТИНЫ. ПЕРВАЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ СТУПЕНЬ ВКЛЮЧАЕТ ДВА ПОЛЯРИЗАТОРА 2 И 17 И РАЗМЕЩЕННУЮ МЕЖДУ НИМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ ПЛАСТИНУ 18, ВТОРАЯ - ПОЛЯРИЗАТОРЫ 17 И 19 И ПЛАСТИНУ 20. УГЛЫ МЕЖДУ ГЛАВНЫМИ СЕЧЕНИЯМИ ПЛАСТИН И ГЛАВНЫМ НАПРАВЛЕНИЕМ ПОЛЯРИЗАТОРОВ СОСТАВЛЯЮТ 45°, ТОЛЩИНЫ ПЛАСТИН ВЫБИРАЮТСЯ В СООТВЕТСТВИИ С ЧИСЛОМ И ТОЛЩИНОЙ ПЛАСТИН ОСНОВНОЙ СТУПЕНИ. ВЫХОДНОЙ ПОЛЯРИЗАТОР 19 ВЫПОЛНЕН В ВИДЕ ДВУХПЛЕЧЕВОЙ ПРИЗМЫ. УСТРОЙСТВО СОДЕРЖИТ ТАКЖЕ СВЕТОФИЛЬТР 23 С МАКСИМУМОМ ПРОПУСКАНИЯ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ Λ_О. 7 ИЛ.

п т 1 1 2 1 3 1 4 У5 6 j 7 8 1 9 10 1 11 |l2 Jl3 град. 12 it13 826 Tiif 216 2932 3922 5037 6028 685 7556 813 t 8836

X,d.

Af

А

Фиъ.г

usJ

Фиг. ч

Фиг. 5

г.1