Оптическое поляризационное устройство для зондирования атмосферы

(51)М. Кл. 6 01 Ф 1/00 Гвеударстееннцй кемнтет СССР до делам изобретений н аткрытнй(72) Авторы изобретения тмосферы Томского филйала ЯнбфскогоСССР(71) Заявитель титут оптик отделения А 4) ОПТИЧЕСКОЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ При подлежаметр ц отношен Изобретение относится к метеорологиии атмосферной оптике, касается измеренияоптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля, может бытьиспользовано для контроля уровня загрязненности атмосферы, а также распознава 5ния кристаллических и градоопасных облаков и является усовершенствованиемизобретения по авт, св. % 731410,В основном авг. св. М 731410 опи 0сано устройство, содержащее источник поляризованного излучения и приемную систему, состоящую из оптического телескопа и последовательно установленных поворотной четвертьволновой фазовой пластинкиполяризационного расщепителя-анализатораи двух фотодетекторов, связанных с блоком регистрации 11, Поворот фазовойпластинки обеспечивает возможность фиксации ее оси наибольшего пропускания ввертикальной или горизонтальной плоскостях перпендикулярно оптической осиприемного телескопа и под углом 45 о кэтому расположению,При использовании этого устройства в атмосферу посылается поляризованное излучение, описываемое вектором-столбцомСтокса 30,3 оОо, К 0 и измерениями при двух положениях фазовой пластинки определяются параметры Сток саЗ, , ц Ч рассеянного в направлении назад излучения. ом непосредственному измерениюпараметры,1, Я,Ч, а парарассчитывается из известных с О:с х са сои Э" (1) Ч= ах саМпт (2)Таким образом, по измеренному параметру Ч из (2) определяется фазовый угол г, а затем по формуле (1) рассчитывается параметр О, С этим параметром связан угол поворота плоскости поляризации, по которому и судят о преимущественном направлении ориентации несферическнх частиц.Реализованные в устройстве соотношения (1), (2) строго применимы толко для полностью поляризованного излучения. При наличии в ансамбле рассеивающих частиц некоторой разупорядочности в рассеянном излучении будет,присутствовать деполяризованная компонента, которая при использовании соотношений (1,2) приведет ктому, чтоугол поворота плоскости поляризации будет определен с ошибкой, тем большей,чем больше степень разупорядочностичастиц,Цель изобретения - повышение точности изменений, 15Этодостигается тем, что в устройстверасщепитель-анализатор установлен с возможностью поворота относительно оптической оси приемного телескопа, Угловое по.ложение относительно оси приемного телескопа при этом определяется фиксированным положением четвертьволновойфазовой пластинки. Это позволяет произвести измерение в отличном от первоначального поляризованном .базисе, так чтотретий параметр Стокса 0 определяетсяиз непосредственно измеряемых величин.Тем самым устраняется методическая погрешность в определении угла поворотаплоскости преимущественной поляризации30и, следовательно, увеличивается точностьопределения направления преимущественнойориентации частиц.Другими, словами, предлагаемое устройство позволяет произвести дополнительную операцию, в результате которой уве 35лйчиваюгся информативность и точностьизмерений.На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема оптического поляри 40зованного устройства для зондированияатмосферы.Рядом с источником поляризованногоизлучения расположен приемный телескоп2 с углом поля зрения, целиком охватывающим весь световой пучок, направлен 45ный в атмосферу. Непосредственно за фокальной плоскостью приемного телескопарасположена повсротная фазовая пластинка 3, за которой установлен поворотныйпопяр кзованный расще питель-анализатор4, имеющий линейные размеры, превышающие диаметр падающего на них светового пучка, На выходе поляризованного расщепителя-анализатора на пути разделенныхсветовых пучков установлены фотодетекторы 5 и 6, оптически связанные с расшепителем-анализатором. 4, а электрически - с блоком регистрации 7. Устройство работает следующим образом,От источника излучения 1 в атмосферупосылается поляризованное излучение,Рассеянное в обратном направлении излучениепоступает на приемный телескоп 2 и далее на фазовую пластинку 3 и расщепигель-анализатор 4. Поляризованный расщепитель-анализатор разделяет световойпоток на два луча со взаимно ортогональными компонентами и направляет их нафотодетекторы 5 и 6, где оптические сигналы преобразуются в электрические ификсируются в блоке регистрации 7В начальный момент времени в блокерегистрации 7 фиксируются сигналы, когда азимут оси наибольшей скорости фазовой пластинки составляет 90, и расщепитель-анализатор согласован с плоскостью поляризации источника излучения. Из этого измерения определяется второй компонент вектора Стокса рассеянного излучения,Во второй момент времени при томл же положении расщепителя-анализатора и ориентации фазовой пласткнки под азимутальным улуглом 45 вновь производится зондирование, и по зарегистрированным в блоке 7 сигналам определяют четвертый компонент вектора Стокса.При последующем зондировании расщепитель-анализатор поворачивают вокруг оптической оси на 45" и вновь фиксируют отраженные сигналы в блоке 7 и определяют значение третьего компонента вектора Стокса О, который определяется как разность нормированных интенсивностей двух пучков с взаимно ортогональными поляризациями, измеренных при одновременном повороте фазовой пластинки ирасщепигеля-анализатора на 45 относительно первоначального положения.формула изобретен ияОптическое поляризационное устройство для зондирования атмосферы по авт, св." % 731410, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений пространственной ориентации частиц, в нем расщепитель-аналкзагср установлен с воэможностью повсрота относительно оптической оси приемного телескопа.Источники информации,принятые во внимание прк экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Жо 731410, кл, Я 01 Ф 1/00, 1978 (прототип).М 20 М Зака 6607/41НИИПИ Государсо делам нзобре038, Москва,Тираж 732 Подписитвенного комитета СССРеннй и открытийЖ 35, Ра ская набд, 4/8 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель С, Неаомнящаяедакт Г, федотов Те ед М.Табаковнч К рект Л