Устройство для измерения температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K11/14 G01K11/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Изобретение относится к области температурных измерений и может быть прнмеиено для контроля температуры в ин- тегральнооптических схемах в вычислительной технике. Известно устройство для измерения температуры, содержащее источник и ирие ник светового излучения, термочувствительный элемент, оптические свойства которого изменяются при изменении Tet/;.перат ры 1 . Наиболее близким к предлагае1 ому является устройство для измерения температуры, содержащее светопропускающий термочувствительный элемент расположен ный между источником и приемником светового излучения. В этом устройстве Tej мочувствительный элемент выполнен из кристалла обладающего двойным лучепреломлением L J . Недостатком устройства является .низкая точность измерения температуры, особенно при измерении температуры в ,приТЕМПЕРАТУРЫповерхностном слое объекта, а также низкое быстродействие. Цель изобретения - повыгиение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в термочувствительный элемент введена дифракционная решетка, расположенная под углом Брегга к беи источника светового излучения. На чертеже приведена схема устройства. Устройство содержит источник 1 светового излучения, термочувствительный светопроводяший элемент 2 с дифракционной решеткой 3, элементы 4 ввода и вывода 5 светового излучения из термочувст вительного элемента, приемник 6 светового излучения, включающий в себя фотодетекторы 7 и 8 для измерения нулевого и дифрагированного пучка света, систему 9 сравнения. Чувствительный элемент выполнен из прозрачного материала изотропного или анизотропного, оптические свойства ко39торого зависят от температуры. В лшчестве такого материала может быть использован, например, ниобат лития, танта лат лития, арсенид галлия, кварц, стекло и т. д. Чувствительный элемент представляет собой объемное образование, напри гер, параллеп1шед или некую волноводную П структуру, например, твердое тело в верхней плоской поверхности которого создан волноводный слой толщиной 1 - 5 мкм, т. е. такой слой, показатель преломления которого вьпие объемного значе ния показателя преломления твердого тел Дифракционная решетка представляет собой любое периодическое изменение оптических свойств среды. Например, периодическую неоднородность поверхности, светопропусканйя, показателя преломления и т. д. Периодическая неоднородность может быть расположена как в объеме, так и на поверхности. Дифракционная решетка на неволноводных структурах может быть изготовлена, например в процессе роста кристалла путем периодического изменения условий роста, влияющих на значение показателя преломления кристалла или путем записи периодического распределения интенсивности света в кристаллах, обладающих фотоструктурным эффектом. В случае волноводных структур дифрак ционные решетки могут быть созданы, например, в нанесенном на Поверхность волновода фотоэмульсионном слое, в волноводном слое за счет фотоструктурного эффекта, путем нанесения параллельных, канавок на поверхность волновода, путем расположения структур из другого материала в виде параллельных полосок. На чертеже показан те}ж очувствитель.ный элемент, вьшолненный в виде волноводкой структуры с элементами ввода и вывода светового излучения, в котором световое излучение распространяется вдоль поверхности. Дифракшонная решетка представляет собой канавки на плоской поверхности термочувствительного элемента, нанесенные химическим путем. Для волвоводных структур в качестве элементов ввода .и вывода светового излу чения могут быть использованы призменные впи решеточные элементы связи. Решеточный элемент связи представляет собой дифракшонную решетку с малым периодом /4/0,4 мкм на поверхности волновода. Призменный элемент связи предоставляет собой призму с характерным размером 5-10 мм иэ материала с высоким значением показателя преломления, прижатую к поверхности волновода до появления оптического контакта. Устройс1во работает следующим образом. Световое излучение от источника 1 вводится посредством элемента ввода 4 в светопроводяший термочувствительный элемент 2. Световое излучение, распрост раняясь в светопроводяшем термочувстви-г. тел%ном элементе, попадает на дифракЕшон-, ную решетку. Дифракция происходит толь|ло если световое излучение подается на етопроводяший элемент под углом Брегга. « Брегга зависит от периода дифракпионной решетки, от показателя прелом ® элемента, от угла взаимного расположения штрихов дифракционной решетки кристаллографической осью светопровод дяшего термочувствительного элемента (в случае анизотропии элемента) и легко рассчитывается в каждом конкретном случае. При изменении температуры меняются физические параметры термочувствительного элемента, например, период г;ифракционной решетки или показатель преломления термочувствительного элемента, что приводит к рассогласованию угла Брегга с углом падения и, следовательно, к рез- . кому уменьшению интенсивности дифрагиро ванного света. Падающий и дифрагированный пучки выводятся из волновода и подаются на два фотодетектора 7 и 8 приемника 6. Изменение интенсивности дифрагированного света фиксируется схемой 9 сравнения и является мерой температуры. Введение в термочуствительный элемент д{1фракцнонной решетки позволяет снизить размеры термочувствительного элемента, повысить быстродействие предлагаемого устройства, увеличить точность измерения температуры, обеспечить возможность компоновки и сопряжения термочувствительного элемента с другими интегральнооптическимн элементами. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее светопрсшускаюший термочувствительный элемент, расположенный между источ{|иком и приемником светового излучения, отличающееся тем, что, с цеЛью повьпиения точности измерения, в термочувствительный элемент введена дифракционная решетка, расположенная пбд углом Брегга к оси источника светового излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

9322856

1,Патент Франшпг № 2174946, кл. 601 К 11/18, 1973.

2.Авторское сввдетельство СССР № 499508, кл. QO1 К 11/00, 1973

5 (прототип).