ОТКРЫТЫЙ РЕЗОНАТОР ДЛЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО И СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ ДЛИН ВОЛН Советский патент 1971 года по МПК H01S3/02 

Изобретение относится к области измерительной техники миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов и иредназначено для работы в широком диапазоне миллиметровых и субмиллпметровых волн в качестве волномера, интерференционного фильтра с изменяемой добротностью, для исследования диэлектрических характеристик твердых веществ и т. д.

В литературе описано несколько лабораторных макетов открытых резонаторов типа Фабри-Перо для миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Одним из наиболее удачных приборов такого типа, применяемых в коротковолновой части субмиллиметрового диапазона, является прибор, использующий в качестве зеркал двумерные металлические решетки.

Однако он имеет ряд существенных недостатков. Мала величина возможного перемещения сетчатого элемента, в связи с чем мал диапазон изменения величины добротностей. Невозмолсна плавная перестройка резонатора по длине (при постоянной длине волны) в широком диапазоне изменения добротностей. Не предусмотрена возможность замены одпого из сетчатых элементов сплошным зеркалом, например сферическим, из-за чего невозможно достнгнуть высоких значений добротности. Недостаточна оперативность в работе, в частности затрудннтсльна смена сетчатых элементов. Не предусмотрена возможность измерения таких важных характеристик образцов из различных вешеств как нх прозрачность п

вносимый ими фазовый сдвиг.

Цель изобретения - созданне открытого резонатора типа интерферометра Фабри-Перо, обеспечивающего удобство, безопасность п высокую онеративность в работе, нозволяющего

работать во всем диапазоне субмиллиметровых и миллиметровых воли в широком дианазоне значений добротностей и допускающего но.мещение внутрь резонатора физических объектов с целью исследовання пх свойств.

Для этого в качестве отражателей резонатора применены сменные сетчатые элементы, вынолненные в виде рамок с натянутымп на них параллельными металлическими проволочками, расстояние между которыми меньше

рабочей длины волны.

В устройстве обеспечена возможность оперативной смены сетчатых элементов, благодаря тому, что опн закреплены в онравках резонатора при помощи постоянных магнитов.

Такой способ крепления отражателей нозволяет также сблил ать их на расстояние меньше Я/2. Набор сетчатых элементов с разлнчиыми коэффициентами отражения и пропускания (что достигается нрименением проволичными периодами) обеспечивает возмож 1ость получения величии добротиостей и коэффиииеитов пропускаЕшя резоиатора в И1ироком диапазоне зиачеиий.

Кроме того, иредусмотреиа возможиость за.мепы одиого из сетчатых элементов сплопшым зеркалом как илоским, так и другой формы, например сферическим. Это позволяет благодаря умеиьшепию дифракциоииых потерь получать очеиь большие значения добротности при работе в высоких порядках иитерфереипии.

Конструкпия резонатора предусматривает возможиость перемещения отражателей па значительные расстояния, что делает возможиым работу в высоких порядках иптерференции.

Перемещение отражателей может осуществляться как вручпую, так и от электродвигателя с редуктором.

Примеиепие редуктора с измененным передаточны.м числом позволяет по выбору экспериментатора изменять скорость перемещения отражателей в очеиь-широких пределах (па несколько порядков).

Передающее устройство позволяет перемещать отражатели как в сторопу их сближения, так и раздвижения.

Для того, чтобы не нодвергать эксиеримеитатора возможности облучения, для обесиечеиия безонасности и удобства в работе введено дистанционное управление перемещеннем отражателя с выносного пульта. Релейная система обеспечивает включение по желанию эксперимептатора разлнчных скоростей и изменение иаправлеиия плавного перемеп1,епия отражателей.

Для исследовапия свойств веп1еств в этом диапазоне дшии воли (измерение величины фазовых сдвигов и стеиеии прозрачности твер,дых образцов из различных веществ) предусмотрена раздвижная рамка, позволяющая ио.мещать исследуемые образцы внутри резонатора.

