ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ Советский патент 1971 года по МПК G01B9/02 G01J9/02 G01N21/45 

Изобретение относится к устройствам для диагностики ллазмы с помощью лазерного излучения.

По основному а,вт. св. № 261489 известен интерферометр для диагностики плазмы с лазерньш источником света и системой стабилизации оптических параметров интерферометра.

В этом интерферометре система стабилизации компенсирует случайные отклонения длин резонаторов, вызванные механическими, тепловыми и прочимой паразитными нестабильностями. Основным стабилизирующим элементом является вопо.могательный стабилизирующий лазер.

Нестабильность длины стабилизирующего лазера не влияет на точность измерений, поскольку относительные длины стабилизируемых резонаторов при этом не меняются. Однако пульсация интенсивности его излучения оказывается на относительных длинах резонаторов и, следовательно, на точности измерений.

В предложенном интерферометре устранено влияние пульсаций излучения стабилизирующего лазера на относительные дл1ины резонаторов интерферометра.

пускают стабилизирующие сигналы, обусловленные нестабильностями длин резонаторов, и задерживают ложные сигналы, вызванные пульсациями интенсивности излучения лазера. Дискриминаторы содерл ;ат дополнительные фотоумнол ители и блок сравнения сигналов фотоумножителей.

На чертеже изображена принципиальная схема интерферОМетра.

0

Интерферометр состоит из основного лазера 1, стабилизирующего вспа.могательного лазера 2, резонатора 3 Фабри-Перо, внутри которого помещена исследуемая плазма 4, зеркал 5-10. Внутри лазера 1 установлены ре5гулировочные плоскопараллельные пластины 11, 12.

Система регистрации включает в себя светофильтр 13, фотоумножитель 14 и регистрирующий прибор 15. Система стабилизации, помимо лазера 2, содержит зеркала 16-21,

0 светофильтры 22, 23, фотоумножители 24- 27, блОКИ сравнения 28, 29, усилители 30, 31 и льезоэлектрики 32, 33, к которым прикреплены зеркала 6 и 9. По обе стороны от лазеза 2 размещены оптические изоляторы, состоящие из поляроидов 34, 35 и четвертьволновых пластинок 36, 37.

Излучение лазера 2 с помощью системы зеркал 16, 17 и 21, 20 пропускается через реээйаторы интерферометра, образованные зеркалЭЙй 5, 6 и Я 10, и лопадает на фотоумножители 24 и 25. Частота лазера 2 устана;вливается в выбранные точки кривых пропускания резонаторов интерферометра. При изменении расстояния между зеркалами 5, 6 (,/() .изменяется величина сигнала, снимаемого.-с фотоумножителя 24 (.или 25). Это из.менение усиливается усилителем 30 (или 31) и подается на пьезоэлектрик 32 (или 33), комленсирующий изменение длины резонатора лазера / (или резонатора 3).

Однако при этом изменение интенсивности излучения лазера 2 воспринимается системой стабилизации как изменение пропускания резонаторов лазера / и интерферометра 3, т. е. как изменение их длин, и ложно компенсируется. Так как юривые пропускания резонатора лазера 1 и резонатора 3 различны, нарушается постоянство их относительных оптических длин.

В результате качество стабилизации оказывается зависящим от пульсаций интенсивности излучения лазера 2, которые у серийных лазеров могут достигать 5-10% и во всяком случае не могут быть меньше 10 части интенсивности.

Для улучшения качества стабилизации введен дискриминатор, основными элементами которого являются вспомогательные фотоумножители 26 т 27 - блоки сравнения 28 и 29. Часть излучения лазера 2, пройдя через полупрозрачные зеркала 17 и 20, попадает на фотоумножители 26-27, сигналы с которых поступают в блоки сравнения 28 и 29 п используются как опорные сигналы. В те же блоки 28 и 29 поступают также сигналы с фотоумножителей 24 и 25.

Если теперь. изменится интенсивность излучения лазера 2, то вместе с изменением сигналов фотоумножителей 24 и 25 также изменятся опорные сигналы, поступающие с фотоумножителей 26 и 27. Поэтому сигналы, поступающие на выходы усилителей 30 и 31, не будут изменены. Останутся неизменными также напряжения на пьезоэлементах 32 и 33 и длины лазера 1 и резонатора 3.

При возникновении нестаб.ильностей, приводящих к изменению длины лазера 1 или резонатора 3, сигнал фотоумножителя 24 (или 25) изменится, тогда как опорный сигнал с фотоумножителя 26 (или 27) останется прежним. В результате сигнал с фотоумножителя 24 (или 25) полностью пройдет в усилитель 30 (или 31) и напряжение на пьезоэлементе 32 (или 33) изменился, компенсируя изменение длины лазера / (или резонатора сЗ). Блоки сравнения 28 и 29 могут быть выполнены на основе схемы вычитания. Для этой цели может быть использО|Вана простая ячейка, состоящая из двойного триода с общей катодной нагрузкой, сеточными сопротивлениями которого являются анодные сопротивления фотоумножителей 24, 26 и 25, 27 с переменными параметрами. Таким образом, дискриминатор ложных

сигналов ликвидирует влияние пульсаций интенсивности излучения лазера 2. Применение дискриминатора повышает точность измерений и дает возможность использовать для стабилизации оптических длин серийный газовый лазер.

Предмет изобретения

Интерферометр для диагностики плазмы по авт. св. № 261489, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, он содержит по крайней мере два вспомогательных фотоумножителя для регистрации части лучей вспомогательного лазера и блоки сравнения, входы которых соединены с основными и вспомогательными фотоумножителяМИ, а выходы -с пьезоэлектрическими устройствами резонатора основного лазера и резонатора, заполненного плазмой.

21