Способ модуляции света

(54) СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ СВЕТА Изобретение относится к .оптическим приборам, в которых используется модулированный по интенсивности или спектральному составу свет.Известны способы модуляции света при помощи жидких модулирующих сред, В качестве жидких модулируюших сред используются, например, жидкокристаллические системы, на которые воздействуют внешним модулнруюшим электрическим полем 1.Изменение электрического поля изменяет степень анизотропин жидкого кристалла, что приводит к повороту плоскости поляризации света и модуляции поляризованного све. тового потока по интенсивности,Наиболее близким к предлагаемому является способ модуляции света при помощи жидкой модулирующей среды, .например, нитро. бензола, на которую воздействуют внешним щ модулируюшим электрическим полем. Приложение к такой системе внешнего электрического поля приводит к двойному преломле нию проходящего через нее поляризованного светового луча и модуляции его по интенсивности 121,Однако известные способы модуляции светаоснованы на внешнем модулирующем воздействии непосредственно на световой ноток либо на прозрачную среду.Цель изобретения - разработка способамодуляции интенсивности, а также спектраль.ного состава света без использования внешнего модулирующего воздействия,. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модуляции света, заключающемуся в пропускании света через жидкую, модулирующую среду, в качестве жидкоймодулирующей среды используют раствор, оптическая плотность и окраска которого перно.дически изменяются вследствие протекаюшейв нем химической реакции в колебательномрежиме. В качестве жидкой модулируюшей"среды используют раствор состава, моль-л: бромат натрия 0,03 - 0,05; малоновая кислота 0,10 - 0,18; сульфат церия (И) 0,0008 - 0,001 б,Для регистрации модулированного по интенсивности монохроматического светового луча с длиной волны 320 нм, а также регистрации спектрального состава белого света 55 3 98192серная кислота 1,3 - 1,7, растворитель остальиое.В качестве жидкой модулирующей средыиспользуют раствор, в котором протекаетпериодическая окислительно восстановительная реакция между броматом и малоновойкислотой, катализируемая ионами церия (П 1,1 Ч). В процессе этой реакции окислитель(церия) периодически многократно окисляются до церия (1 Ч) и восстанавливаются доцерия (П 1), Из всех компонентов раствора ок-рашенными являются только ионы церия (1 Ч),их максимум полосы поглощения света расположен при 320 нм. Периодическое накоп.ление ионов церйя (1 Ч) приводит к модуляции по интенсивности проходящего черезраствор монохроматического света с длинамиволн около 320 нм, Белый свет, проходящийчерез такой раствор, модулируется как поинтенсивности, так и по спектральному составу - в моменты накопления ионов церия (1 Ч)он окрашивается в желтый цвет.Периодические колебания, в зависимостиот концентраций компонентов раствора, начинаются через 10 - 19 мин после смешения реагентов и продолжаются в течение 2 - 4 ч, Частота колебаний 0,012 - 0,019 Гц, амплитудамодуляции 0,38 - 0,96 Д (единиц оптическойплотности), глубина модуляции монохроматического светового луча 55,4 - 88,9%, белогосветового луча 0,5 - 1,3%. Амплитуда модуляции равна разности А = Тгпах - Тц 1 д или вединицах оптической плотности А = Оеах -35О,п 1 п,Глубина модуляции в процентах равнао - е 1 и 100%тмаюНа фиг, 1 показана схема реализации способа модуляции; на фиг. 2 - пример регистрации монохроматического светового лу 40ча; на фиг. 3 - пример регистрации белогосветового луча, модулированного по интенсивности и спектральному составу,От источника света 1 (фиг. 1) луч белогосвета 2 проходит через светофильтр 3 и превращается в монохроматический луч 4, который проходит через прозрачную кювету сраствором 5 и превращается в модулированный по интенсивности монохроматическийлуч 6. В отсутствие светофильтра 3 белый 50луч света 2, проходящий через кювету с раст.вором 5, модулируется по интенсивностии спектральному составу,проходящего через модулирующую среду, можно использовать спектрофотометр ЗресогеОЧЧ 18. Для регистрации модулированного поинтенсивности и спектральному составу белого светового луча можно использовано фото.