SU1376717A1

SU1376717A1 - Infrared spectrometer

Info

Publication number: SU1376717A1
Application number: SU864021240A
Authority: SU
Inventors: Н.С. Казак; А.С. Лугина; Е.М. Миклавская; А.В. Надененко; В.К. Павленко; Ю.А. Санников
Original assignee: Институт физики АН БССР
Priority date: 1986-01-02
Filing date: 1986-01-02
Publication date: 1991-02-23

Abstract

Изобретение относитс к устрой- .ствам дл получени и регистрации спектра и может HcnojibsoBaTbCH в прикладной спектроскопии. Цель, изобре тени - увеличение дисперсии. Спект- .рометр содержит нелинейный преобра зователь частоты, выполненный в, виде двух нелинейных кристаллов 1 и 2, лазер 3 опорного излучени , систему формировани и совмещени пучков исследуемого ИК и опорного излучений, сос- то рдую из коллиматороп 4 и 5, полупрозрачной пластины 6 и объектива 7, сменный светофильтр В, щель 9, панорамный приемник, включающий оптический фильтр to, объектив 11 и свето- чувствительньц слой 12. Благодар конструктивным особенност м нелинейного преобразовател частоты ИК-излучение каждой длины волны преобразуетс в излучение на суммарной частоте в двух направлени х, симметричных относительно оси спектрометра. Фильтр 8 . служит дл вьщелени излучени одной длины волны - либо А АО либо Ok , где фазовосогласованное преобразование , с п.пиной волны о происходит ь направлении оси спектрометра, 2 ил.The invention relates to devices for obtaining and recording the spectrum and can HcnojibsoBaTbCH in applied spectroscopy. The purpose of the shadow image is to increase the dispersion. The spectrometer contains a nonlinear frequency converter, made in the form of two nonlinear crystals 1 and 2, a reference laser 3, a system for forming and combining the beams of the IR and reference radiation under study, composed of collimatorop 4 and 5, of a translucent plate 6 and lens 7, replaceable light filter B, slit 9, panoramic receiver, which includes an optical filter to, lens 11, and a light-sensitive layer 12. Due to the design features of a non-linear frequency converter, infrared radiation of each wavelength are the radiation at the sum frequency in two directions which are symmetrical with respect to the spectrometer axis. Filter 8. serves to allocate radiation of a single wavelength — either A AO or Ok, where the phase-matched transformation occurs, with a flat wave, about the direction of the axis of the spectrometer, 2 or more.

Description

05 4105 41

Изобретение относитс к устройствам дл получени и регистрации спектра и может использоватьс в прикладной спектроскопии.The invention relates to devices for obtaining and recording a spectrum and can be used in applied spectroscopy.

Целью изобретени вл етс увеличение дисперсии.The aim of the invention is to increase the dispersion.

На фиг. 1 приведена оптическа схема спектрометра; на.фиг. 2 нелинейный преобразователь частот. FIG. Figure 1 shows the optical layout of the spectrometer; on. 2 non-linear frequency converter.

Инфракрасный спектрометр содержит нелинейный преобразователь частоты, выполненный в, виде двух нелинейньк кристаллов 1 и 2, лазер 3 опорного излучени , систему формировани и сов мещени пучков исследуемого ИК и опорного излучений, состо щую из -коллиматоров 4 и 5, полупрозрачной пластины 6 и объектива 7, сменный светофильтр 8 с длинами волн А : |Q или 0, где АО - длина волны исследуемого ИК излучени , щель 9, размещенную в фокусе объектива 7, панорамный приемник, включающий оптический фильт 10, объектив 11 и светочувствитель- ный Слой 12.The infrared spectrometer contains a nonlinear frequency converter, made in the form of two nonlinear crystals 1 and 2, laser 3 of the reference radiation, a system for forming and combining the beams of the IR and reference radiation under study, consisting of - collimators 4 and 5, the translucent plate 6 and the objective 7 , a replaceable light filter 8 with wavelengths A: | Q or 0, where AO is the wavelength of the IR radiation under study, a slit 9 placed in the focus of the lens 7, a panoramic receiver including an optical filter 10, a lens 11 and the photosensitive Layer 12.

