SU805080A1 - Пол риметр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к приборостроению , а более конкретно к приборам дл  измерени  пол ризации света, и может быть использовано дл  проведени  исследований в астрофизике и при оптических исследовани х .

Известен прибор дл  фотоэлектрического анализа степени пол ризации .световой волны, измерени  круговой пол ризации слабых светоилх потоков.

Прибор позвол ет производить анализ уровн  пол ризации световой волны и определ ть три параметра Стокса 1.

Недостатками прибора  вл етс  невысока  точность измерени  за счет модул ции светового потока механическим вращающимсЧ: анализатором, невозможность измерени  всех параметров Стокса, необходимость двух отдельных приборов дл  измерени  пол ризации световых потоков слабой и сильной интенсивностей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  прибор дл  измерени  пол ризации световых потоков малой интенсивности содержащий одноканальный измерительный блок, включающий модул тор, анаЛИЗагор , спектральный прибор и Фотоэлектронный умножитель, блок обработки информации, содержаний дискриминаторы нижнего и верхнего уровней, схемы совпадени , формирователи и одновибраторы, блок регистрации и генератор , в цепи обратной св зи которого установлен кварцевый резонатор 2 .

Недостатком данного прибора  вл етс  необходимость подстройки модул тора при -измерении, длины волны исследуемого светового потока. Отсуствие

5 автоматической подстройки амплитуды колебаний генератора, управл ющего работой модул тора, приводит к умень шению точности измерений, делает зависимой точность измерени  от

20 спектрального диапазона исследуемого светового потока и не- обеспечивает автоматизацию всего процесса измерени .

Цель изобретени  - повысюние точности измерени  линейной и круговой .пол ризации во всем диапазоне видимой части спектра световых потоков различной интенсивности и автоматизаци  измерений пол ризации световых потоков.

Цель достигаетс  тем, что пол риметр , содержащий измерительный блок, блок обработки информации, генератор в цепи обратной св зи которого установлен , кварцевый резонатор, и цифровой преобразователь, снабжен блоком автоматического управлени  генератором , выход которого св зан с кварцевым резонатором, и блоком имитации пол ризованного ff fnana, содержащим последовательно установленные источник света, оптическую систему формировани  светового потока с круговой пол ризацией, выдвижной пол роид, сменный светофильтр, модул тор, при этом модул торы измерительного блока и блока имитации жестко прикреплены к кварцевому резонатору, анализатор и фотоприемник, выход которого соеди нен с блоком автоматического управлени  генератором, выполненным в виде последовательно установленных широкополосного усилител , фильтров третьей и четвертой гармоники, дискриминатора сигнала ошибки и усилител  посто нного тока, выход которого соединен с генератором, вход дискриминатора сигнала ошибки подключен к одному из фильтров, выход широкополосного усилител  соединен с Фопмирователем стробов блока обработки информации, л анализатор и два Лотоприемника измерительного блока установлены на одном основан-ии с возможностью поворота.

На Фиг. 1 изображена оптическа  схема предлагаемого пол риметра; на фиг. 2 - его структурна  схема.

Пол риметр содержит измерительный блок, через входную диафрагму 1 которого проходит световой поток от источника 2 исследуемого света , Цветной светофильтр 3, акустооптический модул тор 4 и установленные на одном основании с возможностью поворота вокруг оси пучка анализатор 5, нейтральный светоЛильтр 6, линзы 7 и 8 лабри к Фотоэлектронные умножители (ЛЭУ) 9 и 10.

Дл  наведени  на исследуемый источник 2 света пол риметр имеет окул р 11с выдвижной поворотной призмой 12. Пп  проверки прибора служит выдвижна  калибровочна  призма 13. Блок имитации пол ризованного сигнал содержит источник 14 света, отражатель 15, конденсатор 16, пол роид 17, ромб 18 Лренел , выдвижной пленочный пол роид 19, цветной светофильтр 20, акустооптический модул тор 21, пол роид-анализатор 22, линзу 23 Т)абри и лйУ 24. Акустооптические модул торы 4 и 21 жестко прикреплены к торцам кварцевого резонатора 25.

Блок обработки информации содержит Формирователь 26 стробов и два идентичных канала, состо щих из импульсного усилител  27 (28), дискриминатора 29 (30) амплитуды и коммутатора 31 (32) сигналов.

Блок циЛрового преобразовател  содеЪжит устройство 33 управлени  счетом, счетчи ;и 34 - 37 импульсов, и цифровые индикаторы 38 - 41 и имеет выходы на ЭВМ.

Блок автоматического управлени  содержит широкополосный усилитель 42 с АРУ, фильтры третьей 43 и четвертой 44 гармоник частоты модул тора , дискриминатор 45 сигнала ошибки и усилитель 46 посто нного тока.

