Способ измерения длины волны излучения и измеритель для его осуществления

СО 103 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8015 6 51)5 0 02 Е 1 3 И ляционных хаиэлуч82. ВОЛНЫЯ ЕГО ОСУ т бы по ри соэ и изм Цель ииитель ньх ете тся приом воэ зо:ового шетке в октора. отно этоме е выполняется ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ПНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт физики АН УССР(56) Малышев В.И. Введение в зкспримеитальную спектроскопию, - МНаука, 1979, с.38.Измерение спектрально-частотны характеристик и корррактеристик лазерногМ. Радио и связь,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ И ИЗМЕРИТ ЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение мож зовано в метрологии спектральных прибор лазерных комплексов Изобретение относится к спектрометрии и может быть использовано при создании спектральных прибрров и измерительных лазерных комплексов, основанных на применении перестраи,ваемых лазеров.Цельо изобретения является повышение точности измерения длины волны излучения.При дифракцци коллимированного пучка излучения на периодической струк" туре в общем случае реализуется зави.симость длины волны излучения Я от периода решетки Й и углов падения Р и дифракции 9: ния - повьшение точности измеренийдлшы волны излучения. Способ состоит в изменении углов падения пучковизлучения с цзвестнымц и искомой длинами волн до достижения одного и тогоже значения угла дцфракции. При этомискомую длину волны определяют поизменению углов падения, известнымзцачениям калибровочных длин волн ипространственной частоте периодической структуры. Измеритель длины волы излучения содержит акустооптическцй детектор, установленный переддифракциоцной решеткой, и фотоэлектрический регистратор, выполненный ввиде позиционно-чувствительного приемника, связанного через операционный усилитель с блоком плавной регулировки частоты синтезатора частот,управляющего дефлектором. 2 с.п.ф-лы,1 ил. Я = й( з 1 п Ю + в 1 пЧ)При неизменном угле дифраксопз 1 ) для различных длинволн уравнение (1) выполняеразных углах падения. При этникает задача прецизионного упрния углом падения на периодичесструктуру и измерения измененияугла. Для этой цели может исполваться, например, дифракция свепучка на управляемой звуковой робразованной УЗ-волной в светоэпроводе акустооптического дефле(аттт 1 + з 1 п 8) т 1 для любого значения длины световой волны тт , угла дифратсции тт; и час тОти УЗ-Волны Г - скорость эвуко 1вой нслцы в материале снетозвукопровода,- угол падения светового пучка на звуковую реттетку). Изменением Г прц постоятптсм значении тт 101можно прецизцонно управлять углом отклоцеттия 8;, Если акустооптический десттлектор расположен перед периодической структурой (дифракциоиной релеткой), то изменетттте т:(; экннна 15 лен-.но изменению угла падениясветового ттучка и церцодическуюструктуру, т. е. лйт = - л Ч,. Придттдтракттитт пучков:тэтту- с ния с изнестцымц длицамц воли т,;т (и процессег ( го калттбрствктт) на верцоди"теской с тфруктуре сттранедлцни состцоотения( = с 1(н.тт т(, + .;1 т 1 сР) 25 я, = с 1(нтп ст + нтц ст) (4) Для путк, ттзтту тецця с иеиэвест -ной длццоц неттцы ( , дифрагирующегопод телт же Углом сР, выполняетя уранеттттс- тт(н 1 п т т нтв СР)(5) Совместное гететттте уравцецтпт (3-5) 35с уранцеццямц л 7- ст, .= В, - 12 = (6), Ч- Ч, = й;О,= 4 Ч. (7) позволяет определцть цскомуто длину волнът Я по извес гттттлт значениям Л, Ят, 1 и, измереттттттл 4 С 1 4 С,40Точность цзмсрсцця Яопределяется точцостт.в определения длин волнЯ и тточцостгтю фиксации постоян с.ного значения угла дцфракции; точностью прос 1 рацстнецно-углового сов мещеттця цучл.ов излучения С длинами воли Ч, 1 тт 7 до падения на периодическую структуру; точностью измерения цз тецения угла падения.50На черт оле тт; цнедсца оптическая тсхема измс р;ттевя длины волны излучения, реалттзрющ"го этот способ.Устроцстно содержит последовательно располотс ттттъте оптическую системуформироваттттв, вт:тт очтттощуто делительный кубик 1;тт ттттсс-элетстроттнуто систему совмещения во ттапряглеттиям капибровочнтгк ц тт.",оттельного пучков,состоягтуто из объективн 2, н фокальной плоскости 3 которого расположенпозиционно-чувствительный фотоприемник 4, соединенный с операционнымусилителем 5 и регистрирующим прибором 6, расптиритель пучка излучения 7,за которым последовательно расположены акустооптический дефлектор 8,дифракционная рещетка 9 и фотоэлектрический регистратор, помещенный эа фокусирующим объективом 1 О в его фокальной плоскости 1. Регистраторсостоит из позиционно-чувствительного приемника 12, электрически соединенного с операционным усилителем13 и регистрирующим прибором 14. Устройство дополнительно содержит синтезатор радиочастот 15 с блоком 16плавной регулировки частоты и блоком17 контроля длины волны излучения .