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

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерении yi- лов с помощью волновых излучений, преимущественно в автоматизированных системах контроля и управления сложных объектов, а также при проведении доводочных и юстировочных работ с прецизионной точностью.

Известно устройство, основанное на способе дискретной индикации угла поворота зеркала путем фиксации многократно отраженного луча света на выходе зеркального умножителя и содержащее источник света, зеркальный умножитель и фотоприемник 113Однако такое устройство не реагирует на направление измеряемого углового смещения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения, содержащее оптически связанные пленочный волновод с интеграль- но-оптическим элементом связи, воло конный мозаичный приемник и фотопреобразователь. Вход волоконного мозаичного приемника соединен с первым (одним) выходным торцом пленочного волновода, а выход - с фотопреобразователем. В качестве интеграль.нооптического элемента связи использован призменный элемент связи Г2Зto

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, выражающаяся в необходимости точной настройки воздушного зазора между призменным элементом связи и пленоч15ным волноводом в процессе производства и эксплуатации, так как от величины зазора зависят возбуждаемые в волноводе моды. Кроме того, устройство имеет недостаточно высокую точность

20 измерения, поскольку на работу устройства в значительной степени влияют вибрации, ускорения и ударные нагрузки. Устройство имеет ограниченныи диапазон измерения, поскольку на диапазон угловых смещений луча ис точника когеретного излучения накладываются дополнительные ограничения, связанные с отражением и преломлением луча на поверхности призменного элемента связи.

Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство снабжено вторым волоконным мозаичным приемником, вход которого соединен со вторым выходным торцом пленочного волно- 15 вода, выход - с фотопреобразователем а интегрально-оптический элемент свя зи выполнен решеточным. На фиг. 1 представлена структурна схема устройства для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения,- на фиг. 2 - ход луча света при возбуждении моды в пленочном волноводе. Устройство содержит пленочный вол новод 1 с решеточным интегрально-оптическим элементом 2 связи, волоконные мозаичные приемники 3 и Ц и фото преобразователь 5- Входы волоконных мозаичных приемников 3 и соединены с выходными торцами пленочного волно вода 1, а выходы с фотопреобразователем- 5Пленочный волновод 1 .нанесен на подложку 6. Решеточный интегральнооптический элемент 2 связи выполнен в виде нанесенного на пленочный волновод 1 диэлектрического слоя 7 с гофрированной решеткой 8. Волоконные мозаичные приемники 3 и 4 выполнены в виде оптических деталей с регулярной укладкой волокон. Фотопреобразователем 5 является матрица фотоприемни ков на основе приборов с зарядовой связью. Устройство работает следующим образом. Луч 9 света от источника когерент ного излучения (не показан) падает на решеточный интегрально-оптический элемент 2 связи. Попадая на гофрированную решетку 8, луч 9 света возбуждает в пленочном волноводе 1 волноводную моду 10, порядок которой зависит от угла падения луча на решеточный интегрально-оптический элемент 2 связи. Волноводной моде 10 данного порядка соответствует определенное распределение светового поля на одном из выходных торцов пленочного волновода 1 в зависимости от направления падения луча 9 света. Такая картина светового поля передается волоконным мозаичным приемником 3 или k в фотопреобразователь 5Таким образом, в фотопреобразователь 5 поступает оптический сигнал, свидетельствующий о наличии в пленочном волноводе моды 10. Картина светового поля расшифровывается фотопреобразователем 5 и он выдает сигнал о наличии в пленочном волноводе 1 моды 10 определенного порядка, которои соответствует определенный угол падения луча 9 света, а значит и определенное положение источника коге-i рентного излучения. При повороте источника когерентного излучения изменяются угол падения луча света на решеточный интегрально-оптический элемент 2 связи, порядок ВОЛНОВОДНОЙ моды в пленочном волноводе 1, картина распределения светового поля на одном из выходных торцов волновода 1 и показания фотопреобразователя 5. Зная угловое смещение между порядками волноводных мод,можно судить о величине углового смеще-. ния источника когерентного излучения. Расширение диапазона и повышение точности измерений достигается тем, что решеточный интегрально-оптический элемент связи имеет симметричную конструкцию и диапазон измерений разбивается таким образом на вдвое меньшие интервалы. Формула изобретения Устройство для измерения малых угловых смещений источника когерентного излучения, содержащее оптически связанные пленочный волновод с интегрально-оптическим элементом связи, волоконный мозаичный приемник и фотопреобразователь, вход волоконного мозаичного приемника соединен с первым выходным торцом пленочного волновода, а выход - с фотопреобразователем, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, оно снабжено вторым волоконным мозаичным приемником, вход которого соединен с вторым выходным торцом mieночного

59322266

волновода, выход - с фотопреобразова-1. Авторское свидетельство СССР

гелем, а интегрально-оптический эле- № 208991, кл. G 01 В 11/26, 1968, мент связи выполнен решеточным,2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации,по заявке № 2713525/25-28,

принятые во внимание при экспертизе s :кл, G 01 В 11/26, 1980 (прототип).

mnJrnJlJTJlJnj

X / X

/

/ / / / /

X////X/

фа г. 2

фиг. 1

/