Двухканальный измеритель оптических потерь

тч

° *

IC FCATEHTV

Еомитет Российсюй Федерации по патентам и товарттьтм знакам (21) 5044392/25 (22) 27.05.92 (46) 15,11.93 Бюл. Мю 41-42 (75) Бубличенко ИА (73) Московский инженерно-физический институт (54) -ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ (57) Использование: оптическое приборостроение, аналитическое приборостроение. Сущность изобретения: для снижения влияния флуктуаций пространственного и углового распределения интенсивности излучения направленного источника на ре(В) RU (11) 2ООЗО59 С1 (51) 5 061Л1 34 зультат измерения в двухканальном измерителе оптических потерь с многоходовой оптической системой, выполненной из двух зеркал в виде устойчивого оптического резонатора и имеющей отверстие ввода-вывода излучения в одном из зеркал, в оптический канал, не содержащей многоходовой систе мы, введено компенсационное зеркало. кривизна . которого равна на абсолютной величине и противоположна по знаку кривизне зеркала многоходовой системы с отверстием ввода-вывода излучения 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

2003059

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использована при разработке приборов спектрального

55 анализа, абсорбционных газоанализаторов, фатометров и рефлектометров.

Известен измеритель оптических потерь, содержащий источник направленнога излучения, многоходовую оптическую систему и фаторегистратор. К недостаткам аналога следует отнести влияние нестабильности мощности и пространственного и углового распределения интенсивности источника направленнога излучения, обусловленное отсутствием опорного оптического канала.

Наиболее близким кпредложенномуявляется двухканальный измеритель оптических потерь, содержащий оптически связанные источник направленного излучения, светоделитель, два оптических канала, многоходовую оптическую систему в одном иэ каналов, выполненную в виде устайчивага открытогQ оптического резонатора из двух зеркал, в одном из которых выполнено отверстие ввода-вывода излучения, плоские отра>катели суммарным количествам N 3 по оптическим каналам и фоторегистратор, а также модулятор излучения. Неррстатком этога устройства, принятого за. прототип, является влияние нестабильности протрднствоннога и углового распределения интенсивности источника направленного излучения «а результат измерения из-за неидентичности геометрических параметров световых пучков па оптическим каналам, обусловленной неравенством линейных увеличений по оптическим каналам..

Изобретение позволяет повысить точIIocTb измерений за счет снижения влияния . флуктуаций пространственнаго и угловогО распределения интенсивности источника направленного излучения и, кроме того, упростить конструкцию и уменьшить габариты двухканального измерителя оптических потерь.

Это достигается тем, что в двухканальный измеритель оптических потерь, содержащий оптически связанные источник направленного излучения, светоделитель, два оптических канала, многоходовую оптическую систему в одном иэ каналов, выполненную в виде устойчивого открытого оптического резонатора иэ двух зеркал, в одном из которых выполнено отверстие ввода-вывода излучения, плоские отражатели в количестве И 0 и фоторегистратор, а также модулятор излучения дополнительно введена компенсационное зеркало, кривизна которого равна по абсолютной величине и

Ф

40 противоположна по знаку кривизне зеркала многоходовой системы с отверстием вводавывода излучения, а суммарное количество плоских отражателей, включая светоделитель, по ходу луча по обоим оптическим каналам четно, А также тем, что зеркало с отверстием ввода-вывода излучения выполнено плоским, светоделитель установлен в отверстии ввода-вывода излучения, компенсационное зеркало совмещено со светоделителем.

Совокупность признаков предложенного устройства на обнаружена в известных технических решениях, что позволяет судить 0 его соответствии критериям изобретения.

Сущность предложения заключается в снижении погрешностей измерений, связанных с флуктуациями пространственного и углового распределения интенсивности источника направленного излучения за счет выравнивания линейных увеличений по оптическим каналам измерителя оптических потерь. В этом случае геометрические параметры световых пучков в оптических каналах стано:,.:ятся идентичными, а следовательно., станс алтея идентичными и смещения соответствующих им световых пятен па фоторегистратору. Тем самым достигается уменьшение изменений соотношения сигналов с фоторегистратора от флуктуаций пространственного и углового распределения интенсивности источника направленного излучения. Введением компенсационного зеркала достигается выравнивание линейных увеличений по абсолютной величине, а условие четности суммарного количества плоских отражателей, включжощая светаделитель, по оптическим каналам определяет и равенство знаков линейных увеличений, Выбор кривизны компенсационного зеркала равной по абсол отной величине и противоположной па знаку кривизне зеркала многоходовой системы с отверстием овода-вывода излучения обусловлен тем, что как следует из теории открытых оптических резонаторов, прохождение световым пучком такой системы при вводе и выводе излучения через одно и то же отверстие в одном из ее зеркал эквивалентно его отражению от поверхности зеркала с отверстием с внешней стороны. В случае выполнения зеркала с отверстием плоским, компенсационное зеркало также выполняется плоским, что ведет к упрощению конструкции устройства, А установление светоделителя в отверс гии авода-вывода излучения и совмещение компенсационного зеркала с ним ведет к снижению габаритов устройства.

