Устройство для измерения оптических параметров прозрачных сред на основе интерферометра маха-цендера

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаицкбщевиРЕСПУБЛИК аю а 1 А Зд 1 С 01 М 2 /4 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСН 7.Рокосовано-исследоваэико-техническзмерений 1 Интеря аномаль- АН СССР",тво ССС 5,1972. ОСУДАРСТВЕННЬЧ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ(71) Всесоюзный научтельский институт фи радиотехнических(56) 1,Рождественский Д.С ферометры для исследовайн ной дисперсии, Известия 1934, У 8, с.119-1150.2, Авторское свидетель У 3277403, кл, 0 01 В 21/(54)(57) 1,УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЗРАЧНЫХСРЕД НА ОСНОВЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРА МАХАЦЕНДЕРА, содержащее источник монохроматического излучения с блокомпитания и расположенные по ходуизлучения,коллиматор, интерферометр,включающий два непрозрачных и дваполупрозрачных зеркала, анализаторн фотоприеюик, соединенный с регистрирующим устройством, а такжедва поляризатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширениядиапазона измеряемых параметров, внего дополнительно введены четыреромба Френеля, третье непрозрачноеи третье полупрозрачное зеркала,прерыватель луча, фазовый компенсатор, электрооптический фазовыймодулятор и механизм вращения поляризатора, а также два избирательныхусилителя, причем первый поляризатор, первый ромб Френеля, второй:поляризатор, второй ромб Френеля,третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены последовательно между коллиматором и интерферометром, третий и четвертый ромбы Френеля расположены внутри интерферометра на пути одного иэ лучей, прерыватель луча и фазовый компенсатор установлены последовательно внутри интерферометра на пути второго луча, электрооптический фазовый модулятор расположен между интерферометром и.анализатором, а фотоприемник соединен с регистрирующим устройствомчерез параллельно соединенные избирательные усилители, один из которых настроен на нечетную, а другой на. четную гармонии частоты модуляции, при этом азимут плоскости поляризации первого поляризатора перпендчку;. лярен.плоскости падения излучения на зеркала интерферометра, второй поляризатор снабжен механизмом вращения поляризатора вокруг оси, совпадающей с направлением луча, оптические оси первого и второго ромо бов Френеля повернуты на 45 по отношению к азимуту поляризации первого поляризатора и параллельны, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены под углом один к другому, равным углу падения лучей на зеркала интерферометра, третий и четвертый ромбы Френе ля установлены в оптическом контакте так, что их оптические оси параллельны плоскости поляризации первого поляризатора, азимут оптической оси электрооптичес.ого фазового модулятора параллелен азимуту плоскости поляризации первого поляризатора, аоптическая ось анализатора повернутана пути прошедшего через него лучаустановлен второй фотоприемник,связанный через схему обратнойсвязи с блоком источника излучения,1130778на 45" по отношению к плоскости поляризации первого поляризатора.2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, послетретьего полупрозрачного зеркалаИзобретение относится к оптике иизмерительной технике и предназначено для измерения коэффициентов поглощения и показателей преломления иэотропных и анизотропных сред, а также 5величин, связанных с названными параметрами (как температура, давление,напряженность электрического илимагнитного полей и т,д.)Известны модификации интерферометра Маха-Цендера, которые позволяютрешить различные задачи в такихобластях науки и техники, как оптика, физика плазмы, аэродинамикад. Я .15Однако эти интерферометры используются только для исследования явлений, связанных с изменением показателя преломления,Наиболее близким по технической 20сущности к изобретению является устройство для измерения параметров наоснове интерферометра Маха-Цендера,содержащее источник монохроматического излучения с блоком питания и рас-.положенные по ходу излучения коллиматор, интерферометр, включающий дванепрозрачных и два полупрозрачныхзеркала, анализатор и фотоприемник,соединенный с регистрирующим устрой" 30ством,а также два поляризатора 12 .Известное устройство предназначе-но для измерений показателя преломления, однако с его помощью нельзяизмерять коэффициенты поглощения, 35Целью изобретения является рас"ширениа диапазона измеряемых параметров,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для измерения 40оптических гараметров ча основе интерферометра Маха-Цендера, содержащее источник монохроматическогоизлучения с блоком питания и расположенные по ходу излучения колли матор, интерферометр, включающий два непрозрачных и два полупрозрачных зеркала, анализатор и фотоприемник, соединенный с регистрирующим устройством, а также два поляризатора, дополнительно введены четыре ромба Френеля, третье непрозрачное и третье полупрозрачное зеркала, прерыватель луча, фазовый компенсатор, электрооптический фазовый модулятор и механизм вращения поляризатора, а также два избирательных усилителя, причем первый поляризатор, первый ромб Френеля, второй поляризатор второй ромб Френеля, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены последовательно