270291

Сокзз Советских Социалистических Республикависимое от авт. свидетельствааявлено 04,Х.1968 ( 1277161/18-2 Кл. 42 Ь, 38 42 гпз, 1/00 присоединением заяв ЧПК 6 02 Ь Ст 061 гК 621.383(088.8) Комитет по делам изобретеиий и открыти при Совете Министров СССРиоритетубликовано 8 Х,197 юллетепьа опубликования описания 12 Х 111,1970 ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТОВОГО ПОТОК В ЧИСЛО СВЕТОВЫХ ИМПУЛЬСОВПредложение относится к фотоэлектронике.Известны преобразователи интенсивного светового потока в число световых импульсов, использующие преобразование светового сигнала в электрические и обратно.Предлагаемый преобразователь отличается от известных тем, что он выполнен на электронно-оптическом усилителе с оптическим затвором на входе и линией задержки в цепи обратной связи, световой поток на которую направлен от светоделительной системы, расположенной на выходе электронно-оптического усилителя. Произведение коэффициента усиления электронно-оптического усилителя, коэффициента передачи цепи обратной связи и коэффициента деления светоделительной системы меньше единицы, а время задержки линии задержки больше суммы длительности входного импульса, времени срабатывания электронно-оптического усилителя и времени послесвечения люминофора экрана, на который направляется часть светового потока со светоделительной системы. Начало области насыщения люминофора соответствует наименьшей интенсивности, чувствуемой электронно-оптическим устилителем.Это отличие способствует упрощению устройства и повышению его точности.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Оно состоит из затвора 1 (например, типаячейки Керра), установленного перед фотокатодом электронно-оптического усилителя 2, п светоделительной системы 3, разделяющей поток света от экрана электронно-оптического усилителя на части. Одна часть направляется в оптическую линию задержки 4 и затем снова на фотокатод усилителя 2, а другая, являющаяся выходной информацией, - на люмино фор 5.Линия задержки 4, схематически изображенная на чертеже, представляет собой прямоугольную призму или совокупность таких призм, луч света в которых отражается от 5 грани к грани, проходя при этом значительныеоптические пути. Величина задержки в таких линиях определяется геометрическим размером призм и показателем преломления материала и может быть сделана достаточно О большои.Преобразователь работает следующим образом. На затвор 1 подается поток света, интенсивность которого преобразуется. Затвор отсекает от поданного на него потока света 5 импульс, который попадает на фотокатодэлектронно-оптического усилителя 2 и вызывает на его экране свечение. Свет от экрана усилителя делится системой 3 на две части, одна из которых направляется в линию за- О держки 4 и вновь попадает на фотокатод(4) электронно-оптического усилителя 2 и так далее. Так как интенсивность света от свече.ния экрана делится светоделительной системой, то та часть, которая проходит через линию задержки обратно на фотокатодусилителя 2, претерпевает потери из-за поглощения в линии задержки и передающей системе.К фотокатоду подойдет свет с меньшей интенсивностью, чем интенсивность исходного импульса. Поэтому движение света по цепи обратной связи от экрана к фотокатоду будет длиться до тех пор, пока его интенсивность не станет меньше критической, при которой электронно-оптический усилитель на нее уже не реагирует,Так как время задержки линии задержки 4выбирается больше, чем время срабатывания электронно-оптического усилителя, то свечение экрана прекращается в то время, когда свет, проходя линию задержки, не доходит еще до фотокатода усилителя 2. После того как сформировался импульс, затвор все остальное время закрыт.Таким образом, после освещения фотокатода импульсом от затвора в направлении выхода появится первый импульс наибольшей величины. После того как свет от вспышки на экране, образовавшей первый импульс, через линию задержки вновь попадает на фотокатод, появится второй импульс, уже меньшей величины, и так до тех пор, пока не придет на фотокатод импульс, величина которого окажется меньше или равной критической интенсивности 1 т, е. такой, что электронно.оптический усилитель 2 ее уже не почувствует.Общее количество всех импульсов, выданных в направлении пластины с люминофором 5, зависит от интенсивности входного импульса, сформированного затвором 1. Обозначим интенсивность входного света 1, коэффицициент усиления электронно-оптического усилитселя К и коэффициент деления светоделительной системы т 1. Коэффициент пропускания этой системы в направлении пластины 5 - т.