На фиг. 1-5 представлены некоторые варианты оптических схем двухканального измерителя оптических потерь. Он садер>кит источник 1 направленноГО излучения, светоделитель 2, мíОгоходовую оптическую систему 3, образованную зеркалами 4 и 5, компенсационное зеркало 7, плоский отражатель 0, фоторегистрагор 9 и модулятор излучения 10. В зеркале 4 выполнена отверстие б ввода-вывода излучения. Элементы 1, 3, <> {I:poMe фиг >)) l1 9 Обраэугпr (>ди)! оптический канал, а элементы 1, 2, 7, 8 и 9— другой, В устройствах, схемы которых представлены на фиг, 1 l14 плоские о)рах<атели

0 выполнены полупро" ðà÷íûìè, B на фиг, 2 — в виде зеркала, B на фи, 3 и 5 — плоскле отражатели 0 отсутству)от, Светоделитель 2 в устройствах. представленнь)х на фиг, 1, 2 и 5 выполнен в виде полупрозрачного зеркала, на фиг. 3 — e виде клина, а на фиг. 4— в виде светаделительного кубика, На фиг, 5 эе.>кала 4 с отверстием б ввода-вывода излучения выполнено плоским, а светоделитель 2 совмещен с компенсационным э" pKBRoM, KOTÎpoe такх<6 ДОлжнО быть плОским. Кроме того, ))а фиг. 5 фотарегистратор

9 DbiiloлнеH двухкйналь))ыл1, поэтам)) мг>дулятар 10 излучения Выполнен синфазным, а не пративофазным, как HB фиг, 1 — 4. PeGJibl-IO

Двухка на/) ьн ый < )ото ре Г)1cTpBTop 9 может быть выполнен как в виде одного фатоприемн IKB с дьумя приемнь)ми плоцадками, так и в виде двух идентлчных фотоприемников с одной приемной площадкол. Зеркала

4 и 5 многоходовой системы 3 могут иметь различную кривизну и даже адно из них

Мо>К6Т быть выпуклым — если саблюда)атся условия устойчивости открытогооптического резонатора, образованного ими, и замкнутости хода луча, Устройства, представленные на фиг, 1-4 соответствуют и. 1 и 2 формулы изобретения, а на фиг, 5 — и. 4 формулы изобретения.

Опти)ла))ьным я Вляется двухканального измерителя с прviâåäeHíыми дллнами > ) )/nl {где L! — Геометр)лческая ! длина по ходу луча среды с показателем преломления п!) оптических каналов, различа)ощимися ме>кду собой на приведенну)о длину многоходовой оптической системы 3.

Если компансяционнае 38ркалО 7 не является плоским, -о наиболее целесообразно

6ГО устанавливать так, чтобы привеf,6H)406 расстояние от источника t направленного излучения да компенсационного зеркала 7 было равно приведенному расстоянию OT источника 1 направленного излучения до поверхности зеркала 4 с отверстием вводавывода, Если >к6 компенсационное зеркало

5Г, плоское, та положительный зф<рект не зависит от его места расположения.

Приведенные на фиг. 1-5 onтическио схемы двухканального измерителя оптических потерь согласна изобретению, очевидно, не исчерпывают всех возможных вариантов. Возможен, например, вариант направления в многоходовую систему 3 отра>кеннога ат светоделителя 2 ceeòîeîão пучка, а на компенсационное зе(Ker)o 7— прошедшего или же расположение фоторегистратора 9 в симметричном относительно плоскости полупрозрачного OTpe>l)<8))ия, Возможна и применение известных дополнительных злеме))тов: cttcTet",b) согласования каустики излучения источника

