RU2207526C1

RU2207526C1 - Spectrometry method and interferometer for performing the same (variants)

Info

Publication number: RU2207526C1
Application number: RU2002122907/28A
Authority: RU
Inventors: А.В. Атнашев; В.Б. Атнашев; П.В. Атнашев; рченков А.С. Бо; А.С. Боярченков
Original assignee: Атнашев Виталий Борисович
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: spectral analysis. SUBSTANCE: method comprises steps of registering system of interference bands of standing light wave in the form of spatial frequency signal by projecting image of interference band system to periodical system having photodetectors arranged by two shifted mutually parallel rows or at shifting image of bands relative to photodetectors; writing received electric signals in the form of their dependence upon position of photodetectors in periodic system and analyzing them. Interferometers for realizing the method includes optically matched light irradiation source, reflecting mirror, spectrum analyzer, thin layer, periodic system with photodetectors and screen. Thin layer and reflecting mirror may be made with possibility of shifting relative to screen and periodic system having photodetectors in direction of alternating interference bands. Said periodic system may be in the form of two shifted by period half parallel rows of photodetectors. Accuracy of measuring light waves is increased by 2 - 5 times. EFFECT: enhanced accuracy of measuring light waves. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретения относятся к области спектрального анализа и могут быть использованы при спектральном анализе светового излучения. The invention relates to the field of spectral analysis and can be used in the spectral analysis of light radiation.

Классический способ спектрального анализа излучения заключается в разложении пучка света, с помощью призмы или дифракционной решетки, с выделением спектральных составляющих и их последовательным сканированием [Малышев В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М.: Наука, 1979, с. 185-201; 257-274]. The classical method of spectral analysis of radiation consists in the decomposition of a light beam using a prism or diffraction grating, with the selection of spectral components and their sequential scanning [V. Malyshev Introduction to experimental spectroscopy. M .: Nauka, 1979, p. 185-201; 257-274].

Данный способ обладает меньшей светосилой по сравнению со способами, основанными на интерференции пучков света, что является его недостатком. This method has a lower aperture compared to methods based on the interference of light beams, which is its disadvantage.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ спектрометрии, основанный на регистрации системы интерференционных полос стоячей световой волны посредством тонкого частично пропускающего слоя, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны [А.В.Атнашев, В.Б.Атнашев, П.В. Атнашев. Метод интерференции на дифракционной решетке. Метод Атнашева. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2000, с. 13 (прототип)]. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a spectrometric method based on recording a system of interference bands of a standing light wave by means of a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave [A.V. Atnashev, V. B. Atnashev, P.V. Atnashev. The diffraction grating interference method. Atnashev's method. Yekaterinburg: USTU-UPI, 2000, p. 13 (prototype)].

К недостаткам данного способа следует отнести низкую точность регистрации системы интерференционных полос стоячей световой волны посредством тонкого частично пропускающего слоя, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны, и, следовательно, низкую точность анализа. The disadvantages of this method include the low accuracy of registration of the system of interference fringes of a standing light wave by means of a thin partially transmission layer scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave, and, therefore, the low accuracy of the analysis.

Задачей изобретения является повышение точности спектрального анализа за счет повышения точности регистрации системы интерференционных полос стоячей световой волны посредством тонкого частично пропускающего слоя, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны. The objective of the invention is to increase the accuracy of spectral analysis by increasing the accuracy of registration of the system of interference fringes of a standing light wave by means of a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе спектрометрии, основанном на регистрации системы интерференционных полос стоячей световой волны посредством тонкого частично пропускающего слоя, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны, этот слой, толщиной не более λ/2, расположен между источником светового излучения и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, при этом регистрацию упомянутой системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d осуществляют в виде сигнала пространственной частоты путем проецирования изображения упомянутой системы на периодическую систему с фотоэлементами, расположенными с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду, при этом период p упомянутых фотоэлементов в ряду упомянутой периодической системы задают относительно размера b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду в пределах p=(2-100)b, полученные с упомянутых фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в упомянутой периодической системе и анализируют, при этом изображение упомянутой системы интерференционных полос проецируют на периодическую систему, содержащую фотоэлементы, с возможностью смещения изображения интерференционных полос относительно входных окон фотоэлементов упомянутой периодической системы. The problem is solved due to the fact that in a spectrometric method based on recording a system of interference bands of a standing light wave by means of a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, this layer, with a thickness of not more than λ / 2, is located between the source light radiation and a reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wavefront of the light wave, λ is the light length wave, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmissive layer when exposed to a standing light wave, and the above-mentioned system of interference fringes of a standing light wave with period d is recorded as a spatial frequency signal by projecting an image of the said system onto a periodic system with photocells arranged with a period p in a row and with a size b of the input window of these photocells in the same row, while the period p of said photocells in a row relative to the size b of the input window of these photocells in the same row within p = (2-100) b, the electrical signals received from the said photocells are recorded depending on the location of these photocells in the said periodic system and analyzed, with the image the aforementioned system of interference fringes is projected onto a periodic system containing photocells, with the possibility of shifting the image of interference fringes relative to the input windows of the photocells banded periodic system.

