Способ модуляции света Советский патент 1982 года по МПК G02F1/01 

(54) СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ СВЕТА

Изобретение относится к оптическим приборам, в которых используется модулированный по интенсивности или спектральному составу свет. Известны способы модуляции света при помощи жидких модулирующих сред. В качестве жидких модулирующих сред используются, например, жидкокристаллические системы, на которые воздействуют внешним модулирующим злектрическим полем 1. Изменение электрического поля изменяет степень анизотропии жидкого кристалла, что приводит к повороту плоскости поляризации света и модуляции поляризованного све тового потока по интенсивности. Наиболее близким к предлагаемому является способ модулями света при помощи ж кой модулирующей среды, .например, нитробензола, на которую воздействуют внещним модулирующим злектрическим полем. Приложение к такой системе внеишего злектрического поля приводит к двойному преломлению проходящего через нее поляризованного светового луча и модуляции его по интенсивности (2. Однако известные способы модуляции света основаны на внещнем модулирующем воздействии непосредственно на световой поток либо на прозрачную среду. Цель изобретения - разработка способа модуляции интенсивности, а также спектрального состава света без использования внещнего модулирующего воздействия. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модулями света, заключающемуся в пропускании света через жидкую модулирующую среду, в качестве жидкой модулирующей среды используют раствор, оптическая плотность и окраска которого периодически изменяются вследствие протекающей в нем химической реакции в колебательном режиме. В качестве жидкой модулирующей среды используют раствор состава, моль-л: бромат натрия 0,03-0,05; малоновая кислота 0,100,18; сульфат церия (III) 0,0008-0,0016, серная кислота 1,3-1,7, растворитель осталь нос. В качестве жидкой модулирующей среды используют раствор, в котором протекает периодическая окислительно-восстаиовительная реакция межцу броматом и малоновой кислотой, катализируемая иоиами церия (HI, .IV), В процессе этой реакции окислитель (бромат) и восстановитель (малоновая кислота) расходуются, а ионы катализатора (церия) периодически многократно окисляются до церия (IV) и восстанавливаются до церия (III). Из всех компонентов раствора о рашенными являются только ионы церия (IV их максимум полосы поглощения света расположен при 320 нм. Периодическое накопление ионов церия (IV) приводит к модуляции по интенсивности проходящего через раствор монохроматического света с длинами волн около 320 нм. Белый свет, проходящий через такой раствор, модулируется как по интенсивности, так и по спектральному соста ву-в моменты накопления ионов церия (I он окрашивается в желтый цвет. Периодические колебания, в зависимости от концентраций компонентов раствора, начинаются через 10-19 мин после смешения реагентов и продолжаются в течение 2-4 ч. Ча тота колебаний 0,012-0,019 Гц, амплитуда модуляции 0,38-0,96 Д (единиц оптической плотности), глубина модуляции монохроматического светового луча 55,4-88,9%, белого светового луча 0,5-1,3%. Амплитуда модуляции равна разности А Ттах единицах оптической плотности А Dmax - D mmГлубина модуляции в процентах равна г - ПГ-ОУ -TmiM ., f)r,of I, i На фиг. 1 показана схема реализации способа модуляции; на фиг. 2 - пример регистрации монохроматического светового луча; на фиг. 3 - пример регистрации белого светового луча, модулированного по интенсив ности и спектральному составу. От источника света 1 (фиг. 1) луч белого света 2 проходит через светофильтр 3 и пре вращается в монохроматический луч 4, ко.торый проходит через прозрачную кювету с раствором 5 и превращается в модулированный по интенсивности монохроматический луч 6. В отсутствие светофильтра 3 белый луч света 2, проходящий через кювету с рас вором 5, модулируется по интенсивности н спектральному составу. Для регистрации модулированного по интенсивности монохроматического светового луча с длиной волны 320 нм, а также регистрации спектрального состава белого света проходящего через модулирующую среду, можно использовать спектрофотометр Specorel UVVIS. Для регистрации модулированного по интенсивности и спектральному составу белого светового луча можно использовано фотозлектроколориметр ФЕК-Н - 57 и автоматический самопищущий. потенциометр ЭПП-09. Для приготовления модулирующей среды используют исходные водные растворы компонентов с концентрациями, моль-л: окислитель 0,5, восстановитель 4,0, катализатор 0,014, раствор серной кислоты 1,5 и 5,45. Исходные водные растворы окислителя, восстановителя и катализатора содержат также серную кислоту в концентрации 1,5 моль/л. Пример 1.В стандартной стеклянной кювете объемом 4 мл и толщиной поглощающего слоя раствора 1 см смещивают 0,32 мл окислителя, 0,14 мл восстановителя, 3,19 мл раствора серной кислоты (концентрации 1.5моль/л) и добавляют 0,34 мл катализатора. Изменение во времени процента пропускания (Т) модулирующей средой монохроматического светового луча с длиной волны 320 нм показано на фиг. 2. Частота моду ляции 1,56 10 Гц, амплитуда модуляции 0,6 Д, глубина модуляции 75%. Пример 2. В стандартной стеклянной кювете объемом 15 мл и толщиной поглощающего слоя раствора 3 см смещивают 1,41 мл раствора окислителя, 0,63 мл раствора восстановителя, 3,37 мл раствора серной кислоты (концентрации 5,45 моль/л), 7,0 мл дистиллированной воды и добавляют 1.6мл раствора катализатора. Изменение во времени процента пропускания модулирующей средой белого светового луча показано на фиг. 3. Частота модуляции 0,0 Гц, амп- литуда модуляции 0,79 Д, глубина модуляции 1,3%. Интенсивность желтой окраски модулированного белого светового луча изменяется во времени также, как и процент пропускания данной модулирующей среды (фиг. 3). Параметры модулированного светового луча, получаемые при разных исподных концентрациях компонентов среды, приведены в таблице. Спектральный состав модулированного белого света от концентраций компонентов среды не зависит. Предлагаемый способ модуляции интенсивности и спектрального состава света реализуется без внещних воздействий на модулирующую среду, что позволяет устранить ряд недостатком известного способа модуляции, а кроме того, осуществить модуляцию спектрального состава света при использовайии компактного закрытого прозрачного сосуда с раствором, исключить изменение геометрической формы жидкой модулирующей среды в процессе ее функционирования, исключить помехи размещенным по&1иэости радиоэлектронным устройством, а также исключить помехи модулирующим характеристикам среды за счет внещних магнитных и электрических

Формула изобретения

9819214

полей. Перечисленные преимущества предлагаемого способа позволяют существенно упростнть конструкцию н расширтть возможности оптических устройств, используюиркх S модуляторы света, что может отк{хить новые области ИХ; применения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

60

so

fl

2Bф

иг. 2 k ллм

t МЦН A л лл л дл ллЛAДAЛAл