Раздвижная рамка может быть расположепа в любой точке впутри резонатора, может вращаться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. В ней могут закрепляться образцы различных геометрических размеров.

На фиг. 1 представлен открытый резонатор типа иптерферометра Фабри-Перо; па фиг. 2-съемный держатель образцов.

Резонатор состоит из двух отражателей: передпего 1 и заднего 2, которые закреплены в оправах 3 при помощи постоянных магнитов 4.

В качестве нереднего отражателя применяется сетчатый элемент; в качестве заднего может нрименяться как сетчатый элемент, так и сплошное зеркало любой формы.

чиваться вокруг оптической оси резонатора па любой угол. Это позволяет ири использовании в качестве отражателей сетчатых элементов плавно изменять добротность резоиатора и выбирать нлоскость ноляризации, что необходимо при исследовании анизотропных веществ. Оправы вместе с юстировочиыми устройствами закреплены на каретках 7, которые могут перемещаться по оптической скамье 8

посредством микрометрических виитов 9 и 10. При перемещении плоскости отражателей всегда остаются параллельиы.ми друг другу. Каретки снабжены отсчетпыми устройствами 11 - линейками с нониусами, которые позволяют измерять перемещение отражателей с точностью 0,1 мм. Кроме того, задний отражатель снабжен дополнительным отсчетным устройством, которое позволяет производить отсчет перемещения с высокой точностью

0,2 мк.

Перемещение переднего отражателя производится вручную. Перемещение заднего отражателя может производиться как вручную (вращением рукоятки - лимба 12), так и автоматически, через многоскоростной редуктор 13 от электродвигателя 14. Унравление скоростями и выбор направления перемещения производятся дистаициоино с пульта 15, соединенного с резонатором кабелем 16.

Вращение редуктора осуществляется от электродвигателя. Такая копструкция привода позволяет оперативно выбирать скорость перемещения заднего отражателя простым пажатием соответствующей киопки па пульте

управления и уменьщает возможность облучения экспериментатора СВЧ-энергией.

Для исследования диэлектрических свойств твердых диэлектриков к интерферометру нридается съемный держатель образцов (см.

фиг. 2), который может устанавливаться в промежутке .между сетчатыми элементами на основании интерферометра. Образец 17 различных размеров прижимается к передвижным плапкам 18 посредством кулачков 19.

Передвижпые планки и прижимные кулачки 19 смонтированы в съемной рамке 20, которая вставляется в качающуюся оправу 21, укрепленную в корпусе 22. Посредством юстировочпого винта 23 плоскость исследуемого образца с достаточной точностью может быть выставлена пернендикулярно оптической оси интерферометра..

Для определения угла полного внутреннего отражения рамка с образцом может поворачиваться посредством червячной пары 24 вокруг вертикальной оси на угол ± 60°. Точность отсчета угла поворота 0,1°. Отсчет производится по лимбу и нониусу 25, центр толщины образца (при любых размерах) совпадает с осью вращения.

вых волн как физические измерения, например определение диэлектрических характеристик твердых тел, так и решать многочисленные технические задачи, используя,нрибор как самокалибрующинся волномер или как интерференционный фильтр.

Предмет изобретения

1. Открытый резонатор Д1ля миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов . длин волн тина интерферометра Фабри-Перо, содержащий отражатели, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона длин волн, новышения точности измерения, отражатели закреплены нрн номощи магнитных защелок в оправах, вращаемых вокруг онтическон оси червячными передачами, связанными через редуктор с валом электродвигателя, а между отражателями установлен съемный держатель, выполненный в виде раздвижной рамки, позволяющей вращать исследуемые образцы в двух взаимно нернендикуляриых плоскостях.

2.Устройство но н. 1, отличающееся тем, что отражатели выполнены в виде нлоской

проволочной сетки, расстояние между соседними параллельно расположенными проволочками которой меньще рабочей длины волны.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что один из отражателей выполнен в виде плоской проволочной сетки, а другой - в виде металлического зеркала, нанример плоского, сферического.

/

I //г