При этом периодическую систему, содержащую фотоэлементы, выполняют в виде матричной периодической системы, установленной с возможностью вращения вокруг оси. In this case, a periodic system containing photocells is performed in the form of a matrix periodic system installed with the possibility of rotation around an axis.

Одним из классических устройств, используемым для спектрального анализа, является монохроматор с дифракционной решеткой [Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М.: Наука, 1979, с. 266-274], состоящий из зеркал и поворотной дифракционной решетки, обеспечивающей сканирование спектра. One of the classical devices used for spectral analysis is a monochromator with a diffraction grating [V. Malyshev Introduction to experimental spectroscopy. M .: Nauka, 1979, p. 266-274], consisting of mirrors and a rotary diffraction grating, providing a spectrum scan.

Данный дифракционный монохроматор обладает меньшей светосилой по сравнению с интерферометрами, что является его недостатком. This diffraction monochromator has a lower aperture compared to interferometers, which is its disadvantage.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является интерферометр, содержащий оптически сопряженные источник светового излучения, отражающее зеркало, спектроанализатор и тонкий частично пропускающий слой, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны [Патент РФ 2177605, МПК 7 G 01 J 3/00, G 01 В 9/02, G 01 R 23/17, опубл. 27 декабря 2001 г. (прототип)]. The closest in technical essence and the achieved effect to the present invention is an interferometer containing an optically conjugated light source, a reflecting mirror, a spectrum analyzer and a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave [RF Patent 2177605, IPC 7 G 01 J 3/00, G 01 B 9/02, G 01 R 23/17, publ. December 27, 2001 (prototype)].

К недостаткам данного интерферометра можно отнести влияние дифракционного разложения на результаты измерений. The disadvantages of this interferometer include the effect of diffraction decomposition on the measurement results.

Задачей изобретения является повышение точности измерений за счет устранения явления дифракционного разложения. The objective of the invention is to increase the accuracy of measurements by eliminating the phenomenon of diffraction decomposition.

Поставленная задача может быть решена за счет того, что в интерферометре, содержащем оптически сопряженные источник светового излучения, отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение, спектроанализатор, тонкий частично пропускающий слой, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, этот слой, толщиной не более λ/2, расположен между источником светового излучения и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны, d период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, а также содержащем периодическую систему фотоэлементов с входными окнами, расположенную позади отражающего зеркала. При этом интерферометр дополнительно снабжен экраном, ограничивающим размеры входных окон упомянутых фотоэлементов, установленным на периодической системе, тонкий частично пропускающий слой и отражающее зеркало выполнены с возможностью смещения относительно экрана и периодической системы, содержащей фотоэлементы. The problem can be solved due to the fact that in an interferometer containing optically conjugated light source, a reflecting mirror made partially transmitting light radiation, a spectrum analyzer, a thin partially transmitting layer, scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, this layer is thick no more than λ / 2, located between the light source and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially by the curving layer and the wavefront of the light wave, λ is the length of the light wave, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, and also containing a periodic system of photocells with input windows located behind the reflecting mirror. In this case, the interferometer is additionally equipped with a screen limiting the size of the input windows of the aforementioned photocells mounted on a periodic system, a thin partially transmitting layer and a reflecting mirror are made with the possibility of displacement relative to the screen and the periodic system containing photocells.

