Поляриметр

(я а 01 Э 4/О РЕТЕНИЯ В 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР ДУПЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗН ВТОРСНОМУ СИИДВТВЪСТ(71) Институт физики. твердого тела и полупроводников АН БССР (53) 535.511(088.8)(56) 1. Чудаков В.С. Исследование наведенного двулучепреломления при вращающемся поляризационном элементе. "Приборы и техника эксперимента", 1977 ь В 1 с, 210-212.2Авторское свидетельство СССР У 813145, кл. С 01 Л 4/04, 1979. (54)(57) 1. ПОЛЯРИМЕТР, содержащий осветительную часть, в состав которой входят источник излучения и поляризатор, регистрирующую часть, в состав которой входят последовательно расположенные по ходу луча четверть- волновая пластина, поляризатор и фотоприемники и подключенный к ФотоЩ 1139976 Д приемникам блок обработки информации, ,содержащий сумматор и подключенный к нему Фазометр, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, точности и быстродействия, в осветительную часть после источника излучения дополнительно введены последовательно расположенные по ходу луча модулятор с подключенным к нему генератором и светоделитель, образующий второй канал, идентичный первому, причем поляризатор в каждом канале излучения выполнен линейным, в регистрирующей части в каждом канале поляризатор выполнен двулучепреломляющнм, в блок обработки информа ции дополнительно введены два дифференциальных усилителя, каждый из которых подключен к выходам двух фото- ( приемников каждого канала, при этом выходы дифференциальных усилителей подключены к сужатору, а фазометр -к генератору. ЬаЮ20 ны последовательно расположенные по ходу луча модулятор с подключенным к нему генератором и светодели" тель, образующий. второй канал, идентичный первому, причем поляризатор в каждом канале излучения выполнен линейным, в регистрирующей части в каждом канале поляризатор выполнен двулучепреломляющим, в блок обработки информации дополнительно введены два дифференциальных усилителя, каждый иэ которых подключен к выходам двух фотоприемников каждого канала, прн этом выходы дифференциальных усилителей подключены к сумматору, а фаэометр - к генератору.На чертеже приведена принципиальная схема поляриметра.Поляриметр содержит осветительную часть, состоящую из источника излучения 1, модулятора 2, подключенного к генератору 3, светоделителя 4, поляризаторов 5 и 6, держателя исследуемого объекта 7, регистрирующую часть, в которую входят четвертьволновые пластинки 8 и 9, поляриэационные призмы, например призмы Волластона 10 и 11, фотоприемные устройства 12-15, дифференциальные усилители 16 и 17, сумма. - тор 18 и Фаэометр 19.Поляриметр работает следующим образом.Излучение источника 1 модулируется по интенсивности модулятором 2 с частотой м, задаваемой генератором 3. Светоделитель 4, состоящий, например, из светоделительного куба и поворотного зеркала, разделяетизлучение на два независимых пучкаодинаковой интенсивности, Линейные поляризаторы 5 и 6 имеют постоянные и несовпадающие азимуты си , на ф пример о =О , с =45 . Таким образом, исследуемый объект освещаетсядвумя пучками с различной поляризацией, в отличие от прототипа и известных, что исключает устройство вращения плоскости поляризации. Состояния поляризации каждого пучка излучения после прохождения исследуемой области объекта в общем случае эллиптические. Четвертьволновые пластинки 8 и 9 и поляризационные призмы, например призмы Волластона 10 и 11, устанавливают со следующими постоянными азимутами, соответственно: в первом пучке Ыэ=с 5=0 , Ы, =45,1139976 10 Ч=Ч з 10 д"ооз(Ы 1 фЫ 04714411 3во втором пучке оба =Ы =45, о 11 =90 оАзимуты во втором пучке отличаютсяона 45 от соответствующих азимутовв первом пучке. Поляризационнаяпризма, в частности призма Волластона, разделяет падающий на нее пучокизлучения произвольной поляризациина два линейно-поляризованных пучка.Азимут плоскости поляризации одногоиз выходящих пучков совпадаетс азимутом поляризационной призмы,а другого отличается на 90Интенсивность пучка, падающегона Фотоприемное устройство 14.