Блок генератора состоит из управл ющего элемента 47, генератора 48 синусоидальных колебаний и кварцевого резонатора 25,

Пол риметр позвол ет производить измерени  круговой и линейной пол ризации света и определ ть все четыре параметра Стокса световых потоков различной, в том числе, мен ющейс  по времени интенсивности.

Пол риметр работает следующим образом .

При помощи выдвижного окул ра 11 с поворотной призмой 12 пол риметр наводитс  на исследуемый источник 2 света, исследуемый световой поток от которого, пройд  диафрагму 1 и цветной светофильтр 3, попадает на акустический модул тор 4. Цветной светофильтр 3 выдел ет исследуемую спектральную область источника света. Акустооптический модул тор 4, выполненный из блока изотропного плавленого кварца, механически соединен с кварцевым резрнатором 25. Кварцевый резонатор возбуждаетс  электрическим полем генератора 48 синусоидальных колебаний. Механические колебани  кварцевого резонатора 25 переедаютс  акустооптическому модул тору 4 и возбуждгиот 3 нем сто чую ультразвуковую волну, создающую упругое двулучепреломление . Направление упругих деформаций в пластине акустооптического модул тора 4 перпендикул рно направлению распространени  светового пучка . Размеры пластины и частота колебаний акустооптического модул тора подбираютс  так, чтобы в ней устано-. вилась одна сто ча  полуволна (длина пластины 6-Vj/2, где Vj - скорость звука в плавленом кварце, f - частота модул ции). Частота колебаний акустооптического модул тора 4 определ етс  размерами пластины и лежит в пределах 30 - 100 кГц.

Акустооптический модул тор 4 осуществл ет фазовую модул цию компоненты вектора t светового потока, направленной вдоль длинной оси пластины акустооптического модул тора. Линейный анализатор 5 раздел ет световой поток на два пучка с взаимно ортогональными компонентами, направленными под углом 45° относительно 5 осей модул тора при измерении круго- . вой пол ризации и 22,5° при измерении линейной пол ризации, и преобразует фазовую модул цию светового потока в амплитудную. Изменение угла производитс  поворотом основани . Разделенные световые пучки проход т через нейтральный светофильтр 6, который ослабл ет световой поток средней и большой интенсивности, и фокусируютс  линзами 7 и 8 на фотокатодах 9 и 10 ФЭУ, работающих в режиме счета фотонов. Блок имитации пол ризованного сигнала производит формирование светового потока по виду исследуемой пол ризации и спект ральному диапазону. Отражатель 15 и .конденсор 16 формируют параксиальный световой поток от источника 14 света, который линейно пол ризуетс  пол роидом 17, а пройд  ромб лренел  приобретает круговую пол ризацию. Дл  измерени  линейной пол ризации выдвижной пленочный пол роид 19 устанавливаетс  на пути светового потока и производит преобразование кру говой пол ризации светового потока в линейную. Дгшее световой поток проходит цветной светофильтр 20, идентичный светофильтру 3 и акустооптический модул тор 21, идентичный акустоопти ческому модул тору 4. Анализатор 22 преобразует фазовую модул цию светового потока в амплитудную. Линза Фабри 23 Фокусирует имитированный световой поток на Лотокатоде 24 лЭУ который работает в аналоговом режим Выходной сигнал с ЭУ 24 поступает на вход широкополосного усилител  42 с блока автоматического управлени . Этот блок производит авто матическое управление работой акуст оптических модул торов и Лормировате л  стробов блока обработки инЛормации . Акустооптические модул торы 4и 21 работают в режиме перемодул ци на 20-30%. Выходной сигнал с ЛЭУ 24 при изм рении круговой пол ризации содержит нечетные гармоники основной частоты акустооптического модул тора 21, а при измерении линейной пол ризации содержит четные гармоники. Соотноше ни  между первой и третьей гармониками при измерении круговой пол ризации , -а при измерении линейной пол ризации между второй и четвертой га мониками, соответствуют определенно амплитуде колебаний акустооптическо го модул тора 21. С выхода широкопо лосного усилител  42 усиленный сигн содержащий нечетные или четные гармоники , поступает на Формирователь 25 стробов блока обработки инЛормации и Лильтры третьей 43 и четверто 44 гармоник. , . При измерении параметров кругово пол ризации используетс .Лильтр третьей гармоники, при измерении параметров линейной пол ризации фильтр четвертой гармоники. Сигнал с выхода одного из Лильтров поступает на дискриминатор 45. Дискриминатор преобразует выделенный Лильтром сигнал в сигнал ошибки, -готорый усиливаетс  усилителем посто нного тока 46 и подаетс  на управл ющий элемент 47 блока генератора. Управл ющий элемент 47 преобразует сигнал ошибки в управл ющее напр жение, которое задает амплитуду синусоидальных колебаний генератора 48, в цепи обратной св зи которого установлен кварцевый резонатор 25. ИзАенение амплитуды синусоидсшьных колебаний генератора 48 вызывает изменение амплитуды упругих колебаний акустооп- ических модул торов 4 и 21. Импульсы с выхода ЛЗУ 9 и 10 измерительного блока поступают на усилители 27 и 28 блока обработки информации. Усилители 27 и 28 производ т линейное усиление импульсов, а дискриминаторы 29 и 30 амплитуд нормируют импульсы по амплитуде. С выходов дискриминаторов 29 и 30 амплитуд импульсы поступают на коммутаторы 31 и 32 сигналов. Работой ком 1утаторов управл ет Формирователь 26 стробов, на вход которого посту-пает сигнал с выхода широкополосного усилител  42. Лормирователь 26 стробов Аормирует стробы из сигнала ос- . новной гармоники, первой при измерении круговой пол ризации и второй при измерении линейной пол ризации, фаза которых жестко прив зана к фазе колебаний акустооптического модул тора 21. С выхода коммутаторов 31 и 32 сигналы поступгиот на счетчики 34-37 импульсов, которые производ т счет импульсов в интервалы времени, определ емые стробами, вырабатываемыми формирователем 26 стробов. Полное врем  счета кратно целому числупериодов модул ции акустооптического модул тора 21. Суммарное врем  счета задаетс  устройством 33 управлени  счетом. Результаты счета индицируютс  на цифровых индикаторах 38 - 44, а также передаютс  на ЭВМ дл  дальнейшей обработки и хранени . Дл  проверки комплексного функционировани  всех блоков прибора предусмотрено наличие выдвижной калибровочной призмы 13. Призма преобразует падающий световой поток в 100% линейно-пол ризованный . Результаты измерений индицируютс  на цифровых индикаторах 38 - 41 и позвол ют оценить качество работы прибора в целом . Дл  исследовани  пол ризации светового потока в различных спект- ральных диапазонах световой поток пропускаетс  через соответствуглцие цветные светофильтры. Дл  уменьшени  рашбок измерени  пол ризации в различных област х спектра в пол ркметре производитс  автоматическое измегнение амплитуды колебаний акустоопл-ического модул тора 4.

