SU759919A1 - Поляриметр i - Google Patents

Description

Изобретение относится к оптико-механическим приборам для измерения двойного лучепреломления, а более конкретно к приборам для измерений направления оптических осей и оптической разности фаз в механически натруженных объектах.

Известен визуальный поляриметр КСП-7. [1] для измерения оптической разности фаз мето· дом Сенармона. Прибор имеет установленные последовательно Поляризатор, объект, четвертьволновую пластинку и анализатор.

Недостатками прибора являются невысокая точность и большая трудоемкость измерений.

Наиболее близким техническим решением является фотоэлектрический поляриметр [2], содержащий установленные последовательно поляризатор, модулятор Фарадея, четвертьволновую планстинку, второй модулятор Фарадея, анализатор, сканирующее устройство, диафрагму, фотоприемник и регистратор гашения света. Устройство позволяет уменьшить трудоемкость и повысить точность определения максимального гашения света, однако, при измерениях направления оптических осей в каждой

2

точке объекта требуется синхронный разворот элементов оптики, именно от нулевого положения до момента максимального гашения света, что требует сложной кинематики, а следователь но, длительного цикла измерений и приводит к потере точности измерений искомых параметров.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение конструкции поляриметра.

Указанная цель достигается за счет того, что в поляриметре, имеющем устройство для получения плоскополяризованного света, датчики положения вращающейся плоскости поляриза·

,5 ции света, четвертьволновую пластинку, модулятор Фарадея, анализатор, сканирукнцее устройство, и фотоприемник, анализатор связан со сканирующим устройством и установлен с возможностью расположения плоскости про₂₀ пускания под углом 45° к "быстрой” оси четвертьволновой пластинки - в одном положении, и под прямым углом - в другом.

На фиг. 1 показана структурная схема поляриметра; на фиг. 2 — сфера Пуанкаре, иллю759919'

стрируюшая принцип работы поляриметра/ на фиг. 3 - показаны формы сигналов фотоприемника, установленного за анализатором.

Поляриметр содержит устройство для получения плоскополяризованного света с вращаю- $ щейся плоскостью поляризации, например, в виде источника света 1 (фиг.. 1) и поляризатора 2, связанного с двигателем 3, а также четвертьволновую пластинку 4, объект 5, датчик перемещения 6, модулятор Фарадея 7, ю анализатор 8 и фотоприемник 9. Диск анализатора 8 с помощью связи 10 синхронно связан с диском четвертьволновой пластинки 4. Анализатор 8 связан дополнительно с поворотным устройством 11 дискретного действия, напри- ₁₅ мер, в виде оправки с упорами и электромагнита, таким образом, что в одном положений поворотного устройства 11 плоскость пропускания анализатора 8, составляет угол 45°с "быстрой” осью четвертьволновой пластин- ₂θ ки 4, а в другом — прямой угол. Поляриметр снабжен датчиками. Датчик положения поляризатора 2 относительно осей координат состоит из неподвижных поляризатора 12 и фотоприемника 13. Датчик положения поляри- ₂₅ затора 2 относительно пластинки 4 состоит из подвижного поляризатора 14, выполненного в виде поляроида с отверстием в центре, связанного с пластинкой 4, и фото приемника

15. Поворотное устройство 11 анализатора 8 электрически связано с переключающим устрой-’ ством 16, которое .соединено с датчиком перемещения 6 объекта 5. Фотоприемник 9 включен в цепь следящий системы с фильтром 17, детектором 18, фильтром 19, усилителем 20 ₃₅

и двигателем 21, связанным с элементами 8, 4, 14. Поляриметр снабжен цифровым фазометром 22 й печатающим устройством 23/ 'связанным с датчиком перемещения 6. Переключающее устройство 16 имеет свои контакты 24, 25, в цепях модулятора 7 Фарадея и поворотного катализатора, контакты 26, 27 в цепях усилителя 20 и контакты 28, 29 во входных цепях фазометра 22,

Поляриметр работает следующим образом.

