Устройство для автоматического определения поляризационного состава светового импульса

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическихРеспублик 1 и 989335с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 1501.83. Бюллетень Мо 2 Дата опубликования описания 1501,83 Л,Я. Иарголин, Л.Н. Пятницкий и С.А. Эд льман," :,".ьИнститут высоких температур АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО СОСТАВА СВЕТОВОГО ИИПУЛЬСА 2 Изобретение предназначено для использования в оптических установках различного назначения, в частности в установках по диагностике физических объектов (газа, плазмы, жидкости, твердого тела) оптическими методами, а также в астрофизических приборах для .определения физических свойств диагносцируемых объектов. 10Известно устройство для определения поляриэационных характеристик световых сигналов, содержащее поляризационный преобразователь в виде чет" вертьволновой пластинки, приводимый во вращение электродвигателем, фото- приемник,два стробируемых усилителя и систему регистрации сигналов (1).Недостатками устройства являются невозможность измерения неполяризован ной компоненты света, ограничение минимальной длительности измеряемых световых импульсов десятками миллисекунд, низкая стабильность характеристик изза наличия механического привода, бо-, льшие потери света в оптических эле ментах.Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности является устройство для автоматического определения поляризаиионного состава светово- ЗО го импульса, содержащее оптически связанные коллиматор, поляризационныйпреобразователь, фотодетекторы, связанные с системой предварительной обработки сигналов, систему регистрациисигналов.Известное устройство позволяет оп"ределять поляризационный состав светового импульса в виде электрическихсигналов, соответствующих параметрамСтокса (2),Однако устройство характеризуетсямалой чувствительностью и точностьюизмерений, связанными с делением волнового фронта на шесть частей.Цель изобретения - увелиЧение чувствительности и точности измерений,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем оцтически связанные коллиматор, поляриэациоиный преобразователь, фотодРгекторы,связанные с системой предварительнойобработки сигналов, и систему регист"рации сигналов, поляриэационный преобразователь выполнен в виде электро"оптического модулятора, при этом вустройство введен расположенный наоптической оси непосредственно за по"ляризацноннью преобразователем анали"затор поляризации с четырьмя оптичес 989335кими выходами, соединенными со входами четырех фотодетекторов, анализаторполяризации выполнен в виде двух, совмещенных нерабочими боковыми гранямиодинаковыхполяризационных призм, со"ответственные оптические оси которых 5составляют острый угол,На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит коллиматор 1,полярнзационный преобразователь 2,выполненный в виде электрооптическогомодулятора (ДКДР) и расположенный непосредственно за коллиматором 1 наоптической оси, анализатор 3 поляризации, расположенный непосредственно 15за поляризационным преобразователем2 на оптической оси и выполненный ввиде двух поляризационных призм, изготовленных таким образом, что оптические оси одной иэ них параллельныбоковым граням призмы, а у другойсоставляют с ними угол 45, причемпризмы имеют равные площади рабочихповерхностей и совмещены (склеены)нерабочими боковыми гранями так, что 2площадь их общей рабочей поверхностиравна площади рабочей поверхности по"ляризационного преобразователя 2 и,при этом оси одной из призм параллель.ны оптическим осям Х и У поляризаци"онного преобразователя 2; а оси другой,составляют с ними угол 45 Фото-.детекторы 4, оптические входы которыхсоединены с выходами призм анализато"ра 3 поляризации систему 5 предварительной обработки сигналов, входы ко-З.торой соединены с выходами Фотодетекторов 4, а выходы соединены с входами системы б регистрации сигналов;генератор 7 двухполярного пилообразного напряжения четвертьволновой амп литуаы одним из выходов соединен споляризационньм преобразователем 2,а другим - со стробирующим входом сис.темы 5 предварительной обработки сигналов. 45устройство работает следукщим обра. зом.Вдоль оптической оси на коллиматор 1 падает свет, Выходящий из коллиматора параллельный пучок света падает . вдоль оси 2 на поляризационный преобразователь 2, представлякщий собой электрооптический модулятор с линейным электрооптическим эффектом (кристалл ДКДР), питаемый периодическим двухполярньм пилообразньи напряжением четвертьволновой амплитуды от генератора 7. Прошедший через поляризационный преобразователь свет падает на анализатор 3 поляризации, сос тоящий из двух призм (Глана), сигналы с оптических выходов которых подаются на входы фотодетекторов 4. Фотодетекторы 4 представляют собой фотоэлектронные умножители (ФЭУ), на вы ходах которых формируются электрические сигналы, несущие полную информацию о поляризационном составе.Использование поляризационного преобразователя в виде электрооптического модулятора вместо матрицы из шести поляризационных элементов позволяетуменьшить потери света в поляриэационном преобразователе и тем самью повысить чувствительность устройства, а введение анализатора поляризации в виде двух поляризационных призм непосредственно эа поляризационньм преоб,разователем на оптической оси и соединение их оптических выходов со входами фотодетекторов дает воэможностьсобрать весь свет, прошедший через поляриэационный преобразователь, и путем дальнейшей обработки электрических сигналов. с выходов фотодетекторов определить полный поляриэационный состав светового импульса слабой интенсивности.Предлагаемое устройство позволяет определить полный поляризационный состав светового импульса слабой интенсивности при чувствительности в б 10 раз превышающей чувствительность известного устройства (прототипа) и при потерях света в 10 - 1531 свести к минимуму ошибки измерений, связанные с разнородностью оптических элементов в каналах сбора света, так как в предлагаемом изобретении все поляризационные компоненты света проходят через одни и те же, либо одинаковые оптические элементы, число которых в каждом канале минимально) уменьшить ошибки измерений, вызванные разбиени" ем волнового фронта падакщей световой волны на части, путем уменьшения числа разбиений и последующей совместнойобработки сигнала от двух участков волнового Фронта.Зкономическая эффективность при эксплуатации устройства на установках по диагностике плазмы методами рассеяния света составляет около 4560 р.экономии фонда заработной платы ежего"дно на одно устройство,формула изобретенияУстройство для автоматического определения поляризационного состава светового имп уль са, содержащее оптически связанные коллиматор,поляризационный преобразователь, фотодетекторы, связанные с системой предварительной обработки сигналов, и систему регистрации сигналов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, поляризационный преобразователь выполнен в виде электрооптического модулятора, при этом в устройство введен расположенный иа оптической оси непоГ989335 Составитель В. Еотенев инеп Техред А. АчКорректор Гтн едактор Н. Тираа 871 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, З"35, Раувская наб д.Заказ 11107 илнал ППП фПатентфф, г, Уигород, ул. Проектная, 4 средственно за полярнзационньи преобразователем анализатор поляризации с четырьмя оптическими выходами, соединенньии со входами четырех фотодетекторов, анализатор поляризации выполнен в виде двух, совмещенных нерабоЧими боковыми гранями одинаковых поляризационных призм, соответствующие оптические оси которых составляют острый угол.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Раув. Веч, ЬеЫегв. Ч 46 с 1 10,5 1981.2. Патент США В 4158506,кл. 356-365, 1977.