Кроме того, периодическая система, содержащая фотоэлементы, выполнена в виде матричной периодической системы и установлена с возможностью ее разворота по оптической оси интерферометра. In addition, the periodic system containing photocells is made in the form of a matrix periodic system and is installed with the possibility of its rotation along the optical axis of the interferometer.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором представлена схема интерферометра. The invention is illustrated in the drawing (figure 1), which shows a diagram of an interferometer.

Интерферометр содержит оптически сопряженные источник 1 светового излучения, отражающее зеркало 2, выполненное частично пропускающим световое излучение, спектроанализатор 3, тонкий частично пропускающий слой 4 толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенный между источником 1 светового излучения и отражающим зеркалом 2 под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем 4 и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос 5, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое 4 при воздействии стоячей световой волны, а также содержащем периодическую систему 6 фотоэлементов 7 с входными окнами 8, расположенную позади отражающего зеркала 2. При этом интерферометр дополнительно снабжен экраном 9, ограничивающим размеры входных окон 8 фотоэлементов 7, установленным на периодической системе 6, тонкий частично пропускающий слой 4 и отражающее зеркало 2 выполнены с возможностью смещения относительно экрана 9 и периодической системы 6, содержащей фотоэлементы 7, в направлении чередования интерференционных полос 5. Тонкий частично пропускающий слой 4 может быть нанесен на одну из поверхностей оптического клина 10. Отражающее зеркало 2 при этом может быть выполнено на другой поверхности оптического клина 10 в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50. Смещение тонкого частично пропускающего слоя 4 и отражающего зеркала 2 относительно экрана 8 и периодической системы 6, содержащей фотоэлементы 7 в направлении чередования интерференционных полос 5 (т. е. в направлении, перпендикулярном интерференционным полосам в плоскости отражающего зеркала 2 или в плоскости тонкого частично пропускающего слоя 4), достигается за счет ультразвуковой вибрации оптического клина 10 при присоединении пьезоэлемента 11 к основанию оптического клина 10. Питание пьезоэлемента 11 осуществляется от ультразвукового генератора 12. На периодическую систему 6, содержащую фотоэлементы 7, спроецировано изображение системы интерференционных полос 5. Периодическая система 6, содержащая фотоэлементы 7, выполнена в виде линейки или матрицы приборов с зарядовой связью. При выполнении периодической системы 6, содержащей фотоэлементы 7, в виде матричной периодической системы 6 она может быть установлена с возможностью ее разворота по оптической оси интерферометра. The interferometer contains optically coupled light source 1, a reflecting mirror 2, partially transmissive to light radiation, a spectrum analyzer 3, a thin partially transmissive layer 4 with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, located between light source 1 and reflecting mirror 2 at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer 4 and the wavefront of the light wave, λ is the light length new wave, d is the period of interference fringes 5, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer 4 when exposed to a standing light wave, and also containing a periodic system of 6 photocells 7 with input windows 8, located behind the reflecting mirror 2. The interferometer is additionally equipped with a screen 9, limiting the size of the input windows 8 of the photocells 7 mounted on the periodic system 6, the thin partially transmitting layer 4 and the reflecting mirror 2 are made with the possibility of displacement relative to the screen 9 and a periodic system 6 containing photocells 7 in the direction of alternating interference fringes 5. A thin partially transmitting layer 4 can be deposited on one of the surfaces of the optical wedge 10. In this case, the reflecting mirror 2 can be made on the other surface of the optical wedge 10 in the form of a reflective coating with a reflection coefficient of 0.50-0.99 and a transmittance of 0.01-0.50. The offset of the thin partially transmitting layer 4 and the reflecting mirror 2 relative to the screen 8 and the periodic system 6 containing photocells 7 in the direction of alternation of the interference bands 5 (i.e., in the direction perpendicular to the interference strips in the plane of the reflecting mirror 2 or in the plane of the thin partially transmitting layer 4), is achieved due to the ultrasonic vibration of the optical wedge 10 when connecting the piezoelectric element 11 to the base of the optical wedge 10. The power of the piezoelectric element 11 is carried out from the ultrasonic for generators 12. At periodic system 6 comprising photocells 7, the image projected fringe system 5. Periodic system 6 comprising photoelectric cells 7, is formed as a line or a matrix CCD. When performing a periodic system 6 containing photocells 7 in the form of a matrix periodic system 6, it can be installed with the possibility of its rotation along the optical axis of the interferometer.

