Способ регистрации поля градиента показателя преломления и устройство для его осуществления

.-.О,.;, ", твйтентьо-.;6 ььл игз,;-.,ерОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихв вСЛубЛИК К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 01 И 21/46 Государственный комитет СССР по делам изобретениЙ и открытий(54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЯ ГРАДИЕНТАПОКАПАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ динат определяют поле градиента показателя преломления 2 .Устройство для осуществляния этого способа содержит лазер, линзуФорглирователь, исследуемую неоднородную среду и измерительное устройство для регистрации углов отклонения пучка света 2.Недостатком известных способов и устройств является то,что использование одного пучка для зондирования неоднородности приводит к необходимости его перемещения относительно среды для снятия зависимости углов отклонения пучка от координат входа его в неоднородность, Кроме того, затрудняется регистрация нестационарных режи- мов вследствие конечности скорости сканирования пучка. Цель изобретения-повышение оперативности регистрации градиента показателя преломления.Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе узкий пучок света расцепляют на параллельные пучкивдоль исследуемых координат с одновременным измерением их углов отклонений, а в предлагаемом устройстве перед исследуемой неоднородИзобретение относится к областиреФрактоглетрии и может найти применение при исследовании параметровнеоднородной среды.Известен способ регистрацйй градиента показателя преломления, основанный на зондировании оптической неоднородности широким световым пучком, напути которого поставлена дополнительная диаФрагма, приводящаяк Фазовым и амплитудным изменениямчасти светового пучка, которые вызывают перераспределение освещенностив плоскости изображения, позволяющее 15судить о распределении градиента показателя преломления в неоднородности11), Однако его недостатком являетсятрудоемкость исследования иестационарных полей градиента показателя 20преломления,Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению является способ регистрации поля градиента показателя преломления, заключающийся в том, что в исследуемую неоднородную среду вводят узкий пучоксвета, измеряют смещение пучка в плоскости регистрации и углы отклонения,по измеренной зависимости их от корр(щ 704339ной средой установлено средство длярасщепления узкого пучка света, при -чем измерительное устройство снабженоматрицей с попарно диагональцыгл соединением фотодиодов через дифференциальный усилитель,На чертеже представлена схема устройства для осуществления данногоспособа, состоящего из лазера 1,средства 2 для расщепления пучка света и измерительного устройства 3, исследуемого объекта 4. Узел для расг;ЕП-ления пучка может быть выполнен, например, в виде двухкоо 1 дицатного модулятора Рамана-Ната 3 с фскусирующейлинзой б. Исходный набор пучков сзаданным шагом по углу по;учается 15прИ дифракцци света (в реиме РаманаНата) на ультразвуковоц волне, чтоприводит к образованию большого количества дифракциоГГых порядков близ -киХ по интенсивности. Использование Яфокусирующей линзы 6 позволяет преобразовать дифракционГнж пучки в набор параллельцых пу ков, зондирующихнеоднородную среду, Нарьцрованиерасстояния между зондп)зующигли пучками осуществляется изменением частотьультразвуковой волны,Измерительное лстройство 3 состоит из фокусирующей линзы 7, фотоматрицы 8 и регистрирующего прибора 9,Для измерения углОв ОтклОцения ГГаждо -го пучка может быть использовано четыре фотодиода матрицы 8 включенныхпопарно по диагонали так, что каждаяпара оотодиодов 10, 11 соединена спомощью дибферецциального усилителя12 ца вычитание.