SU1139976A1 - Пол риметр - Google Patents

Abstract

1. ПОЛЯРИМЕТР, содержащий осветительную часть, в состав которой вход т источник излучени  и пол ризатор , регистрирующую часть, в состав которой вход т последовательно расположенные по ходу луча четвертьволнова  пластина, пол ризатор и фотоприемники и подключенный к Фотоприемникам блок обработки информации, содержащий сумматор и подключенный к нему фазометр, отличающийс   тем, что, с целью повьопени  надежности , точности и быстродействи , в осветительную часть после источника излучени  дополнительно введены последовательно расположенные по хо ду луча модул тор с подключенным к нему генератором и светоделитель, образующий второй канал, идентичный первому, причем пол ризатор в каждом KaHajie излучени  выполнен линейным, в регистрирующей части в каждом канале пол ризатор выполнен двулучепреломп ющим , в блок обработки информа о ции дополнительно введены два диффе (Л ренциальных усилител , каждый из которых подключен к выходам двух фотоприемников каждого канала, при зтом выходы дифференциальных усилителей подключены к су а4атору, а фазометр к генератору. &9 Ф

Description

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению, а именно к пол риметрическим приборам дл  ис следовани  двулучепреломлени  и напр жений в прозрачных объектах. Известны пол риметры, предназна- чанные дл  измерени  азимута главных направлени  и разности хода, состо щие из осветительной части, содержащей источник излучени  и пол ризатор, и регистрирующей части, содержащей устройство вращени  плос кости пол ризащ1И, фотоприемное устройство и фазометр. Оптические каналы измерени  разности хода и азимута главных направлений совмеще ны. Электронные каналы раздел ютс  после фотоприемного устройства. При работе пол ризатора устройство вращени  плоскости пол ризации, например вращающийс  пол ризатор, модулирует световой пучок по интенсивности так, что амплитуда перемен ного сигнала на выходе фотоприемног устройства несет информацию о разности хода, а его фаза - об азимуте главных направлений СОНаиболее близким к предлагаемому  вл етс  пол риметр, содержащий осв тительную часть, в состав которой вход т источник излучени  и пол ризатор , регистрирующую часть, в состав которой вход т последовательно расположенные по ходу луча четверть волнова  пластина, пол ризатор и фо топриемники, и подключенный к фотоприемникам блок обработки информаци содержащий сумматрр и подключенный к нему фазометр С2 3. Недостатками данного устройства  вл ютс  низкие надежность, точност и быстродействие. Цель изобретени  - повышение надежности , точности и быстродействи  Поставленна  цель достигаетс  тем, что,-В пол риметр, содержащий осветительную часть, в состав которой вход т источник излучени  и пол ризатор , регистрирукщую часть, в состав которой вход т последовательно расположенные по ходу луча четвертьволнова  пластина, пол ризатор и фотоприемники и подключенный к фотоприемникам блок обработки информации, содержащий сумматор и подключенный к нему фазометр, в осветительную часть после источника излучени  дополнительно введены последовательно расположенные по ходу луча модул тор с подключенным к нему генератором и светоделитель , образующий, второй канал,идентичньй первому, причем пол ризатор в каждом канале излучени  вьтолнен линейным, в регистрирующей части в каждом канале пол ризатор выполнен двулучепреломл ющим, в блок обработки информации дополнительно введены два дифференциальных усилител , каждый из которых подключен к выходам двух фотоприемников каждого канала, при этом выходы дифференциальных усилителей подключены к сумматору, а фазометр - к генератору. На чертеже приведена принципиальна  схема пол риметра. Пол риметр содержит осветительную часть, состо щую из источника излучени  1, модул тора 2, подключенного к генератору 3, светоделител  4, пол ризаторов 5 и 6, держател  исследуемого объекта 7, регистрирующую часть, в которую вход т четвертьволновые пластинки 8 и 9, пол ризационные призмы, например призмы ВоллаСтона 10 и 11, фотоприемные устройства 12-15, дифференциальные усилители 16 и 17, суммаг тор 18 и фазометр 19. Пол риметр работает следующим образом. Излучение источника 1 модулируетс  по интенсивности модул тором 2 с частотой ы, задаваемой генератором 3, Светоделитель 4, состо щий, например, из светоделительного куба и поворотного зеркала, раздел ет излучение на два независимых пучка одинаковой интенсивности. Линейные пол ризаторы 5 и 6 имеют посто нные и несовпадающие азимуты dg и аС, например 0°, . Таким образом , исследуемый объект освещаетс  двум  пучками с различной пол ризацией , в отличие от прототипа и известных , что исключает устройство вращени  плоскости пол ризации. Состо ни  пол ризации каждого пучка излучени  после прохождени  исследуемой области объекта в общем случае эллиптические . Четвертьволновые пластинки 8 и 9 и пол ризационные призмы, например призмы Волластона 10 и 11, устанавливают со следующими посто нными азимутами, соответственно: впервом пучке of-j , о(.

3,1

во втором пучке °(° 90 Азимуты во втором пучке отличаютс  на соответствующих азимутов в первом пучке. Пол ризационна  призма, в частности призма Волластона , раздел ет падающий на нее пучок излучени  произвольной пол ризации на два линейно-пол ризованных пучка. Азимут плоскости пол ризации одного из выход щих пучков совпадает с азимутом пол ризационной призмы, а другого отличаетс  на 90.