Устройство работает следукщим об- ,разом.The device works as follows.

Исследуемое ИК-излучение и опорное излучение коллимируютс кОллима- торами 4 и 5 соответственно и свод т с в пространстве с помощью полупрозрачной пластины 6. С помощью объек- тива 7 и щели 9 формируетс расход щийс пучок в нелинейном преобразова теле частоты, где осуществл етс нелинейное преобразование исследуемого ИК-излучени в излучение на сум- марной частоте. Спектр исследуемого .ИК-излучени определ етс по углово- . му распределению преобразованного излучени , зарегистрированному панорамным приемником преобразованного излучени . Благодар конструктивным особенност м нелинейного преобразо- вател частоты ИК-излучение каждой длины волны, за исключением 9(, преобразуетс в излучение на суммарной частоте в двух направлени х а и Ь, симметричных относительно оси спект- рометра (см. фиг. 2). Поскольку дл направлени а б, с 0 0° , то в этом направлении в кристалле 1 прО1|сходит фаэосогласованное преобразование ИК- иэлучени с длиной волны у,, а в кристалле 2-е длиной волны 7, причем . Аналогична ситуаци имеет место в направлении Ь, вдоль которого 8 кристалле 1 происходитThe infrared radiation and the reference radiation under study are collimated by Celliators 4 and 5, respectively, and reduced in space with a translucent plate 6. Using a lens 7 and a slit 9, a diverging beam is formed in a nonlinear frequency body, where the nonlinear conversion of the investigated infrared radiation into radiation at the total frequency. The spectrum of the studied .IR radiation is determined by the angle. the distribution of the converted radiation recorded by the panoramic receiver of the converted radiation. Due to the design features of the nonlinear frequency converter, the infrared radiation of each wavelength, except for 9 (, is converted into radiation at the sum frequency in two directions a and b, symmetrical about the axis of the spectrometer (see Fig. 2). Since for the direction of a b, c 0 0 °, then in this direction in the crystal 1 prO1 | converts the phase-consistent conversion of IR and emission with a wavelength y ,, and in the crystal the 2nd wavelength 7, and a similar situation takes place in the direction b along which 8 crystal 1 occurs

фазосогласованное преобразование ИК- излучени с. длиной волны 7, причем , и кристалле 2-е длиной волны 7k , причём Ti . Дл исключени этой неоднозначности служит фильтр 8 с длинами волн f( или ., соответственно, при этом в направлени х а и Ь преобразуетс излучение с длиной волны, равной либо , либо Aj .phase-matched conversion of infrared radiation wavelength 7, moreover, and the crystal 2nd wavelength 7k, and Ti. To eliminate this ambiguity, a filter 8 with wavelengths f (or., Respectively, is used; in this case, radiation with a wavelength equal to either or Aj is transformed in directions a and b.

Дисперси данного инфракрасного спетрометра в. 2 раза вьппе дисперсии прототипа, поскольку дл каждой длины волныDispersion of this infrared spectrometer c. 2 times the prototype dispersion, since for each wavelength

oi; 2/&-0,/,oi; 2 / & - 0, /,

Пример. Нелинейный преобразователь выполнен из LiNbOj в виде двух кристаллов 1 и 2, вырезанных под углом к оптической оси, а в качестве лазера 3 использован лазер на IAG:Nde 1,06(U . При этом при комнатной температуре в направлении оси спектрометра осуществл етс фазосогласованное преобразование Л, 2.лд. Одновременно преобразуетс ИК-йзлу- чение с длинами волн в диапазоне 1,8-2 МИЛИ 2-2,5 |u при .использовании фильтра 8.Example. The nonlinear converter is made of LiNbOj in the form of two crystals 1 and 2, cut at an angle to the optical axis, and an IAG: Nde 1.06 laser (U) is used as the laser 3. In this case, at room temperature, the phase-coordinated L, 2.dd At the same time, infrared radiation with wavelengths in the range of 1.8-2 MILES 2-2.5 | u is converted using filter 8.