Если поглощение в системе не учитывать, то т 1+т 1=1, интенсивность вспышки на экране электронно-оптического усилителя при первом освещении его фотокатода импульсом света, сформированного затвором, будет 1 юК. Свет, попавший в линию задержки, имеет интенсивность 1 Кт 1. Если потери в линии задержки и транспортирующей системе обратной связи характеризуются коэффициентом е, то на фотокатод придет импульс с интенсивностью 1 оКт 1 еДля работы устройства необходимо, чтобыКт 1 е 1. Так как т 11 и е 1, то К может бытьлюбым. Таким образом 1 Кте 1 О, В результате интенсивность второй вспышки на фото- катоде равна 1 ОКт 1 е, в линию задержки попадет свет с интенсивностью 1 ОКт 1 е, а на фото- катод - с интенсивностью 1,Ктра..После и вспышек на фотокатод придет светс интенсивностью 1 ОК=-", соответственно в направлении выхода будут выданы импуль 25 30 35 ао 45 5 О 55 60 65 сы с интенсивностью, последовательно равной: 1,К;1,К-:1,Кц; т, ,1, -: - т,р где т 1, - коэффициент, характеризующий пропускание светоделительной системы в направлении люминофора 5.Если критическая интенсивность света 1 ниже которой электронно-оптический усилитель не чувствует сигнала, то общее количество и, полученных в направлении выхода импульсов, оценится соотношением: или, обозначая Кое=1, в более компактномвиде:(функция Е(х) - наибольшее целое число, не превосходящее х).Длительность т каждого импульса равна длительности импульса, сформированного затвором 1. Период ловторения, т. е, интервал времени от момента появления одного импульса до момента появления следующего, определяется временем Т задержки оптической линии задержки 4.Импульсы, выдаваемые устройством, имеют последовательно уменьшающуюся величину. Для уравнивания величин выходных импульсов на выходе устройства устанавливается элемент насыщения, настроенный на пропускание импульсов наименьшей величины (порядка 1). В простейшем случае в качестве такого элемента может быть использована пластина с нанесенным на нее люминофором, который выбирают таким, при котором импульсы наименьшей величины возоуждают его в области насыщения. Тогда все импульсы, выданные устройством, попадут в область насыщения, и интенсивность выходных импульсов будет сглажена. Обозначим У - величина, характеризующая насыщение. Для люминофора У - наименьшая величина интенсивности падающего света, при которой интенсивность фотолюминесценции не зависит от величины интенсивности падающего света, - начальное значение области насыщения люминофора.Как известно, кривая высвечивания люминофоров характеризуется участком пропорциональности между интенсивностями возбуждающего и высвеченного света и участком независимости интенсивности высвеченного света от интенсивности возбуждающего света - областью насыщения. Интенсивность испускаемого люминофором света в режиме насыщения обозначим Ф. Как было указано выше (соотношения 1 и 2), наименьшая ин(5) Пр едм ет изо бр е те н и я С= Т - т - 1 - О,Составигель И. Н. Горелова Репакгор А, В. Просвирки Текред А. А. Каиышиикова Кооректор .Ч. С. ВеденееваЗаказ .2188 12 Тираж 480 Подписиог Ц 11 ИИПИ Комитета по делам изобретепий и открытий прп Совете Мииисгров ССС 1 з Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4 5 Типография, пр. Сапуиова, 2 тенсивность выданного описываемым устройством импульса не превосходит 1 к - критической интенсивности электронно-оптического усилителя 2. Поэтому, подбирая люминофор на пластине так, чтобы У=к получаем, что импульсы любой интенсивности, выданные устройством, после прохождения через пластину с люминофором, будут иметь одинаковую интенсивность Ф.Время послесвечения люминофора 5 желательно иметь не ббльшим длительности импульса, выданного с экрана электронно-оптического усилителя, поскольку время паузы между импульсами на выходе определяется, как легко видеть, зависимостью где Т - время задержки в линии задержки 4;т - длительность импульса;1 - время послесвечения;О - время срабатывания электроннооптического усилителя,Для того чтобы выходные импульсы не сливались, необходимо: Если предлагаемый прибор предназначается для измерения или преобразования свето вых импульсов, то надоопость в затворе 1 отпадает. Параметры прибора, однако, должны быть согласованы с длительностью импульса по условию (5).Точность преобразования (или измерения) 10 лимитируется лишь 1 к - чувствительностьюэлектронно-оптического усилителя, С повышением входной интенсивности точность возрастает. Преобразователь интенсивности световогопотока в число световых импульсов, отличаюиш 7 ся тем, что, с целью упрощения и повы щения точности, он выполнен на электроннооптическом усилителе с оптическим затвором на входе и линией задержки в цепи обратной связи, световой поток а которую направлен от светоделнтельной системы, расположенной 25 на воде электронно-оптического