Заявленный способ спектрометрии осуществляется на настоящем интерферометре следующим образом. The claimed method of spectrometry is carried out on this interferometer as follows.

Световой поток от источника 1 светового излучения поступает на отражающее зеркало 2, отражается от него и в виде стоячей световой волны поступает на тонкий частично пропускающий слой 4. За счет того, что тонкий частично пропускающий слой 4 рассеивает или поглощает энергию электрического поля стоячей световой волны и расположен наклонно, в нем образуется система интерференционных полос 5, регистрацию которой можно осуществить в виде сигнала пространственной частоты с периодом следования d. При этом период следования d задан из соотношения: sinθ = λ/2d, где θ - угол между плоскостью тонкого частично пропускающего слоя 4 и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны. При использовании оптического клина 10 угол φ между плоскостью тонкого частично пропускающего слоя 4 и плоскостью отражающего зеркала 2 задан из соотношения sinφ = λ/2dn, где λ - длина световой волны; d - период интерференционных полос 5, n - показатель преломления материала оптического клина 10. The luminous flux from the light radiation source 1 enters the reflecting mirror 2, is reflected from it, and in the form of a standing light wave enters the thin partially transmitting layer 4. Due to the fact that the thin partially transmitting layer 4 scatters or absorbs the energy of the electric field of the standing light wave and located obliquely, it forms a system of interference bands 5, the registration of which can be carried out in the form of a spatial frequency signal with a repetition period d. In this case, the repetition period d is set from the relation: sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the plane of the thin partially transmitting layer 4 and the wave front of the light wave, λ is the light wavelength. When using an optical wedge 10, the angle φ between the plane of the thin partially transmitting layer 4 and the plane of the reflecting mirror 2 is set from the relation sinφ = λ / 2dn, where λ is the light wavelength; d is the period of interference fringes 5, n is the refractive index of the material of the optical wedge 10.

Изображение системы интерференционных полос 5 проецируется через частично пропускающее световое излучение отражающее зеркало 2 на периодическую систему 6, содержащую фотоэлементы 7. Далее, спроецированное изображение системы интерференционных полос 5 на систему 6, содержащую фотоэлементы 7, регистрируется в виде их зависимости от местоположения фотоэлементов 7 в периодической системе 6. При этом, за счет смещения изображения интерференционных полос 5 относительно входных окон 8 фотоэлементов 7 периодической системы 6 при помощи пьезоэлемента 11, обеспечивается также и временная модуляция анализируемого светового излучения. Период р фотоэлементов 7 в ряду периодической системы 6 задают относительно размера b входного окна 8 этих фотоэлементов 7 в том же ряду в пределах p=(2-100)b посредством экрана 9, ограничивающего размер b входных окон 8 фотоэлементов 7. При этом период d интерференционных полос 5 задают относительно периода p фотоэлементов 7 в пределах p=(2-100)d. Записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 3, на выходе которого получают их частотное преобразование. При выполнении периодической системы 6, содержащей фотоэлементы 7, в виде матричной периодической системы, установленной с возможностью ее разворота по оптической оси интерферометра, записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 3 по двум пространственным координатам. Это обеспечивает повышение точности измерения определяемых длин волн светового излучения. The image of the interference fringe system 5 is projected through a partially transmitting light radiation reflecting mirror 2 onto a periodic system 6 containing photocells 7. Next, the projected image of the interference fringe system 5 onto a system 6 containing photocells 7 is recorded as their dependence on the location of the photocells 7 in the periodic system 6. Moreover, due to the displacement of the image of the interference fringes 5 relative to the input windows 8 of the photocells 7 of the periodic system 6 using a piezoelectric element coagulant 11 is also provided and time modulation of the analyzed light. The period p of the photocells 7 in the row of the periodic system 6 is set with respect to the size b of the input window 8 of these photocells 7 in the same row within p = (2-100) b by means of a screen 9 limiting the size b of the input windows 8 of the photocells 7. Moreover, the period d interference fringes 5 are set relative to the period p of the photocells 7 within p = (2-100) d. The recorded electrical signals are subjected to Fourier transform on a spectrum analyzer 3, the output of which receive their frequency conversion. When performing a periodic system 6, containing photocells 7, in the form of a matrix periodic system installed with the possibility of its rotation along the optical axis of the interferometer, the recorded electrical signals are subjected to Fourier transform on the spectrum analyzer 3 in two spatial coordinates. This provides improved measurement accuracy of the determined wavelengths of light radiation.

