Гетеродинный способ измерения изменения оптического пути

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1715929 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет айуэстниый кмнтвт СИРделам лзбретеннй н тньпнй, Опубликованв 15.02,80. Бюллетень М б(088.8) Дата опубликования описания 25.02.80 А, И, Гудзенко, С, В. Захарченко, С. М. Коломиец, Л А. Осадчев и А. А. Тищенко(72) Авторы изобретения Университет ордена Дружбы народов им. Патриса Лумумбы и Институт экспериментальной метеорологии(54) ГЕТЕРОДИННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ПУТИ 1Изобретение относится к области оптико-ин. терференционных,способов измерения и может быть использовано для измерения изменения оптического пути в аэро-гидродинамике, оптике атмосферы, в оптическом приборостроении.5Известны интерференционные способы изме рения изменения оптического пути, состоящие в том, что входное излугчейие разделяют йа опорный и сигнальный пучки и измеряют результат интерференции этих пучков (13Недостатком этих способов является их от. носительно невысокая точность измерений,Наиболее близким к предлагаемому способу является гетеродинный интерференционный способ измерения изменения оптического пути, ос 15 нованный на разделении входного излучения на опорный и сигнальный пучки, их частотной модуляции за счет дифракцин Брегга с по. мощью двух звуковых ячеек и измерении ре. зультатов интерференции этих пучков 2),Недостатками этого способа, обусловленными необходимостью применения двух звуковых ячеек, являются низкая помехоустойчивость и малое пространственное разнесение опорного и сигнального пучков в случае достаточно малых габаритов устройства, реализующего спо.соб.Целью изобретения является увеличение по. мехоустойчивости и пространственного разделения пучков, а также упрощение способа,Цель достигается тем, что в способе, состоя. щем в том,что входнОе излучение разделяют на опорный и сигнальный пучки, модулируют по частоте зти пучки с помощью звуковой ячейки и измеряют результаты интерференции эти пучков, в ячейке формируют две системы встречно-бегущих волн различной часготы, однократно перпендикулярно им пропускают входное излучение, выделяют изнего на выхо. де ячейки плюс и минус первые дифракцион. ные порядки и регистрируют результат интерференции между ними.На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство содержит источник 1 входного. изизлучения (например, ОКГ), звуковую ячейку 2, включающую в себя два встречно-штыревых однонаправленных пьезопреобразовачеля 3Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Островский Ю. И, и др. Голографическая.интерференция, М., "Наука", 1977, с. 34,2. Авторское свидетельство СССР Иф 399722,45 кл. 6 01 В 9/02, 1973. ао 3 71и 4, два поглогигеля 5 и 6 звуковых волн,преобразователь 7 объемного входного излучения в волноводпую волну и преобразователь 8волноводной волны в объемную; генераторыэлектрических колебаний 9 и 10, частотьг которых отличаются на заданную величину; поглоти.тель 11,.зеркала 12 - 15, кювету 16 с исследуе.мой средой, полупрозрачную пластину 17 и фотоприемник 18.При включении устройства в ячейке 2 об.разуются две бегущие навстречу друг другуакустические волны с разнесенными на задан ную величину частотами. Монохроматическоевходное излучение от источника 1 одйократнопропускают через ячейку 2 перпендйкулярнонаправлению распространения акустическихволн. За счет дифракции Рамана-Ната из вход.ного излучения на выходе ячейки 2 в первомпорядке дифракции (как и в более высокихпорядках) образуются две пары пучков, причем частотъг всех четырех пучков различны.При этом из-за конечной расходимости излучения в каждой из пар пучки перекрываются впространстве, на расстоянии до нескольких десятков метров в практически наиболее интересном случае, когда разность частот генераторов9 и 10 не превосходит 1 МГ (номинальные часа" "тоты этих генераторов составляют десятки ме.гагерц). Таким образом, практически образуются два пучка. Далее на выходе ячейки выделя.ют плюс и минус первые дифракционные по.рядки; т. е, выделяют эти пучки, и один изних используют как опорный, а второй - каксигнальный. Пучок нулевого порядка дифрак.ции задерживают поглотителем 11. Зеркалами12 - 15 обеспечивают необходимое разнесение исведение пучков. Сигнальный пучок пропускают через кювету 16 с исслелуемой средой. Полупрозрачной пластиной 17 добиваются необходимого пространственного и углового совмещения интерферируюших пучков, и фотоприемником 18 регистрируют интерференционную кар.тину, В результате фотосмещсния сигнал навыходе фотоприемника содержит переменнуюсоставляющую с разностной частотой (равной 5929 4разности частот генераторов 9 и 10), фаза которой равна разности фаз опорного и сигнальногопучков. Таким образом, по измерениюизменения фазы низкочастотной составляющейсигнала с фотоприемника можно судить об измепении оптического пути сигнального пучка.Основными преимуществами изобретения яв.ляются увеличение помехоустойчивости и пространственного разделения пучков, а также уп 1 О рощение его реализации, поскольку в данномспособе используется только одна звуковаяячейка, В связи с этим, уменьшаются габаритьг устройства, реализующего способ, и увеличивается пространственное разнесение пучков5 при достаточно малых габаритах этого устройства, поскольку оно (это разнесение) определяется только положением зеркал. Кроме того,уменьшается влияние вибраций и отпадает необходимость в дополнительных юстировочных20 приспособлениях,ЪФормула изобретения 25 Гетеродинный способ измерения измененияоптического пути, основанный на разделении входного излучения на опорный и сигнальный пучки, их частотной модуляции с помощью звуковой ячейки и измерении результатов интер- ЗО ференции этих пучков, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения помехоустойчивости и пространственного разделения этих пучков, в ячейке формируют две системы встречно.бегущих волн различйой частоты, однократ но перпещикулярно им пропускают входноеизлучение, выделяют из него на выходе ячейки + 1-ные дифракционные порядки и регистрируют результаты интерференции между ними.715929 еде Составител Техред О. актор И. Шубина еи Поднисно/37ЦНИ каз 03 оск 1 ная. Тираж 801Государственного комитета СССРелам изобретений н огкрьггнйМосква, Ж - 35, Раушская наб д, 4/ иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул орректор Ю. Макаренко