Поскольку расстояние между фотодиодагли фотомарицы 8 задано и не можетменяться, а расстояцие между пучками варьируется в зависимости от раз Омеров неоднородной среды, то передфотоматрицей 8 помещается согласующая линза 7, причеи ее глестоположение и положение матрицы 8 имеют оптимальцые значения для разных неоднородностей,На исследуемый объект 4 паправля -ют набор параллельных узких пучковсвета, полученных расщеплением лазерного пучка 1 с помощью средства 2, оЧисло параллельных пучков определяется задачей исследования т.е. координатами, в направлении которых проводится исследование неоднородностисреды 4. Конструкция средства 2 длярасщепления пучка света дает возможность получать параллельные пучки,распределенные в пространстве, иварьировать расстояция между зоцдирующими пучками, что позволяет исследовать двумерные неоднородности и 60оптимизировагь процесс изиерения всоответствии с бормой и размерами неОДНОРОДНОстИ. Прц прохождении черезнеоднородность с эадацныи показателемпреломлеГГИЯ трас ктория каждого из 55 пучкОв искривляется, и Оци ОбразуютнекОТОрый угол к перВОцачальноГ 1 у на -правлению. Далее измеряют одновременнополе углов большого количества пу: -ков с помощью из.".ерктельцого устройстьа 3 и по иэглереццым углам Отклонениявосста Гавливают поле градиента покаЗатЕЛя ПрЕЛОглЛЕНИЯ. СИГНаЛ От Каждсйпары ботодиодов 10, 11 пропорционаленразности гадающих световых потоков,знал зависимость выхог.ного сигналаот положеия свгзтового пучка, ГГсжнопо величине измеэенногс выходцо"о сигкала Определить сглещецис пучка в плоскости приемника, а затем рассчитатьугол отклонения пучка,П р ц Гл е р , Для случая плоскопараллелГПГОй ц Осесиглметричцой ГГеодно -родцостей испол .зовались : азовыйНе- Пе- лазер и ультразвуковой модулятор света, работающий ца Гастотахпорядка 4 1 Гц, что пои использованиилгцГзы фокусным расст эяциегл 50 глгл позволяло получать набор параллельныхсветовых пучков с ша 1 ои около 100 мкм,являющиглся оптимальным для неоднородностей с радиусом около 1 юл,Для регистрации углов отклонения пучков использовалась матрица " диагональныл вклюгециегл ботодиодов. ПровОдились изг 4 ереция как ст ациОнарных Гтак и цестаццонарных полей. Б эксперииеГГте регцс. риров=лись углы до10"радДаГГный способ регистрации поляградиента показателя прелоглленияпрост в Осуествлеции и эбфективенпри исследовании пограничных слоев инестациоцарных полей широкого диапазона. ОГГ иожет найти пригленение дляопределения различных параметровнеоднородной. среды, приводящих кпоявлению градиеГГта показателя преЛОГЛЛСНИЯ,фогглул а и э Об Оет еци Я1. Способ регистрации поля градиента показателя прелоглления, заключающийся в том, :то в исследуемую цеоднородную среду вводят узкий пучок света, изглеряют смещение пучка в плоскости регистрации и углы отклонения, поизмереннсй зависимости их от координатопределяют поле градиента Показателяпреломления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, чтс, с целью повышеГпля оперативности регистрации, узкий пучок светарасщепляют на параллельные пучкивдоль исследуемых координат с одновременным измерением их углов отклонений,2. Устройство для Осуществленияспособа по и. 1, содержащее лазер,линзу-формирователь, исследуеглуюнеоднородную среду и 1 Гэглерительноеустройство, о т л и ч а ю щ е е с ятем,что перед исследуемой неоднородной средой установлено редство для704339 Составитель И,РогожинРедактор Е,Зеленцова Техред М,Петко Корректор С.йомак Заказ 8 б 73/73 Тираж 1019 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Б, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 расцепления узкого пучка света, а измерительное устройство снабжено матрицей с попарно диагональным соединением фотодиодов через дифференциальный усилитель.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Васильев Л,А, Теневые методы.Наука, М., 19 б 8, с, 33-37,2, Аменицкий Л.Н. и др., Определение градиента температуры в жидкостяхпо рефракции луча лазера, 7(, Теплофи,зика высоких температур 12, Р 4, 1974,902-904 (прототип),