Спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модуляцией Советский патент 1982 года по МПК G01J3/18 

Изобретение относится к оптикоинтерференционным спектральным устройствам и может быть использовано в спектрометрии высокой разрешающей силы для любой Области спектра.

Известен интерференционный спектрометр, в котором используют дифракционную решетку с симметричным профилем штрихов, два автоколлимационных зеркала, установленных с возможностью их вращения, и дополнительное зеркало, расположенное перпендикулярно плоскости решетки i}.

Однако такое устройство имеет сложные настройку оптических элементов и сканирование по слсктру длин волн, а также низкую помехоустойчивость.

Наиболее близким техническим решением является спектрометр с ин.терференционной селективной амплитудной модуляцией, содержащий оптически связанные входную диафрагму, светоделительный элемент, входной коллиматор, диспергирующий элемент, причем оптическая ось коллиматора ориентирована нормально к диспергирующему элементу, дополнительное зеркало, установленное перпендикулярно к диспергирующему элементу.

автоколлимационное зеркало, установленное с возможностью вращения со скоростью lU , механизм модуляции, способный перемещать элемент в направлении, перпендикулярном его штрихам, и выходную диафрагму 2.

Недостатками этого спектрометра являются низкая светосила и ограниченный рабочий спектральный диапа10зон .

Цель изобретения - повышение светосилы, увеличение рабочего спектрального диапазона.

Поставленная цель достигается

15 тем, что спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модуляцией , содержащий оптически связанные входную диафрагму, светоделительный элемент, входной коллима20тор, диспергирующий элемент, причем оптическая ось коллиматора ориентирована нормально к диспергирующему элементу, дополнительное зеркало, установленное перпендикулярно к дис25пергирующему элементу, автоколлимационное зеркало, установленное с возможностью вращения с угловой скоростью Ш, механизм модуляции, способный перемещать диспергирующий

30 элемент в направлении, перпендикулярном его штрихам, и выходную диафрагму, снабжен блоком выходного коллиматора с диафрагмой, установленным с возможностью вращения со скоростью ш/2 и расположенным в дифрагировавшем в первый порядок пучке света, отраженном от автоколлимационного зеркала, а диспергируюсчий элемент выполнен в виде дифракционной решетки, имеющей не менее двух порядков дифракции.

Кроме того, спектрометр можно снабдить устройством, позволяющим выводить светоделительный элемент из входного пучка света.

На чертеже изображена схема спектрометра с интерференционной селективной амплитудной модуляцией,

Спектрометр содержит входную диафрагму 1, светоделительный элемент 2, входной коллиматор 3, диспергирующий элемент 4, выполненный в виде дифракционной решетки, имеющей не менее двух порядков дифракции, дополнительное зеркало 5, установленное перпендикулярно диспергирующему элементу, автоколлимационное зеркало 6, установленное с возможностью вращения со скоростью Ш , причем ось вращения зеркала б расположена на линии пересечения дополнительного зеркала 5 и решетки 4, а плоскость зеркала б перпендикулярна радиусу вращения, механизм модуляции 7, выходную диафрагму 8 и дополнительный блок выходного коллиматора с диафрагмой- 10, установленной с возможностью вращения со скоростью лл)/2 вокруг оси вращения автоколлимационного зеркала и служащий для вывода дифрагировавшего в первый порядок пучка свеога, отраженного от автоколлимационного зеркала Спектрометр можно снабдить также уст ройством 11, позволяющим выводить светоделительный элемент 2 из входного пучка света.

Спектрометр с интерференционной селе к ти в ной ампли тудной-модуляди ей работает следующим образом.

Пучок света, пройдя сквозь входную диафрагму 1 и светоделительный элемент 2, направляется входным коллиматором 3 нормально на дифракционную решетку 4, имеющую не менее двух порядков дифракции, а затем дифрагирует во второй порядок на два пучка света одинаковоГ интенсивности, правый и левый соответственно. Правый пучок света (П7 и отраженный от дополнительного зеркала 5 левый пучок света { Л } оказываются направленными параллельно на автокол лимационное зеркало б. Эти два пучка света, отразившись от автоколлимационного зеркала б, расположенного автоколлимационно к диафрагирован ным во второй порядок пучкам света

только определенной длины волны распространяются по своим путям в обратном направлении на дифракционную решетку 4, где они интерферируют и дифрагируют в первый порядок. Эти дифрагированные пучок света 12 и отраженный от дополнительного зеркала 5 пучок света 13 оказываются направленными параллельно на выходной коллиматор 9, которым фокусируются на выходную диафрагму 10. Перемещение решетки 4 в направлении, перпендикулярном ее штрихам, осуществляемое механизмом модуляции 7, позволяет периодически изменять разность- фаз интерферирующих пучков света, т.е. осуществлять модуляцию интенсивности светового ..потока на выходе спектрометра. При интерференции пучков света с углом интерференции oi О ( Л АО ) глубина амплитудной модуляции максимальна.

При сканировании по спектру зеркало б вращают со скоростью U; вокруг оси, расположенной на линии пересечения дополнительного зеркала 5 и решетки 4, и последовательно наблюдают положение автоколлимации для исследуемых длин волн X / а дополнительный блок выходного коллиматора 9 и выходной диафрагмы 10 вращают со скоростью UJ/2 вокруг оси вращения автоколлимационного зеркала б. Устройство 11 позволяет выво- : дить светоделительный элемент из входного пучка света.

Использование дополнительного блока выходного коллиматора и диафрагмы, а также дифракционной решетки , имеющей не менее двух порядков дифракции, выгодно отличает спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модуляцией от известного устройства, так как расцшряет функциональные возможности спектрометра за счет возможности одновременного наблюдения выходного сигнала как в первом, так и во втором порядке дифракции, что позволяет характеризовать параметры дифракционной решетки. Кроме того, возможность выредения светоделительного элемента из входного пучка света позволяет повысить светосилу и увеличить рабочий спектральный диапазон спект рометра за счет отсутствия потерь света при отражении и поглощении светоделительным элементом. Таким образом, оптическая схема спектрометра построена только на отражении света. Универсальность подобного спектрометра позволяет использовать его как в ультрафиолетовой, так и в инфракрасной области спектра.

Формула изобретения

1. Спектрометр с интерференционной селекти-вной амплитудной модуля