1 с собственной каус гикай многоход<>вой ..стемы 3, }icTBHoenettt;oil, Однако, да свето)(6лителя . :., фокусиру)ощей системы перед фоторегистраторам 9 и раздет)ь))ых фокусирующих систем в случае использования двухканального <(>OTope«)cTpBTopB 9 н т,п, ,цвуxKBHBльный измсритель Оптических потерь по схеме фиг. 1 работает следующим абра"-.ot i, Излучение направленного ltcTO«ника 1 Делится ceeTOДслителем 2 на два световых пучка, Провед аии скво ь светоделитель 2 светагой пучок вводится ч .ðeç отверстие 6 в зеркале 4 в многохоловую систему 3, выводится из нее через то же отверстие б и направляется плоски; полупрозрачным отра>)<атепем О на фоторегистpBToD 9. Отраженный светоделителем 2 светОВой пучОк напра)вляется на компенсаt(!IotHHoe B6pKBío 7 и, отразившись OT He!0. напрс) вляется сквозь плОски! палупраэрэ ный отражатель 8 HB фатареглстратар 9, Модулятор 10 осуществляет прот)1воф>азн) )о модуляцию излу )ения в оптических каналах измерителя и на фоторегистратор 9 излучеHli6 из разных оптических каналов ))змепителя пог)адает попеременно, Cooтношение соответствующих сигналов с выхода фоторегистратора 9 несет инфÎрмациlà à Вели Iине оптических потерь в многоходовou системе 3, à его изменение — об изменении оп ических потерь.

Двухканальные измерители оптических потерь, представленные на фиг. 2-4, отличаются ат рассмотаен наго измерителя, по схеМ6 фиГ, 1 тОлькО Др)irèM испОлнен)" eм некоторых элементов и ходом лучей. B ux работа аналогична работе рассмотренного измерителя, Работа двухканального измерителя onтических потерь по схеме фиг, 5 несколько отличается от работы рассмотренного измерителя по схема фиг, 1. Часть излу)ения. источника 1 направляет сквозь окно-светоделитель 2 s многоходовую систему 3 и да2003059 лее сквозь liefo же BblecäèòoI3 на одну иэ прием!!ых площадок двухканального фоторегпстратсра 9,Цру!а(! IBOTb излучения источ! !ика 1, Отразивш! !сь От ol |а с!3етОДелителя

2, направляется lie другу!а прием!!у!о площад- о ку Д у

3 )отивофазной (лоду1!яции}, и соотношение 10 сиГналов с выходов двухканальнОГО фоторе противоположна по знаку кривизне зерка15 ла многоходовой системы с отверстием для ввода и вывода излучения, а суммарное количество и!Оск|!х отражателеи по ходу луча по обоим оптическим каналам чет| lî.

20 2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что зеркало многоходовой оптической системы с Отве()ст!1ем длл вl)ода II вывода

ИЗЛУЧЕНИЯ ВЪ|ПОЛНОНО ПЛОСКИМ.

Э. Измеритель по П,2, отлича|ощийся

25 тем, что светоделитель установлен в отверстии зеркала многоходо"oil оптической системы.

4, Измеритель по п.2 или 3, отличаюЗ0 щийся TGM, что компенсационное зеркало совмещено со светоделителем.

Фор(лула изобретения

1. ДВУХКИ-ВЛЬНЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ, содержа!ц!лй! оптически связанные источник направленного !

1зл)че||ия, плоские Отра|:кдтсп!1, из которых Но краЙ!!ей мере Один 13! !Г30л!3е!! в ви де светоделигеля, два оптических канала, многоходовую оптическу|о систему в одIIo!4 из каналов, выполненнуlo в виде устой |ивого открытого оптического резонатора LI3 двух 3epven, n opHoM из Которых выполнено отверстие для ввода и вывода излучения, и фоторег!!Стратор, а также модулятор излучения, отличающийся тем, 970 во второй оптический канал введеiIo комг!енсационное зеркало, кривизна ко)орого равна по абсолютной величине и гистрэтора 9 несет информацию о величине оптических потерь. В этом устроЙстве компенсационное зеркало 7 выполнено полупрозрачным и совмещено со светоделителем 2. (56} Авторское свидетельство СССР

Н. 790562, кл. 6 01 И 21/55, 1979, А, Н. Лш!лн и др. Универсальный рефлекто(лету//0птико-механическая промышленность. — 1989. — !"ч 5. — с. 23-24, 2003059

Составитель И. Бубличенко

Техред M.Мор гентал Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Семенова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3229

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101