имеет амглитуду 1511 о = Е2=А(1+з 1 п 2 Ыз 1 пд)где Е =М М МЕ - вектор Джонса излучения, падающего на Фотоприемное устройство 14; 20, Е=Ео 01 - вектор Джонса излучения послеполяризатора 5;М,М и М 14 - соответственноматрицы Джонса 25исследуемогообъекта,четвертьволновой пластинки 9 и поляризатора с азимутом с 1, для кот.рых справедливы следующие выраже- З 0ния ооз.В(2+1 яп сР(г соз 2 сВ= 1 ЬЬ Ф/2 %177 2 оС сов сР(1-1 З 1 о У(2 сова где д" - разность хода исследуемогоучастка объекта;40о - азимут главных направлений;А - коэффициент пропорциональности,Аналогично получаем амплитуды интенсивностей пучков, падающих на фотоприемные устройства 12, 13 и 1545,1 11+еозгЫз 1 У)1 З=А(1-соз 2 сз 1 п У)Э ф А (1- 1 н 2 с 51 п д")150Сигналы с Фотоприемных устройств 12 и 13 взаимно вычитаются и усиливаются дифференциальным усилителем 16, на выходе которого будет 55 сигнал Ч о 1 с А соэ 2 Ы 50 У соз со Ф,где к - коэффициент пропорциональносТИ еАналогично на выходе дифференциального усилителя 17 получаем". Ч, = КА за Х 5 в Роова 1 Сигналы Ч и Ч, складываются в сумматоре 18, причем предварительно фаза сигнала Ч, увеличиваетсяона 90 фазовращателем, входящим в сумматор. На выходе сумматора будет сигнал, пропорциональный следующему Амплитуда выходного сигнала сумматора несет информацию о разности ходаФаза этого сигнала измеряется Фазометром 19, на который подается опорный сигнал с генератора 3, на выходе фазометра получает сигнал, пропорциональный азимуту главных направлений.Возможен вариант устройства, когда регистрируются непосредственно сигналы Ч 16 и Ч 17 э несущие всю инфор мацию об с и д", Зтот вариант осуществлен на практике. Были использованы следующие элементы: 1 - лазер ЛГ-2, 2 - МЛ, 3 - генератор Г 5-3 Б, 4 - расщенитель, состоящий из светоделительного куба 10 х 10 х 10 м 4 и алюминиевого зеркала, 5, 6 - призмы Глана-Томпсона 15 х 15 х 10 мм, 8, 9 - четветьволновые пластины из слюды 10, 11 - плазмы Волластона из исландского втапа 15 х 15 х 15 ммз, 12 - 15 - фотадиоды ФД, 16, 17 дифференциальные усилители типа У.Выполнение поляризационных устройств - поляризаторов, четверть- волновых пластин и призм Волластона неподвижньпя с постоянными азимутами позволяет стабилизировать положение плоскости поляризации света относительно исследуемого объекта и тем самым повысить точность измерения азимута главных направлений и разности хода до 1 угловой минуты (в приведенном примере). Надежность и быстродействие поляриметра повьппается за счет отсутствия вращающихся частей. Факторами, ограничивающими быстродействие, являются характеристики модулятора, фотоприемников и усилителей. В приведенном примере быстродействие составЗаказ 252/30 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва,Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород,. Ул.Проектная, 4 ляетне хуже 10 мкс против 1 мс в прототипе. 1Технические преимущества изобретения в сравнении с базовым объектом, предназначенным для измерениятазимута главных направлений и разности хода, заключаются в том, что за счет образования второго пучка излучения с исходной поляризацией света, не совпадающей с поляризацией света в первом пучке излучения, поляриметр не содержит вращающегося поляризационного устройства - полу- волновой пластины, отсутствуют кннематические связи для изменения азимута четвертьволновой пластины и все азимуты поляризационных устройств постоянные, Это обеспечивает высокую надежность прибора и точность измерения азимута главных направлений и разности хода, а также его быстродействие.Эффект от использования изобретения заключается в улучшении быстродействия прибора до Ос и менее, что обеспечивает возможность регистрации быстропротекающих процессов, а также снижает время на проведение измерений; достижении точности измерений азимута главных направлений и разности хода не хуже 1 угловой секунды; повышении надежности работы прибора и достоверности получаемых данных.