между коллиматором и интерферометром, третий и четвертый ромбы Френеля расположены внутри интерферометра на пути одного иэ лучей, прерыватель луча и фазовый компенсатор установлены последовательно внутри интерферометра на пути второго луча, электрооптический фазовый модулятор расположен между интерферометром и анализатором, а фотоприемник соединен с регистрирую щим устройством через параллельно соединенные избирательные усилители, один:из которых настроен на нечетную а другой на четную гармонии частоты модуляции, при этом азимут плоскос" ти поляризации первого поляризатора перпендикулярен плоскости падения из- лучения на зеркала интерферометра, второй поляризатор снабжен механиз-, мом вращения поляризатора вокруг оси, совпадающей с направлением луча, оптические оси первого и второгоо ромбов Френеля повернуты на 45 по отношению к азимуту поляризации первого поляризатора и параллельны, третье полупрозрачное и третье непрозрачное зеркала установлены под1 1303углОм Один к другому равным углупадения лучей на зеркала интерферометра, третий и четвертый ромбыфренеля установлены в оптическом кснтакте так,.что их оптические осипараллельны плоскости поляризациипервого поляризатора, азимут оптической оси элейтрооптического фазовогомодулятора параллелен азимутуплоскости поляризации первого поляри- Озатора, а оптическая ось анализатора повернута на 45 по отношениюОк плоскости поляризации первого поляризатора.,Кроме того, после третьего полУпрозрачного зеркала на пути прошедшего через него луча может бытьусгановлен второй фотоприемник,связанный через схему обратной связис блоком питания источника излучения. 20На чертеже изображена схема предлагаемого устройства,Устройство содержит источник 1монохроматического излучения сблоком 2 питания, монохроматор 3, 25коллиматор 4, поляризатор 5 и поляризатор 6 с механизмом 7 вращения,ромбы Френеля 8 - 11, полупрозрачныезеркала 12 - 14 и непрозрачные зеркала 15 - 17, прерыватель 18 луча,фазовый компенсатор 9, представляющий собой - стеклянный цилиндр, помещенный внутрь катушки, исследуемыйи эталонный объекты 20,и 21,электрооптический фазовый модулятор 22 сгенератором 23 модулирующего иапря 35жения, анализатор 24, фотоэлектронные умножители ФЭУ) 25 и 26, избирательные усилители 27 и 28, регистрирующие устройство 29 и схему 30,обратной связи,Устройство. работает следующимобразом,Благодаря поляризаторам 5 и 6 июмбам Френеля 8 и 9, которые выпал 45юяют роль ахроматических четвертьюлновых пластинок, на исследуемыйобъект 20 попадает, в общем случае,эллиптически поляризованный лучс азимутом большой оси 45 , эллиптич оность которого периодически меняется в зависимости от ориен;ации азимута вращающегося поляризатора 6.Сквозь эталонный объект 2 проходитлуч, который благодаря. наличию двух 5 фромбов Френеля 1 О и 11, выполняющихроль ахроматической полуволновойпластинки, имеет при любой .Ориента" 778 4ции поляризатора 6 ортогональноесостояние поляризации по отношениюк лучу, падающему на исследуемыйобъект 20. Состояние поляризациисуммарного луча модулируется спомощью электрооптического.модулятора 22. Составляющая луча, прошедшаячерез анализатор 24, регистрируетсяс помощью ФЭУ 25,Если исследуемый объект изотроп"ный, то азимутполяризатора бпроизвольный, поэтому при равномерном .вращении поляризатора 6 предлагаемое устройство может быть использовано в качестве индикатора анизотропии. Зеркала 12 и 15 предназначены для:компенсации искажения состояния поляризации лучей на зеркалахинтерферометра 13,14,16 и 17, Фотоэлектронное устройство ФЭУ 26 исхема 30 обратной связи, котораярегулирует выходное напряжение блока 2 фпитания источника 1 излучения,предназначены для поддержания постоянной чувствительности устройстванезависимо от длины волны излучения,выделяемой монохроматором 3. Прерыватель 18 луча предназначен для калибровки устройства по коэффициентупоглощения,Компенсатор 19,представляющий собой стеклянный цилиндр,изготовленный из того же материалаУчто и ромбы Френеля О и 11, имеютдлину, равную суммарной длине ходалуча а в ромбах Френеля, благодаря чему осуществляется компенсацияфазы пр, любой лине волны Я. Кроме того, с помощью компенсатора 19,на который намотана катушка,осуществляется калибровка устройства по фаэовому смещению, используя эффект Фарадея,Предлагаемое устройство применяется для исследования изменения под воздействием лазерного излучения оптических параметров (коэффициента пог" лощения, показателей преломления) нелинейных сред, используемых для генерации гармонии, а также в качестве индикатора аниэотропии аптических элементов, используемых при изготовлении интерферометров и лазер ров, Благодаря монолитному исполнению устройства, а также тому, что осуществлена компенсация изменения состояния поляризации лучей на эеркалах интерферометра и исключено влия"В1130778 6иа нестЗбильиоати рабочей точки моду- ,чувствительность по коэффициенту лятора, устройство отличается высо-поглощения 2, 10 ф, по фазовому смекой чувствительностью: пороГовая щению 10 . тавитель С.Бочинред А.Бабинец Г.Волков Редак Корректор М.Розман каз 9602/3 Вдписное ал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная,4 1 Тирам 822 НИИПИ Государственного комит по делам изобретений и отк 13035,Москва,Ж,Раущская СССРий.б ,д.4