Поставленная задача - повышение точности измерений за счет устранения явления дифракционного разложения - решается за счет того, что в способе спектрометрии, основанном на регистрации системы интерференционных полос стоячей световой волны посредством тонкого частично пропускающего слоя, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны, этот слой, толщиной не более λ/2, расположен между источником светового излучения и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, при этом регистрацию упомянутой системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d осуществляют в виде сигнала пространственной частоты путем проецирования изображения упомянутой системы на периодическую систему с фотоэлементами, расположенными с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду, при этом фотоэлементы располагают двумя параллельными рядами со сдвигом упомянутых фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p, размер b входных окон этих фотоэлементов задают не больше половины периода p, а полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в периодической системе и анализируют. The task is to increase the accuracy of measurements by eliminating the phenomenon of diffraction decomposition - is solved due to the fact that in the spectrometry method based on recording a system of interference bands of a standing light wave by means of a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, this layer , with a thickness of not more than λ / 2, is located between the light source and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between for a thin partially transmissive layer and a wavefront of a light wave, λ is the length of the light wave, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmissive layer when exposed to a standing light wave, while the registration of the mentioned system of interference fringes of a standing light wave with period d carried out in the form of a spatial frequency signal by projecting an image of the said system onto a periodic system with photocells arranged with a period p in a row and with a size b of the input about the windows of these solar cells in the same row, while the solar cells are arranged in two parallel rows with the shift of the mentioned solar cells of one row relative to the other by half the period p, the size b of the input windows of these solar cells set no more than half the period p, and the electrical signals received from the solar cells register depending on the location of these photocells in the periodic system and analyze.

Поставленная задача может быть решена за счет того, что в интерферометре, содержащем оптически сопряженные источник светового излучения, отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение, спектроанализатор, тонкий частично пропускающий слой, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, этот слой, толщиной не более λ/2, расположен между источником светового излучения и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны. Интерферометр также содержит периодическую систему с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду, размещенную позади отражающего зеркала, экран, ограничивающий размер b входных окон фотоэлементов, установленный на периодической системе, а периодическая система выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p. The problem can be solved due to the fact that in an interferometer containing optically conjugated light source, a reflecting mirror made partially transmitting light radiation, a spectrum analyzer, a thin partially transmitting layer, scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, this layer is thick no more than λ / 2, located between the light source and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially by the creeping layer and the wavefront of the light wave, λ is the length of the light wave, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave. The interferometer also contains a periodic system with photocells that are located with a period p in a row and with a size b of the input window of these photocells in the same row, placed behind the reflecting mirror, a screen restricting the size b of the input windows of the photocells mounted on the periodic system, and a periodic system made in the form of two parallel rows of photocells with a shift of the photocells of one row relative to the other by half the period p.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.2), на котором представлена схема интерферометра. The invention is illustrated in the drawing (figure 2), which shows a diagram of an interferometer.