электроколориметр ФЕК - Н - 57 и автоматический самопишущий потенциометр ЭПП - 09,Для приготовления модулирующей среды ис.пользуют исходные водные растворы компонентов с концентрациями, моль-л; окислитель0,5, восстановитель 4,0, катализатор 0,014,раствор серной кислоты 1,5 и 5,45. Исход.ные водные .растворы окислителя, восстановителя и катализатора содержат также сернуюкислоту в концентрации 1,5 моль/л,П р и м е р 1. В стандартной стекляннойкювете объемом 4 мл и толщиной поглощаю.щего слоя раствора 1 см смешивают 0,32 млокислителя, 0,14 мл восстановителя, 3,19 млраствора серной кислоты (концентрации1,5 моль/л) и добавляют 0,34 мл катализатора. Изменение во времени процента пропускания (Т) модулирующей средой монохроматического светового луча с длиной волны 320 нм показано на фиг, 2, Частота модуляции 1,5610Гц, амплитуда модуляции0,6 Д, глубина модуляции 75%.П р и м е р 2, В стандартной стеклянной кювете объемом 15 мл и толщинойпоглощающего слоя раствора 3 см смешивают 1,41 мл раствора окислителя, 0,63 млраствора восстановителя, 3,37 мл растворасерной кислоты (концентрации 5,45 моль/л),7,0 мл дистиллированной воды и добавляют1,6 мл раствора катализатора. Изменениево времени процента пропускания модулирующей средой белого светового луча показанона фиг, 3. Частота модуляции 0,0 ф Гц, амплитуда модуляции 0,79 Д, глубина модуляции 1,3%, Интенсивность желтой окраски мо.дулированного белого светового луча изменяется во времени также, как и процент про.пускания данной модулирующей среды(фиг. 3),Параметры модулированного светового луча,получаемые при разных исподных концентрациях компонентов среды, приведень 1 в таблице,Спектральный состав модулированного белого света от концентрации компонентовсреды не зависит,Предлагаемый способ модуляции интенсивности и спектрального состава света реализуется без внешних воздействий на модулирующую среду, что позволяет устранить ряд недостатком известного способа модуляции, акроме того, осуществить модуляцию спектрального состава света при использованиикомпактного закрытого прозрачного сосудас раствором, исключить изменение геометрилубниэтель, внтсль,бе мнн моль/л мольлт0,5 241 О,ОЗО 0,10 О ческой формы жидкой модулирующей среды в процессе ее функционирования, исключить помехи размещенным поблизости радиоэлектронным устройством, а также исключить помехи модулирующим характеристикам среды за счет внешних магнитных и электрическихВ:дзг 981921 Слолей; Перечисленные преимущества предлагаемого способа позволяют существенно упростить конструкцию и расширить воэможности оптических устройств, использующихЭ модуляторы света, что может открьпь новыеобласти их применения. Катали Сериаа затор, ислота моа 4 я мольл Време дейстана срсдь Глубина модула. ННН Мо. нохроматн ЧЕСКОГО Частота колсбаАмплитудаколебаний,елиннн Р ДннтельнОсть индукииннериода,мнн МОДУЛЛИНН ЛОТО СВЕ , % нн света, %55,47 о,а,18 о,о о,79 аа7 0,0191. Способ модуляции света, заключающийся впропускании света через жидкую модулирую.щую среду, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью экономии энергии путем.нсклю ЗЕчения внешнего принудительного модулирующего воздействия, в качестве жидкой модулирующей среды используют раствор, оптическая плотность и окраска которого периодически изменяются вследствие протекающейв нем химической реакции в колебательномМрежиме,Формула изобретения 2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что в качестве жидкой модулнрую.щей среды ислользуют раствор состава,моль-л: бромат натрия 0,03 - 0,05, малоноваякислота 0,10 - 0,18, сульфат церия // 0,00080,0016, серная кислота 1,3 - 1,7 растворителя -остальное.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции Юф 2274059, 6 02 Р 1/13,опублик. 1976.2. Авторское свидетельство СССР У 607169,кл, 6 02 Р 1/07, опублик, 1978.Составитель А. СмирноТехред Т.Маточка Тираж 518 ПодписноИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийМосква, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 иал ЙПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4