Интенсивность пучка, падаюцего на фотоприемное устройство 14. имеет амплитуду

I,, (1+sin 2oisind) ; где Е М М MEj - вектор Джонса излучени , падающего на фотоприемJ . ное устройство 14 . Ej Eotoj - вектор Джонса излучени  после пол ризатора 5; М,Мо и М - соответственно матрицы Джонса исследуемого объекта,

четвертьволновой пластинки 9 и пол ризатора с азимутом Wi справедливы следующие выражени 

ttos.(f/2 cos 2oL 5 Stn (/2 sin 2(i cos cfli-isin сЛ/2 cosotj

MO М i .

где « - разность хода исследуемого

участка объекта; 0 - азимут главных направлений; А - коэффициент пропорциональности .

Аналогично получаем амплитуды интенсивностей пучков, падающих на фотоприемные устройства 12, 13 и 15

(1+00520 sin «Л) J,(l-cos2o.) (1-Sin2Gtsin)

Сигналы с фотоприемных уст- ройств 12 и 13 взаимно вычитаютс  и усиливаютс  дифференциальным усилителем 16, на выходе которого будет сигнал

V kА COS 2ot Sin сЛces tu ,

39976Л

где к - коэффициент пропорциональности .

Аналогично на выходе дифференциального усилител  17 получаем 5

V КА sin icL cAoos«o t

Сигналы и V, складываютс  в сумматоре 18, причем предварительно фаза сигнала V,-, увеличиваетс 

на 90 фазовращателем, вход щим в сумматор . На выходе сумматора будет сигнал, пропорциональный следующему

.5incAco5(u))

Амплитуда выходного сигнала сумматора несет информацию о разности хода. Фаза этого сигнала измер етс 

фазометром 19, на который подаетс  опорный сигнал с генератора 3, на выходе фазометра получает сигнал, пропорилональный азимуту главных направлений .

Возможен вариант устройства, когда регистрируютс  непосредственно сигналы , и , несущие всю информацию об i и cf. Этот вариант осуществлен на практике. Были использованы следующие элементы: 1 - лазер ЛГ-52-2, 2 - МЛ-4, 3 - генератор Г5-ЗВ, 4 - расщепитель, состо щий из светоделительного куба ЮхЮхЮьп и алюминиевого зеркала, 5,6- приз-

мы Глана-Томпсона 15x15x10 мм, 8, 9 - четветьволновые пластины из слюды, 10, 11 - плазмь Волластона из исландского) штапа 15x15x15 мм, 12-15 - фотодиоды ФД-9, 16, 17 дифференциальные усилители типа У-2.

Выполнение пол ризационных устройств - пол ризаторов, четвертьволновых пластин и призм Волластона неподвижными с посто нными азимута

позвол ет стабилизировать положение плоскости пол ризации света относительно исследуемого объекта и тем самым повысить точность измерени  азимута главных направлений

и разности хода до 1 угловой минуты (в приведенном примере). Надежность и быстродействие пол риметра повьппаетс  за счет отсутстви  вращающихс  частей. Факторами, огра-

ничивающими быстродействие,  вл ютс  характеристики модул тора, фотоприемников и усилителей. В приведенном примере быстродействие составл ет не хуже 10 мкс против.1 мс в прототипе. Технические преимущества изобретени  в сравнении с базовым объектом , предназначенным дл  измерени  азимутА главных направлений и разности хода, заключаютс  в том, что за счет образовани  второго пучка излучени  с исходной пол ризацией света, не совпадающей с пол ризацие света в первом пучке излучени , пол риметр не содержит вращающегос  пол ризационного устройства - полуволновой пластины, отсутствуют кине матические св зи дл  изменени  азимута четвертьволновой пластины и все азимуты пол ризационных устройств посто нные. Это обеспечивает высокую надежность прибора и точ- , ность измерени  азимута главных направлений и разности хода, а также его быстродействие. Эффект от использовани  изобретени  заключаетс  в улучшении быстродействи  прибора до с и менее, что обеспечивает возможность регистрации быстропротекающих процессов, а также снижает врем  на проведение измерений; достижении точности измерений азимута главных направлений и разности хода не хуже 1 угловой секунды; повышении надежности работы прибора и достоверности получаемых данных.

Claims (1)

1. ПОЛЯРИМЕТР, содержащий осветительную часть, в состав которой входят источник излучения и поляризатор, регистрирующую часть, в состав которой входят последовательно расположенные по ходу луча четвертьволновая пластина, поляризатор и фотоприемники и подключенный к Фото- приемникам блок обработки информации, содержащий сумматор и подключенный к нему фазометр, отличающийс я тем, что, с целью повьппения надежности, точности и быстродействия, в осветительную часть после источника излучения дополнительно введены последовательно расположенные по ходу луча модулятор с подключенным к нему генератором и светоделитель, образующий второй канал, идентичный первому, причем поляризатор в каждом канале излучения выполнен линейным, в регистрирующей части в каждом канале поляризатор выполнен двулучепреломляющим, в блок обработки информации Дополнительно введены два дифференциальных усилителя, каждый из которых подключен к выходам двух фотоприемников каждого канала, при этом выходы дифференциальных усилителей подключены к сумматору, а фазометр к генератору.

SU, 1139976