ОПТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СЛЕДЯЩИЙ ФИЛЬТР Советский патент 1973 года по МПК G02B5/28 G01S17/02 

1

Изобретение относится к устройствам для фильтрации светового излучения. Фильтр может быть использован в системах связи и лоКации, использующих излучение оптических Квантовых генераторов.

Известны оптические интерференционные Следящие фильтры, содержащие перестраивае1 1ый интерферометр Фабри-Перо, два фотоПриемника, включенных в дифференциальную схему, и исполнительный механизм,

Предлагаемый фильтр отличается тем, что Содержит светоделитель и плоское зеркало, Установленное в ходе проходящего через И1 терферометр -под углом 81 пучка и направляющее его под углом 02 на дополнительный Интерферометр. Зависимость между длинами Оптических путей интерферометров LI и LZ и углами 01 и 02 выражается формулами:

Z ., --; 1 + п г: 1

r.yR

cos

I

arc cos

1-/

1+ «ГТТ

г. YR)

где R - коэффициент отражения зеркал интерферометров, а фотоприемникн, управляющие исполнительным механизмом синхронного изменения длин оптических путей LI и LZ обоих интерфером-етров, установлены S ходе проходящих и отраженных от одного из интерферометров лучей другого пучка. Пары зеркал интерферометров выполнены в виде единых блоков,

Такое выполнение интерференционйого следящего фильтра увеличивает прозрачность и сужает ее полосу.

На фиг. 1 изображеий схема фильтра; на фиг, 2 представлены характеристики пропускания фильтра и частотного различителя.

Фильтр содержит расщепитель луча (в данном случае полупрозрачное зеркало 1 и зеркало 2), интерферометр Фаби-Перо 3, зеркало 4, приемник 5, фотодетекторы 6 и 7, дифференциальную схему 8, цепь обратной связи 9, пьезоэлектрические преобразователи Ю. Одно из зеркал интерферометра со стороны отражающего слоя сделано двухступенчатым, в результате чего интерферометр имеет две

ступени / и // с различными длинами LI и 1-2, что эквивалентно двум интерферометрам.

Подлежащий фильтрации оптический сигнал мощностью РВХ и частотой fo в виде параллельного пучка нанравляется на полупрозрачное зеркало /. На пути луча Л установлено зеркало 2, которое направляет световой поток через ступень / интерферометра на зеркало 4 под углом 01, обеспечивающим максимальное пропускание сигнала данной частоты

/о- Отрал енный от зеркала 4 пучок света В

направляется обратно через ступень // к апертуре приемника 5 под углом 82, также обеспечивающим максимальное пропускание сигнала.

Принцип фильтрации заключается в том, что «зубья гребенок частотных характеристик ступеней I м II совпадают только на частоте /о (фиг. 2а, б).

Частотные интервалы ступеней отличаются на малую величину тД/„(), в силу чего «зубья гребенок не совпадают на большом интервале (используется принцип нониуса). Например, при мм; т 2; R Q,99; Д/„ 40-106 гц; Д/;, 15.105 гц соБпадение зубьев гребенок ступеней произойдет примерно через

А -1000Д/А. 15-10 гц.

Если центральная частота установленного перед следящим фильтром предварительного фильтра примерно совпадает с частотой сигнала, а ширина полосы пропускания

30-102 гц, что соответствует A.SOA, в полосе AV происходит только одно совпадение зубьев гребенки на частоте /о и общая оптическая полоса пропускания ,6А/л при А/л А/л (фиг. 2в). При А/;Г, равной полосе сигнала выигрыш в отношении сигнал/шум примерно равен Av/A/«, т. е. чувствительность приема можно улучшить в 10 -10 раз, что позволит увеличить дальность связи на два порядка при той же мощности передатчика.

Для обеспечения равной частотной перестройки ступеней и требуемого несовпадения их «гребенок должны выполняться следующие соотношения:

cos

РП arc cos

l - R

+ -;п)

, / , 1 -; , Z...(l4-/«-- jA.

При ,99 и 2-1,006 LI, т. е. разница в длине ступеней очень невелика.

Синхронная перестройка интерферометров облегчается, если оба интерферометра являются ступенями одного ИФП, имеющего одно общее подвижное зеркало, продольное неремещение которого AL обеспечивается, например, пьезоэлектрическими преобразователями. Д.тя автоматической перестройки используется луч В, который направляется через одну

из ступеней ИФП на ф-отодетектор 6 таким образом, что обеспечивается настройка на середину ската резонансной кривой пропускания (фиг. 2г), а на пути отраженного луча Г (Ротр 1-Рпрох, фиг. 2(3) установлен фотодетектор 7, и выходы обоих фотодетекторов соединены по дифференциальной схеме 8.

Управляющее напряжение со схемы 8 через цепь обратной связи 9 подается на пьезоэлектрические преобразователи JO.

Предмет изобретения

1. Оптический интерференционный следящий фильтр, содержащий перестраиваемый интерферометр Фабри-Перо, два фотоприемника, включенных в дифференциальную схему, и исполнительный механизм, отличающийся тем, что, с целью увеличения прозрачности и сужения ее полосы, он снабжен светоделителе.м и плоским зеркалом, установленным в ходе проходящего через интерферометр под углом 01 нучка и направляющим его под углом 02 на дополнительный интерферометр, при этом зависимость между длинами оптических путей интерферометров LI и L2 и углами в и 02 выражается формула.ми;

, /. , ,

)

COS PI

1

I + т

r.yR

где jR--коэффициент отражения зеркал интерферометров, а фотоприемники, управляющие исполнительным механизмом синхронного изменения длин оптических путей LI и L2 обоих интерферометров, установлены в ходе Проходящих и отраженных от од

кого из интерферометров лучей другого яучка.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что, с

целью упрощения перестройки, пары зеркал

интерферо.метров выполнены в виде единых

блоков.