Свет от источника 1 (фиг. 1) Проходит через вращающийся с частотой IV поляризатор 2 и становится линейно поляризованным, что на сфере Пуанкаре (фиг. 2) можно отобразить точками экватора, например, аДв и т.д. Фаза положения поляризатора 2 (фиг. 1) относитель- ⁵⁰ но осей координат пропорциональна фазе сигнала фотоприемника 13, а относительно пластинки 4 - фазе сигнала фотоприемника 15. После поляризатора 2 свет проходит через четвертьволновую пластинку 4, исследуемую точку ⁵⁵ объекта 5, модулятор Фарадея 7, анализатор 8 и воспринимается фотоприемником 9. Четвертьволновая пластинка 4 вносит сдвиг фаз между

компонентами поляризованного света "®/2 и производит преобразование состояний поляризаций таким образом, что азимут преимущественной поляризации совпадает с направлением осей пластинки 4, например, точки г, д на сфере (фиг. 2), а величина разности фаз зависит от угла поворота поляризатора 2 и циклически меняется от нуля до 21Г радиан с частотой 2 (V . На сфере (фиг. 2) это соответствует точкам большого меридиана, например, е, ж, з и т.д.

В исходном состоянии устройство .16 выключено, контакты 24, 25,,26 и 28 замкнуты а 28 и 29 - разомкнуть!. В этом положении плоскость пропускания анализатора 8, составляет 45° с "быстрой” осью пластинки 4, что соответствует точке и на фиг. 2, модулятор Фарадея 7 возбуждается током частоты й , а цепь следящей системы с фотоприемником 9 и двигателем 21 замкнута.

Если объект 5 в ' исследуемой точке имеет направление "быстрой” оси ф , соответствующее, например, точке 10 на сфере (фиг. 2), то мгновенные состояния поляризации после четвертьволновой пластинки, представленные то точками сферы е, ж, з и т.д. будут преобразованы в новые мгновенные состояния поляризации, которые на сфере отображены, например, траекторией с точками л, м, н и т.д. Циклическое . с частотой 2 (£> приближение точек новой траектории к точке и и удаление от нее вызывает изменение интенсивности света на фотоприемнике 9. Одновременно модулятор Фарадея. 7 дополнительно с частотой 5?.. поворачивает эллипс поляризации каждого мгновенного состояния поляризации. Переменная составляющая частоты 2ц> сигнала фотоприемника 9 оказывается дополнительно· модулированной по амплитуде с частотой Й (фиг. За). Сигнал фогоприемника 9 (фиг. 1) фильтруется фильтром 17, детектируется детектором 18, сглаживается в виде переменной составляющей частоты Й. (фит. 3,6) подается на вход усилителя 20, а далее - на реверсивный двигатель 21 (фиг. 1), который поворачивает элементы 8, 4, 14. Величина поворота элементов 8, 4, 14 пропорциональна сдвигу фаз между сигналами фотоприемников 13, 15, что измеряется и индицируется цифровым фазометром 22. В момент достижения нулевого значения сигнала на выходе усилителя 20 показания фазометра 22, отображающие измеренное направление У осей объекта 5, печатаются устройством 23. При этом устройство 16 размыкает контакты 24, 25, 26, 28 и замыкает контакты 28, 27, отключаются модулятор 7 и двигатель 2.1, анализатор 8 с помощью поворотного устройства 11 переводится в положение, когда его пропускание составляет прямой угол

759919

с "быстрой” осью четвертьволновой пластинки 4 (см. точку д на фиг. 2), а к входу цифро вого фазометра 22 вместо фотоприемника 13 подключается фотоприемник 9. Значение искомой оптической разности фаз объекта 5, пропорциональное сдвигу фаз между сигналами фотоприемников 9 и 15, измеряется и индуцируется фазометром 22 и печатается с устройством 23. По окончании печати ответный сигнал устройства 23 переводит устройство 16 в исходное состояние, происходит смена исследуемой точки объекта 5 и после ответного сигнала датчика перемещения 6 цикл измерений повторяется.

Благодаря быстрому точному, дискретному переводу анализатора 8 с одного положения в другое и высокой скорости измерения оптической разности фаз, быстродействие поляриметра определяется следящей системой, отслеживающей изменения 9* , ^а конструкция поляриметра не содержит сложной кинематики, отрицательно влияющей на точность измерений.

Claims (1)

1. Формула изобретения ( Поляриметр, содержащий вдоль оптической

   оси устройство для получения плоско поляри зованного свбта, датчики положения' вращаю - .

   $ щейся плоскости поляризации света, четвертьволновую пластинку, модулятор Фарадея, сканирующее устройство, анализатор и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конЮ струкции, анализатор связан со сканирующим устройством и установлен с возможностью расположения плоскости пропускания под углом· 45 к "быстрой” оси четвертьволновой пластинки — в одном положении, и под прямым углом — в другом.