УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Советский патент 1970 года по МПК G01R29/08 

Предлагаемое устройство может быть использовано как разведывательный приемник при обнаружении и опознании оптических сигналов, а также как контрольно-измерительный прибор в системах связи, управления и локации, использующих оптические квантовые генераторы.

Измерение длины волны в оптическом диапазоне нроизводится Б большинстве случаев с помощью интерферометра Фабри-Перо (ИФП). Для этого расходящийся пучок оптического излзчения направляют на ИФП с фиксированной длиной и получают интерференционную картину в виде концентрических колец света. Измерив диаметры двух соседних колец, можно по определенной формуле вычислить длину волны исследуемого излучения.

Для регистрации интерференционной картины в настоящее время используют электронный способ, заключающийся в том, что интерференционную картину ИФП проецируют на фотокатод передающей телевизионной трубки, работающей в режиме однострочной развертки и обеспечивающей преобразование пространственного положения колец во временное положение электрических импульсов. При помощи схемы совпадений и двух каскадов задержки из выходного сигнала трубки выделяются импульсы, соответствующие соседним

кольцам, измеряются временные интервалы между импульсами и затем вычисляется длина волны по формуле.

Недостатками электронного способа явля5 ются:

1.Сложность устройства, реализуюп его способ, обусловленная в основном наличием передающей телевизионной трубки.

2.Низкая ч)вствительность из-за больших 0 потерь сигнала на отражение от зеркал ИФП

при расходящемся световом пучке (только малая часть сигнала проходит через ИФП в виде узких колец, большая часть отрал- ается и теряется).

5 3. Ограниченность спектрального диапазона измерений, так как передающие трубки чувствительны только к видимой и ближней инфракрасной частям электромагнитного спектра.

0 4. Сложность выделения временных интервалов, соответствующих соседним кольцам интерференционной картины, и формулы, по которой вычисляется длина волны, что затрудняет автоматизацию измерений и ограии5 чивает быстродействие устройства.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков. Для этого в предложенном устройстве исследуемое оптическое излучение подается на перестраиваемый ИФП

тектора, соединенного с ИФП, подключен к измерителю временных интервалов через нороговую схему, для периодического понижения .порога связанную с генератором положительных импульсов.. Последний через схему развертки с анодно-сеточной связью соединен также с пьезоэлектрическим преобразователем длины ИФП.

На фиг. 1 изображена электрическая схема предложенного устройства; .на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения длины волны оптических сигналов состоит из интерферометра Фабри-Перо 1 с пьезоэлектрическим преобразователем 2, фотодетектора 3 с нагрузочным сопротивлением 4, диодной пороговой схемы, включающей диод 5, сопротивления 6, 7 и источник 8 порогового напряжения Е„, измерителя временного интервала 9, генератора 10 положительных импульсов и схемы пилообразной развертки 11 с анодно-сеточной связью, которая среди подобных схем имеет наилучщую линейность.

Работа устройства основана на том, что резонанс в ИФП возникает тогда, когда на его длиие укладывается целое число полуволи сигнала. Передаточная характеристика ИФП в функции длины показана на фиг. 2,а.

Если изменять длину ИФП с помощью пьезоэлектрического иреобразователя, то через интервал перестройки А/ А/2 можно получать максимумы интенсивности прощедщего оптического сигнала. Измеряя временной интервал между импульсами на выходе фотодетектора, определяют длину волны по формуле , где k - постоянный коэффициент, равный ki (в/сек)-крутизна пилообразиого напряжения, kz (мк/в) - крутизна характеристики пьезоэлектрического преобразователя. Измерение временного иитервала между двумя импульсами и рещение формулы, -ПО которой вычисляется длина волны, легко автоматизируются, поэтому быстродействие предложенного устройства значительно больще, чем у известного.

Ввиду высокой добротности ИФП максимумы передаточной характеристики (моды) имеют резко выраженный характер, что облегчает точное измерение длины волны оптического сигнала. Спектральный диапазон этих измерений может быть весьма широким, поскольку спектральные характеристики фотодетекторов перекрывают участок от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области.

Выделение измерительных импульсов (временного интервала) производится с помощью пороговой диодной схемы. В обычиом состоянии иапряжение порогового источника Б превыщает возможный уровень выходного сигнала фотодетектора 3. При появлении на выходе генератора 10 (фиг. 2,6) имиульса начинает работать схема развертки 11, прямой ход которой осуществляется только при иостунлении на ее вход импульса положительной полярности (фиг. 2,в). С прекращением импульса прекращается и развертка.

За счет изменения напряжения, прикладываемого к пьезоэлектрическому преобразователю, ИФП иерестраивается. В результате на выходе фотодетектора появится сигнал, временная диаграмма которого показана на фиг. 2,2. К измерителю временного интервала пройдут только те имиульсы, которые появятся во время прямого хода развертки (фиг. 2,(3), так как в это время под воздействием импульса с генератора 10 понизится порог на входе измерителя временного интервала. В качестве -импульсного генератора 10 может использоваться одновибратор, работающий в режиме одиночных импульсов от кнопки ручного запуска 12. Работа одновибратора в автоколебательном режиме (например, при автоматическом измерении длины волны) может обеспечиваться подачей на его вход 13 последовательности запускающих импульсов от соответствующего генератора. Параметры схемы пилообразной развертки и пьезоэлектрического преобразователя должны быть такими, чтобы обеспечивалась перестройка ИФП в пределах, не меньших половины длины волны исследуемого сигнала.

Предмет изобретения

Устройство для измерения длины волны оптических сигналов, содержащее интерферометр Фабри-Перо, генератор развертки, синхрогенератор и измеритель временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повыщеиия быстродействия, на выходе перестраиваемого интерферометра Фабри-Перо установлен фотодетектор, выход которого соединен с измерителем временных интервалов через пороговую схему, подключенную входом порогового уровня на выход сиихрогенератора и вход генератора развертки, выход которого соединен с системой измеиения оптической длины интерферометра.

f f Г

Т 1 ft

Е,

t,

V

4t, U-