Интерферометр содержит оптически сопряженные источник 1 светового излучения, отражающее зеркало 2, выполненное частично пропускающим световое излучение, спектроанализатор 3, тонкий частично пропускающий слой 4, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны, этот слой 4, толщиной не более λ/2, расположен между источником 1 светового излучения и отражающим зеркалом 2 под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем 4 и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос 5, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое 4 при воздействии стоячей световой волны. Интерферометр также содержит периодическую систему 6 с фотоэлементами 7, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна 8 этих фотоэлементов 7 в том же ряду, размещенную позади отражающего зеркала 2, экран 9, ограничивающий размер b входных окон 8 фотоэлементов 7, установленный на периодической системе 6, а периодическая система 6 выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов 7 со сдвигом фотоэлементов 7 одного ряда по отношению к другому на половину периода p. The interferometer contains an optically conjugated light source 1, a reflecting mirror 2, made partially transmitting light, a spectrum analyzer 3, a thin partially transmitting layer 4, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave, this layer 4, with a thickness of not more than λ / 2, is located between the light source 1 and the reflecting mirror 2 at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer 4 and the wave front of the light wave, λ - d ina light wave, d - the period of the interference fringes 5, the system which is formed in a thin partially transmissive layer 4 under the influence of a standing light wave. The interferometer also contains a periodic system 6 with photocells 7, which are located with a period p in a row and with a size b of the input window 8 of these photocells 7 in the same row, located behind the reflecting mirror 2, a screen 9, restricting the size b of the input windows 8 of the photocells 7, mounted on the periodic system 6, and the periodic system 6 is made in the form of two parallel rows of photocells 7 with a shift of the photocells 7 of one row relative to the other by half the period p.

Тонкий частично пропускающий слой 4 может быть нанесен на одну из поверхностей оптического клина 10. Отражающее зеркало 2 при этом может быть выполнено на другой поверхности оптического клина 10 в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50. На периодическую систему 6, содержащую фотоэлементы 7, спроецировано изображение системы интерференционных полос 5. Периодическая система 6, содержащая фотоэлементы 7, выполнена в виде двух параллельных линеек приборов с зарядовой связью со сдвигом фотоэлементов 7 одной линейки по отношению к другой на половину периода p, с которым фотоэлементы 7 расположены в каждой линейке. A thin partially transmission layer 4 can be deposited on one of the surfaces of the optical wedge 10. In this case, the reflecting mirror 2 can be made on the other surface of the optical wedge 10 in the form of a reflective coating with a reflection coefficient of 0.50-0.99 and a transmittance of 0.01 -0.50. An image of the interference fringe system 5 is projected onto the periodic system 6 containing photocells 7. The periodic system 6 containing photocells 7 is made in the form of two parallel lines of charge-coupled devices with a shift of the photocells 7 of one line relative to the other by half the period p, s by which photocells 7 are located in each line.

Световой поток от источника 1 светового излучения поступает на отражающее зеркало 2, отражается от него и в виде стоячей световой волны поступает на тонкий частично пропускающий слой 4. За счет того, что тонкий частично пропускающий слой 4 рассеивает или поглощает энергию электрического поля стоячей световой волны и расположен наклонно, в нем образуется система интерференционных полос 5, регистрацию которой можно осуществить в виде сигнала пространственной частоты с периодом следования d. При этом период следования d задан из соотношения: sinθ = λ/2d, где θ - угол между плоскостью тонкого частично пропускающего слоя 4 и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны. При использовании оптического клина 10 угол φ между плоскостью тонкого частично пропускающего слоя 4 и плоскостью отражающего зеркала 2 задан из соотношения sinφ = λ/2dn, где λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос 5, n - показатель преломления материала оптического клина 10. The luminous flux from the light radiation source 1 enters the reflecting mirror 2, is reflected from it, and in the form of a standing light wave enters the thin partially transmitting layer 4. Due to the fact that the thin partially transmitting layer 4 scatters or absorbs the energy of the electric field of the standing light wave and located obliquely, it forms a system of interference bands 5, the registration of which can be carried out in the form of a spatial frequency signal with a repetition period d. In this case, the repetition period d is set from the relation: sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the plane of the thin partially transmitting layer 4 and the wave front of the light wave, λ is the light wavelength. When using an optical wedge 10, the angle φ between the plane of the thin partially transmitting layer 4 and the plane of the reflecting mirror 2 is set from the relation sinφ = λ / 2dn, where λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes 5, n is the refractive index of the material of the optical wedge 10 .

