Устройство для измерения температуры

(п)932285 С еез СоаетеинСфцмепметнчаеянРве грубее ОЛ ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК МВТОРСКОИУ СВИСТИ ЛЬСТВУ(22) Заявлено 04.01.80 (21) 2864269/18-10 с присоединением заявки ЭВ(23) Приоритет ВвеуйРтее 64 кеаетет СССР ав аеетт зебуетеФ етРытВ(088.8) Дата опубликования описания 02,06.82л с(72) Авторы изобретен л1р1.РЕ "р,8ю ,:пенияВ. Варев, Е. А. Колосовский и Д. В. Пет и т ф у Си Новосибирский государственный университет(7 ) Заявители ОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕР АТУРЫ 4 У ится к области теми может быть приностном слое объекта, а такбыс тродейс твие.ь изобретения - повышениеерения. лове изко оч температуры в иисхемах и вычислиел из гается т тавленная цель доститермочувствительныйифракцнонная решеткад углом Брегга к осого излучения.чертеже приведена с Посчто в элемент вве- расположенн источника тво для измерения жащее источник и прие ния, термочувствиические свойствапри изменении темена ная исвето ема устро пературы 1 я,низы, осов .приИзобретение относпера турных измеренийменено дпя контролятегральнооптическихтельной технике.Известно устройстемпературы, содерник светового излучетельный элемент, опткоторого изменяются Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее светопропускающи термочувствительный элемент расположе ный между источником и приемником светового излучения. В этом устройстве те мочувствитепьный элемент выполнен из кристалла обладающего двойным лучепреломлением 2 .Недостатком устройства являетс кая точность измерения температур бенно при измерении температуры стваУстройство содержит источник 1 светового излучения, термочувствительныйсветопроводяший элемент 2 с дифракпионной решеткой 3, элементы 4 ввода и вывода 5 светового излучения иэ термочувствительного элемента, приемник 6 светового излучения, включающий в себя фотодетекторы 7 и 8 для измерения нулевогои дифрагированного пучка света, систему 9 20сравнения,Чувствительный элемент выполнен нэпрозрачного материала изотролного илнаниэотропного, оптические свойства ко3 9322 торого зависят от температуры. В а честве такого материала может быть использован, например, ниобат лития, танталат лития, арсенид галлия, кварп, стекло и т. д. 5Чувствительный элемент представляет собой объемное образование, например, параллепипед или некую волноводную Г структуру, например, твердое тело в верхней плоской поверхности которого 1 э создан волноводный слой толщиной 1 - 5 мкм, т. е, такой слой, показатель преломления которого выше объемного значения показателя преломлении твердого тела.Дифракционная решетка представляет 15 собой любое периодическое изменение оптических свойств среды, Например, периодическую неоднородность поверхности, светопропускания, показателя преломления и т. д. Периодическая неоднородность 20 может быть расположена как в объеме, так и на поверхности.Дифракционная решетка на неволноводных структурах может быть изготовлена, например в процессе роста кристалла пу тем периодического изменения условий .роста, влияющих на значение показателя преломления кристалла или путем записи периодического распределения интенсивности света в кристаллах, обладающих 5( фотоструктурным эффектом.В случае волноводных структур дифракаонные решетки могут быть созданы, например, в нанесенном на поверхность волновода фотоэмульсионном слое, в вол- З 5 новодном слое за счет фотоструктурного эффекта, путем нанесения параллельных, канавок на поверхность волновода, путем расположения структур иэ другого материала в виде параллельных полосок. 4 эНа чертеже показан термочувствитель,ный элемент, выполненный в виде волноводной структуры с элементами ввода и вывода светового излучения, в котором световое излучение распространяется вдоль поверхности, Дифракционная решетка представляет собой канавки на плоской поверхности термочувствительного элемента, нанесенные химическим путем. Для волноводных структур в качестве элементов ввода и вывода светового излучения могут быть использованы призменные или решеточные элементы связи. Реаеточиый элемент связи представляет собой дифракционную решетку с малым периодом л 0,4 мкм на поверхности вол новода, Призменный элемент связи представляет собой призму с характерным ф 5 фразмером 5-10 мм иэ материала с вв- соким значением показателя преломлении, прижатую к поверхности волновода до появления оптического контакта.Устройство работает следующим образом.Световое излучение от источника 1 вводится посредством элемента ввода 4 в светопроводящий термочувствительный элемент 2, Световое излучение, распростсраняясь в светопроводяшем термочувстви-., тельном элементе, попадает на двракпион-, ную решетку. Днфракция происходит тольо если световое излучение подается на ветопроводящий элемент под углом Брегга. Угол Брегга зависит от периода дифракпионной решетки, от показателя преломления элемента, от угла взаимного расположения штрихов дифракпионной решетки с кристаллографнческой осью светопроводящего термочувствительного элемента (в случае аниэотропии элемента) и легко рассчитывается в каждом конкретном случае. При изменении температуры меняются физические параметры термочувс твнтельного элемента, например, период г:,ифракционной решетки или показатель преломления термочувствительного элемента, что приводит к рассогласованию угла Брегга с углом падения и, следовательно, к резкому уменьшению интенсивности дифрагиро ванного света, Надаюший и дифрагированный пучки выводятся из волновода и подаются на два фотодетектора 7 и 8 приемника 6. Изменение интенсивности дифрагированного света фиксируется схемой 9 сравнения и является мерой температуры. Введение в термочуствнтельный элемент дифракционной решетки позволяет снизить размеры термочувствительного элемента, повысить быстродействие предлагаемого устройства, увеличить точность измерения температуры, обеспечить возможность компоновки и сопряжения термочувствительного элемента с другими интегральнооптическими элементами. Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее светопропускакипий термочув-. ствительный элемент, расположенный между источником и приемником светового излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в термочувствительный элемент вве дена дифракционная решетка, расположеннан пбд углом Брегга к оси источникасветового излученвя,Источники информацнв,привитые во вниманве прв экспертизеВНИИПИ Заказ 3763/59 Тираж Фибвал ППП фйатевтф, г. Ужгорода,883 . П Проев