Синтезатор 15 электрически соединенс акустооптическим дефлектором 8, аблок 16 плавной регулировки частотысоединен с операционным усилителем13. В качестве приемника 12 можетбыть использована лцчейка позиционно-чувствительных приемников.Устройство работает следующим образом,На этапе калибровки пучки излученття с известными длинами волн М исовмещают по напранлетщю с потмощью системы элементон 2 - 6, выполняюгтей функцию пространственноуглового фильтра, добиваясь одинакового сигттала с фотоприемника 4 нарегистрирующем приборе 6. Затемрасниренные телескопом пучки последовательно направляют на дифракцион-цую ренетку 9, через детектор 8.Лифрагиронанньте пучки фиксируютсяфотоэлектрическим регистратором(12 - 14). Контролируют частоты радиосигналов, управляющих дефлектором 8, при котором сигнал с приемки.ка 12 на регистрирующем приборе 14ттмеет одну и ту же величину. Параллельная информация об этом поступа"ет с операционного усилителя 13 наблок 16 плавной регулировки частоты,прекращая перестройку синтезаторачастот 15. В результате для излуче-ния с длинами волн Я,т и 1 обеспейчинается постоянный угол дифракциии производится контроль угла падения ца дифракционцую решетку. Затемна светоделительнъттт кубик 1 направляют пучок излучения с измеря 5 153 емой длиной волны. Совмещают его по направлению с пучками 1 и 1, используя систему элементов 2 - 6, а затем подбирают и фиксируют значение частоты радиосигнала, при котором пучок Я попадает точно на позиционно-чувствнтельный приемник 12, Разность значений частот однозначно связана с изменением угла отклонения, т,е. с изменением угла падения каждого пучка на решетку, что позволяет решить систему уравнений типа (3 - 7). В результате блок 17 контроля длины волны излучения определяет и выдает значение В,1формула изобретения 1, Способ измерения длины волны излучения, заключающийся в том, что на периодическую структуру направляют коллимированный пучок излучения с длиной волны Я и регистрируют угло - вые смещения дирагированного сфокусированного пучка, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, на периодическую структуру последовательно направляют совмещенные по направлению пучки излучения с известными длинами волн2, н 3, и измеряемой длиной волны1 фиксируЮт местоположение дифраФгированного сфокусированного пучка с длиной волны 1 1, изменяют углы падения пучков излучения с длинами волн Яи 9 до совпадения местоположения диЬрагированньм сфокусированных пучков этих длин волн с зафиксированньи ранее дпя пучка с длиной волны Я и определяют искомую длину волны Япо измеренным изменениям ЬЮ углов падения, известным значениям длин волн Я, Я и пространственной час, тоте 6 периодической структуры из системы уравнений:(2)пфп чу, у,1 - углы падения световых пучков с длина"ми волн Яв Мсоответственно напериодическую струк. 5 туруе9 - углы дифракции све-1 товых пучков2. Измеритель длины волны излучения, содержащий оптически связан ные систему шормирования пучков, пространственно-угловой фильтр, дифракционную решетку, фокусирующий объектив и фотоэлектрический регистратор,расположенный в фокальной плоскости 25 объектива, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения точности измерений, в устройство дополни -тельно введены акустооптический дефлектор, синтезатор частоты, блокиплавной регулировки частоты и контроля длины волны излучения, при этомдефлектор размещен перед дифракционной решеткой и установлен так, чтоплоскость отклонения пучка совпадаетс плоскостью дисперсии решетки, фотоэлектрический регистратор выполненв виде позиционно-чувствительного фотоприемника, электрически связанногос последовательно соединенными опера О ционным усилителем и индикатором положения сфокусированного дифрагированного пучка, синтезатор частотысоединен с выходом блока плавной регулировки частоты и блоком контроля 45 длины волны излучения, а вход блокаплавнцй регулировки частоты соединенс выходом операционного усилителя.1531690Составитель В.Масленников Редактор О. Стенина Техред Н.Дидык Корректор А, ОбручЗаказ 674 Тираж 333 Подписное ВНИКПИ Государственного комитета йо ивобретениям и открытиям при ГКИТ СССР113035, Иосквв, Я, Рауаскав иаб., д. 4/5 Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101