При смене цветных светофильтров 6 и 22. в момент времени t. , происходит изменение амплитуды третьей гармоники в выходном сигнале ФЭУ 24, котора  выдел етс  фильтром 43 и приводит к изменению уровн  выходного сигнала дискриминатора 45. Изменение напр жени  на выходе дискриминатора вызывает изменение амплитуды колебаний генератора 48 синусоидальных напр жений, что приводит к изменению амплитуды упругих колебаний акустооптических модул торов 4 и 21 таким образом, что фазовый сдвиг между ортогональными компонентами вектора Е светового потока остаетс  неизменным .

Предлагаемое изобретение повылает точность измерени  степени пол ризации световых.потоков.слабой, средней и сильной интенсивности независимо от их спектрального диапазона, в том числе интенсивности, .мен ющейс  во времени, определ ет все параметры Стокса и автоматизирует процесс измерений .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   .Пол риметр, содержащий измери- тельный блок со сменным светофильтром кюдул тором, а нализатором и фотоприемниками ,, блок обработки информации, с формирователем стробов и двум  идентичными каналами с последовательно установленными импульсным усилителем , дискриминатором амплитуды и коммутатором сигналов, генератор, в цепи обратной св зи которого установлен кварцевый резонатор, и циЛровой преобразователь , вход которого соединен с выходом коммутатора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  пол ризации световых потоков, он снабжен блоком автоматического управлени  генератором, выход которого св зан с .кварцевым резонатором, и блоком имитации пол ризованного сигнала, последовательно установленные источник света, оптическую систему формиO ровани  светового потока с круговой пол ризацией, выдвижной пол роид, сменный светофильтр, модул тор, при этом модул торы измерительного блока и блока имитации жестко прикреплены

   5 к кварцевому резонатору, анализатор и фотоприемник, выход которого соединен с блоком автоматического управлени  генератором, выполненным в виде последовательно установленных

   Q широкополосного усилител , фильтров третьей и четвертой гармоник, дискриминатора сигнала ошибки и усилител  посто нного тока, выход которого соединен с генератором, вход дискриминатора сигнала ошибки подключен к одному из фильтров, выход широкополосного усилител  соединен с формирователем стробов блока обработки информации , а анализатор и два фотоприемника измерительного блока установлены на одном основании с возможностью поворота.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент г:ДР № 120294, кл. G 01 N 21/40, 1976.
2. 2. Балацюк А.П. и др. Измерение пол ризации световых потоков малой интенсивности в режиме счет фотонов. 0 Приборы и техника эксперта , 1976, 1, с. 171-173.

   f9 .1