Изображение системы интерференционных полос 5 проецируется через частично пропускающее световое излучение отражающее зеркало 2 на периодическую систему 6, а полученные с фотоэлементов 7 электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения фотоэлементов 7 в периодической системе 6 (поочередно из каждой линейки приборов с зарядовой связью) и анализируют в виде сигнала пространственной частоты. The image of the interference fringe system 5 is projected through a partially transmitting light radiation reflecting mirror 2 onto the periodic system 6, and the electrical signals received from the photocells 7 are recorded depending on the location of the photocells 7 in the periodic system 6 (alternately from each line of charge-coupled devices) and analyzed in the form of a spatial frequency signal.

Предлагаемый способ спектрометрии и интерферометр для его осуществления позволяет повысить точность измерения световых волн в 2-5 раз при измерении светового излучения в широком спектральном диапазоне. The proposed method of spectrometry and an interferometer for its implementation allows to increase the accuracy of measuring light waves by 2-5 times when measuring light radiation in a wide spectral range.

Claims

1. A spectrometric method based on recording a system of interference fringes of a standing light wave by means of a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, characterized in that this layer, with a thickness of not more than λ / 2, is located between the light radiation source and a reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wavefront of the light wave, λ is the light wavelength, d is the inter of interference bands, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, while the registration of the said system of interference bands of a standing light wave with period d is carried out in the form of a spatial frequency signal by projecting an image of the said system onto a periodic system with photocells arranged with a period p in the row and with the size b of the input window of these photocells in the same row, while the period p of said photocells in the row of said periodically systems are set relative to the size b of the input window of these photocells in the same series within p = (2-100) b, the electrical signals received from the photocells are recorded depending on the location of these photocells in the said periodic system and analyzed, while the image of the said system interference fringes are projected onto a periodic system containing photocells, with the possibility of shifting the image of interference fringes relative to the input windows of the photocells of said periodic system Themes.

2. The spectrometric method according to claim 1, characterized in that the periodic system containing photocells is performed in the form of a matrix periodic system installed with the possibility of rotation around the axis.

3. An interferometer containing an optically conjugated light source, a reflecting mirror made partially transmitting light radiation, a spectrum analyzer, a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, characterized in that this layer is no more than λ / 2 thick , is located between the light source and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wave front wave, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, and also containing a periodic photocell system with input windows located behind the reflecting mirror, while the interferometer is additionally equipped with a screen , limiting the size of the entrance windows of the aforementioned photocells mounted on a periodic system, a thin partially transmissive layer and a reflective mirror are biased relative to the screen, and the periodic system comprising photocells.

4. The interferometer according to claim 3, characterized in that the periodic system containing photocells is made in the form of a matrix periodic system and is installed with the possibility of its rotation along the optical axis of the interferometer.

5. A spectrometric method based on recording a system of interference fringes of a standing light wave by means of a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, characterized in that this layer, with a thickness of not more than λ / 2, is located between the light radiation source and a reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wavefront of the light wave, λ is the light wavelength, d is the inter of interference bands, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, while the registration of the said system of interference bands of a standing light wave with period d is carried out in the form of a spatial frequency signal by projecting an image of the said system onto a periodic system with photocells arranged with a period p in a row and with the size b of the input window of these photocells in the same row, while the photocells have two parallel rows with a shift the mentioned photocells of one row relative to another by half a period p, the size b of the input windows of these photocells is set no more than half a period p, and the electrical signals received from the photocells are recorded depending on the location of these photocells in the periodic system and analyzed.

6. An interferometer containing an optically conjugated light source, a reflecting mirror made partially transmitting light radiation, a spectrum analyzer, a thin partially transmitting layer scattering or absorbing the energy of an electric field of a standing light wave, characterized in that this layer is no more than λ / 2 thick , is located between the light source and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wave front wave, λ is the length of the light wave, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, the interferometer also contains a periodic system with photocells that are arranged with a period p in a row and with a size b of the input window of these photocells in the same row, placed behind the reflecting mirror, a screen limiting the size b of the input windows of the photocells mounted on the periodic system, and the periodic system is made in the form of two parallel GOVERNMENTAL series photovoltaic solar cells with a shift of one row towards the other by half a period p.