Фильтр 8 состоит из 17 чередующихс слоев из TiO и SiO, с различными толщинами слоев.Filter 8 consists of 17 alternating layers of TiO and SiO, with different layer thicknesses.

Разрешающа способность спектро- . метра /& А 10 .Resolution Spectro-. meter / & A 10

При апотности мощности опорного излучени .на щели 0,1 МВт/см эффективность смещени частот в кристалле LiNbО3 длиной 4 см измен етс от 35 до 12% При изменении углового распределени излучени за щелью посредством варьировани ширины щели.With a peak radiation power of 0.1 MW / cm, the efficiency of frequency shift in a LiNbO3 crystal with a length of 4 cm varies from 35 to 12%. When the angular distribution of radiation behind the slit is changed by varying the slit width.

Ф о р мула изобретени .F o r mula of the invention.

Инфракрасный спектрометр, содержащий оптически св занные лазер опорного излучени , нелинейный преобразователь частоты, систему формировани и совмещени пучков исследуемого ИК- излучени и опорного излучени в нелинейном преобразователе частоты и панорамный приемник преобразованного излучени , отличающийс. тем, что, с целью увеличени дисперсии спектрометра, нелинейный преобразователь частоты выполнен в виде двух нелинейных кристаллов, расположенных последовательно по ходу излучени так, что их оптические оси лежат в оДной плоскости с осью спектрометра , образуют с ней углы бр, соотт ветствующие фаэосогласованному преобразованию исследуемого излучени с длиной волны 7i , и повернуты другAn infrared spectrometer containing optically coupled reference laser, a non-linear frequency converter, a system for generating and combining the beams of the IR-radiation under study and the reference radiation in a non-linear frequency converter and a panoramic receiver of the converted radiation, which is different. In order to increase the dispersion of the spectrometer, the nonlinear frequency converter is made in the form of two nonlinear crystals arranged in series along the radiation path so that their optical axes lie in the same plane with the axis of the spectrometer, form angles with it corresponding to the phase-consistent transformation of the studied radiation with a wavelength of 7i, and rotated each

относительно друга на угол 180°-29 перед нелинейным преобразователемrelative to each other at an angle of 180 ° -29 in front of the non-linear transducer

а but

10ten

частоты на пути исследуемого излучени установлен сменный фильтр с дли-- нами волн 91 ь 71(5 и X Tig соответственно , .а между системой формировани и совмещени пучков исследуемого и рпор ного излучений и нелинейным преобразователем установлена щель, перпендикул рна главной плоскости преобразовател .the frequencies in the path of the radiation under study are fitted with a replaceable filter with wavelengths of 91 71 71 (5 and X Tig, respectively. And a slot perpendicular to the main plane of the converter is installed between the system of formation and alignment of the beams of the studied and horny radiation and the nonlinear converter.

10 fii Л10 fii L

Claims

Claim.

An infrared spectrometer comprising an optically coupled reference radiation laser, a nonlinear frequency converter, a system for generating and combining the beams of the studied IR radiation and reference radiation in a nonlinear frequency converter, and a panoramic converted radiation receiver, characterized in that, in order to increase the dispersion of the spectrometer, the nonlinear frequency converter is made in in the form of two nonlinear crystals located sequentially along the radiation so that their optical axes lie in the same plane minute with the spectrometer axis form angles with it (E _p, soott sponding phase matched transformation investigated radiation with a wavelength Ά _β, and rotated relative to each other by an angle 18ϋ ° -2θ _β, before the nonlinear frequency converter jq investigated radiation path a replaceable filter with wavelengths λ λ b and <9ι _0, respectively, and a gap is established between the system for generating and combining the beams of the investigated and horn radiation and the nonlinear transducer, perpendicular to the main plane of the transducer.