Устройство для измерения показателя преломления фазовых сред

(19) Ш) 01 И 21/45 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Зеиликович, олугов встжду лазером 1 иены светоделительГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4048296/31-25 (22) 28.01.86 (46) 15.07.87, Бюл. У 26 (71) Гродненский государственный : университет (72) Б.А. Барихин, И.С. Н.В. Карнаухов, В.И. Неди Н.М. Спорник (53) 535.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 1103122, кл. С 01 И 21/45, 1982.Ковалев П.И., Менде Н.П., Михалев А,Н. Мишин Г.И., Шелудько Ю.В. Применение интерферометра Маха-Ценде ра для изучения обтекания движущихся объектов. - В сб. "Оптические методы исследования в баллистическом эксперименте. Л.: Наука, 1979, с. 70-90.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ФАЗОВЫХ СРЕД(57) Изобретение относится к областиоптического приборостроения и можетбыть использовано в экспериментальной гидро- и газодинамике, теплофизике, физике плазмы и т.д. Цельюизобретения является повышение чувительности и селективности интерференционных измерений и повышениекачества интерферограмм. Устройствосодержит лазер 1 и лазер на красите-.ле, образованный кюветой 2 скрасителем, глухим зеркалом 3 и полупрозрачным зеркалом 4, нанесенным навходной светоделительный кубик 5 ин ная клиновая пластина 7, ориентированная под углом 45 к лучу лазера1, поворотное зеркало 8, установленное параллельно пластине 7, и полуволновая пластина 9, ориентированная перпендикулярно лучу лазера 1,На выходе интерферометра 6 установлены регистраторы 10, 11, перед которыми помещены анализаторы 12, 13.Часть излучения лазера 1, отраженная от элементов 7 и 8, осуществляет накачку лазера на кристалле. Из 1323926лучение обоих лазеров синхронизировано по времени и имеет одинаковую поляризацию. Часть излучения лазера1, прошедшее через пластины 7 и 9, поворачивает свою плоскость поляризации на 90 и попадает на кубик 5После кубика излучение обоих лазеров проходит через интерферометр и делится на два канала, в каждом иэ которых проходит через анализаторы 12 и 13, скрещенные друг с другом под углом 90. 1 ил.Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в экспериментальной гидро- и газодинамике, теплофизике, Физике плазмы и т.д. 5Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности интерференционных измерений и качества.интерферограмм быстроизменяющихся Фазовых объектов, имеющих 10 сильные неоднородности (большие скорости нарастания разности:хода), таких, например, как плазма, возникающая при Фокусировании мощного лазерного излучения в газах или на поверх ности твердых мишеней, а также снятие ограничений в выборе оптической схемы интерферометра и упрощение конструкции и приемов работы с устройством преломления фазовых сред, 20 содержащим когерентный источник света, интерферометр, включающий входной и выходной светоделительные кубики и зеркала, и два регистратора.На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из лазера 1, используемого в качестве когерентного источника света, перестраиваемого лазера. на растворе органического 30 красителя, оптическая ось которого составляет угол 90 с оптическойоосью лазера 1, используемого в качестве второго когерентного источника света и образованного кюветой 2 35 с раствором органического красителя ,и двумя зеркалами глухим 3 и полупрозрачным 4, нанесенным на обращен 2ную в кювете 2 грань входного светоделительного кубика 5 интерферометра 6, причем излучение лазера 1 совпадает с максимумом полосы поглощения красителя. Между лазером 1 и входным светоделительным кубиком 5 установлены светоделительная клиновая пластина 7, ориентированная подоуглом 45 к лучу лазера 1, поворотное зеркало 8, установленное параллельно светоделительной клиновой пластине 7 и полуволновая пластина 9, ориентированная перпендикулярно лучу лазера 1. На выходе интерферометра 6 установлены регистраторы 10 и 11,перед которыми помещены анализаторы 12 и 13 поляризации.Устройство работает следующим образом,Часть излучения импульсного лазера 1, отраженная от светоделительной клиновой пластины 7 и поворотного зеркала 8, осуществляет накачку лазера на красителе, состоящего иэ кюветы 2 с раствором органического красителя, глухого зеркала и полупрозрачного зеркала 4, нанесенного на обращенную к кювете с красителем гра.нь входного светоделительного кубика 5 интерферометра 6, При этом излучение обоих лазеров оказывается синхронизированным по времени и имеет одинаковую поляризацию. Часть излучения импульсного лазера 1, прошедшая через светоделительную клиновую пластину 7 и через полуволновую пластину 9, поворачивает свою плоскость поляризации на 90 и попадаеттоматически обеспечивает синхронизацию обоих зондирующих излучений,что упрощает конструкцию предлагаемого устройства, а автоматическая одновременная регистрация интерферограмм в свете обоих источников зондирующего излучения повышает точность интерференционных измерений,особенно при исследовании быстродвижущихся и быстроиэменяющихся объектов,Выходное зеркало лазера на красителе, нанесенное на одну иэ граней 3 13239на входной светоделительный кубик 5интерферометра 6. После входногосветоделительного кубика 5 излучение обоих лазеров, имеющее взаимноперпендикулярную поляризацию, проходит через оптическую схему интерферометра 6 и делится выходным светоделителем интерферометра на дваканала.