Устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения Советский патент 1982 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано при измерении углов с помощью волновых излучений, преимущественно в автоматизированных систе мах контроля и управления сложных объектов, а также при проведении доводочных и юстировочных работ с прецизионной точностью. Известно устройство, реализующее способ дискретной индикации угла поворота зеркала путем фиксации многократно отраженного луча света на выходе зеркального умножителя. Устройство содержит источник света, зер кальный умножитель и фотоприемник 1 3 Однако такое устройство не реагирует на направление измеряемого угло вого смещения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения, содержащее оптически свя занные интегрально-оптический элемент связи, например, призменный, пленочный волновод, волоконный мозаичный приемник и фотопреобразователь. Вход волоконного мозаичного приемника соединен с одним выходным торцом пленочного волновода, а выход - с фотопреобразователем. В качестве интегрально-оптического элемента связи использован призменный элемент связи 2. Недостатком устройства является сложность конструкции волоконного мозаичного приемника и фот6преоб|эазователя, вследствие необходимости расшифровки двумерной картины .светового поля, возбужденной в пленочном волноводе моды. Двумерность картины светового поля моды ограничивает быстродействие устройства. Кроме того, устройство не может одновременно измерять угловые смещения нескольких источников когерентного излучения, a также углы между направлениями на каждый из источников. Цель изобретения - повышение быст родействия и обеспечение одновременного измерения угловых смещений нескольких источников когерентного излучения. Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено дополнительным интегрально-оптическим элементом связи, вход которого оптически связа с пленочным волноводом, а выход - с фотопреобразователем. Дополнительный интегрально-оптический элемент связи выполнен призме иным . На чертеже изображена принципиаль ;ная схема устройства для иЗмерения малых угловых смещений источника ко герентного излучения. Устройство содержит оптически св занные интегрально-оптический призмениый элемент 1 связи, пленочный волновод 2 с волноводной модой 9s дополнительный интегрально-оптический элемент 3 связи (призменный), линзу 4 и фотопреобразователь 5 вы полненный в виде линейки фотодиодов 6. Пленочный волновод 3 нанесен на подложку 1, Интегрально-оптическ элемент 1 связи используется для вв когерентного излучения 8 в пленочный волновод 2, а дополнительный интегрально-оптический элемент 3 связи для вывода, Устройство работает следующим об разом. Когерентное излучение 8 от источ ника {не показан) когерентного излучения попадает на интегрально-оптический элемент 1 связи. Попадая на нижнюю граньэтого элемента 1 связи, луч света возбуждает а пленочном вол новоде 2 волноводную моду Э порядок которой зависит от угла падения луча света на интегрально-оптический элемент 1 связи, Волноводная мода 9 распространяется по пленочному волноводу 2 и выводится из него интегрально-оптическим элементом 3 связи. При любом определенном интегрально-оптическом элементе 3 связи и длине волны когерентного излучения 8 угол излучения выходящего пучка зависит от поря ка моды. Когда этот выходящий пучок проходит через линзу k, собирающую параллельные лучи, и попадает на фотопреобразователь 5. он дает яркую ЛИНИЮ, положение которой на фотопреобразователе 5 определяется порядком моды 9. При повороте источника когерентного излучения 8 изменяются угол падения луча света когерентного излучения 8 на интегрально-оптический элемент 1 связи, порядок волноводной моды 9 в пленочном волноводе2 и положение выходящего пучка нг фотопреобразователе 5. Наличие дополнительного интегрально-оптического элемента 3 связи позволяет отказаться от сложного по конструкции волоконного мозаичного приемника. Отпадает необходимость анализировать двумерную картину светового поля возбужденной волноводной моды. При любом интегрально-оптическом элементе связи, используемом для вывода излучения из пленочного волновода, угол излучения выходящего пучка зависит от порядка моды. Когда выходящий пучок попадает на фотопреобразователь, он дает одну яркую линию. Фотопреобразователь 5 анализирует одномерную картину светового поля, и таким образом он должен состоять не из матрицы, а из линейки фотоприемника. Время определения порядка возбужденной в пленочном врлноводе моды значительно уменьшается. В пленочном волноводе могут одновременно существовать волноводные моды нескольких порядков. На фотопреобразователь попадает несколько выходящих пучков излучения, которые дают несколько ярких линий. Таким образом, применение предлагаемого устройства дает возможность одновременно проводить измерения угловых смещений нескольких источников когерентного излучения. Можно проводить измерения углов между направлениями на несколько источников когеipeHTHoro излучения. Устройство обладает высокой точностью вследствие возбуждения .мод только при определенных сторого фиксированных углах падения луча света на интегрально-оптический элемент связи и размещения фотоприемников фотопреобразователя напротив фиксированных положений выходящих пучков. К тому же автоматизация съема выходной информации с выхода фотопреобразователя в виде кодов позволяет достичь непосредственного сопряжения устройства с цифровой электронно-вычислительной ма