В каждом из каналов излучение про ходит через анализаторы 12 и 13,представляющие собой поляризаторы,скрещенные друг с другом под углом90 , причем оптическая ось одного изполяризаторов совпадает с плоскостью 15поляризации одного из зондирующихизлучений. Таким образом, анализаторы 12 и 13 осуществляют селекциюзондирующего лазерного излучения пополяризации и на регистраторы 10 20и 11, расположенные за анализаторами, попадает излучение только одногоиз зондирующих источников света. Каждый из регистраторов 10 и 11 осуществляет запись интерференционной кар -тины исследуемого объекта только всвете одного из зондирующих излучений,Поляризация излучения лазера накрасителе с лазерной накачкой идентична поляризация возбуждающеголазерного излучения. Проходя черезполуволновую пластину, плоскостьполяризации излучения первого лазера поворачивается на 90. Таким образом, через оптическую схему интер ферометра проходят два, имеющая,"взаимно перпендикулярную поляризацию, зондирующих излучения.Селекция излучения при одновременной регистрации интерферограмм всвете обоих зондирующих излученийосуществляется анализаторами поляризации излучения, скрещенными друг сдругом под углом 90 . Селекция по 45поляризации зондирующего излученияобеспечивает надежную регистрацию интерферограмм на каждой из длинволн при плавной перестройке в широких пределах длины волны одного иэ 50зондирующих излучений.Кроме того, использование лазеровв качестве источников зондирующегоизлучения существенно повышает какпространственную, так и временную 55когерентность зондирующего излучения,что значительно расширяет функциональные возможности предлагаемого 26 4устройства при выборе конкретной оптической схемы интерферометра.Длительность измерения лазера на красителе определяется длительностью накачивающего излучения и составляет 10-30 нс, Уменьшение длительности зондирующего излучения увеличивает контраст интерференционных полос при регистрации быстродвижущихся или быстроизменяющихся объектов, т.е, повышает качество зарегистрированных голограмм и расширяет круг исследуемых объектов. Перестройка длины волны излучения лазера на красителе является плавной, так как коэффициент потерь резонатора лазера с дисперсионными элементами является аналитической функцией от длины волны. Плавная перестройка длины волны зондирующего излучения позволяет сколь угодно близко приблизиться к резонансной линии одной из атом ных или ионных компонент исследуемой неоднородности. На длине волны, близкой к линии поглощения, рефракция исследуемой компоненты может значительно превышать рефракцию других компонент исследуемой неоднородности. Это позволяет изучить пространственное распределение данной компоненты без искажающего влияния остальных, Таким образом, плавная перестройка длины волны зондирующего излучения повышает чувствительность и селективность интерференционного метода по определению пространственного распределения концентрации тяжелых частиц, находящихся в определенном атомном состоянии в исследуемой неоднородности (ударной волне, пламени, газовом потоке, горячей плазме и т,п.). Накачка лазера на красителе частью излучения второго лазера ав1323 Гвходного светоделительного кубика, облегчает юстировку интерферометра и упрощает конструкцию устройства,Формула изобретения Составитель С.ГолубевТехред А.Кравчук Корректор С, Шекмар Редактор А.Лежнина Заказ 2957/47 Тираж 776 Подписное ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Селекция зондирующих излучений с помощью Фотоматериалов различной спектральной чувствительности и светофильтров при одновременной регистрации интерферограмм крайне затруднена при плавной перестройке длины 1 О одного из зондирующих излучений. Селекция же зондирующих излучений по поляризации с помощью полуволновой пластины и анализаторов поляризации, скрещенных друг с другом под углом 15 90 , нечувствительна к плавной перестройке длины волны одного из зондирующих излучений и позволяет получать интерферограммы высокого качества по всей области перестройки. д 1 Устройство для измерения показа теля преломления фазовых сред, содержащее когерентный источник света, интерферометр, включающий входной и выходной светоделительные кубики и два зеркала, и регистраторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и селективности интерференционных изме 926 6рений путем улучшения качества ийтерерограмм, в устройство дополнительно введены дополнительно зеркало, светоцелительная клиновая пластина, полуволновая пластина, два анализатора и лазер на красителе, содержащий кювету с раствором органического красителя, установленный симметрично когерентному источнику света относительно входного светоделительного кубика, при этом выходное полупрозрачное зеркало лазера нанесено на противолежащую кювете с красителем грань входного светоделительного кубика, светоделительная клиновая и полуволновая пластины .установлены между когерентным источником света и входным светоделительным кубиком интерферометра последовательно по ходу света когерентного источника, дополнительное зеркало установлено по ходу отраженного от светоделительной клиновой пластины света и оптически связано с кюветой лазера на красителе, при этом анализаторы установлены с взаимно ортогональным направлением оптическихосей между выходным светоделительнымкубиком и регистраторами, причемоптическая ось одного из анализаторов совпадает с плоскостью поляризации излучения когерентного источника света или лазера,