Устройство для измерения показателя преломления фазовых сред

Устройство для измерения показателя преломления фазовых сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в экспериментальной гидрои газодинамике, теплофизике , физике плазмы и т.д. Целью изобретения является повьшение чувствительности и селективности интерференционных измерений и повьшение качества интерферограмм. Устройство содержит лазер 1 и лазер на красителе , образованный кюветой 2 с красителем , глухим зеркалом 3 и полупрозрачным зеркалом 4, нанесенным на входной светоделительный кубик 5 интерферометра 6. Между лазером 1 и кубиком 5 установлены светоделитель (Л со tN3 СО со ю С5 7/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 N 21/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4048296/31-25 (22) 28. 01. 86 (46) 15.07.87. Бюл. F - 26 (71) Гродненский государственный

: университет (72) Б.А. Барихин, И.С. Зейликович, Н.В. Карнаухов, В.И. Недолугов и Н.M. Спорник (53) 535 ° 24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1103122, кл. G 01 N 21/45, 1982.

Ковалев П.И., Менде Н.П., Михалев А.Н. Мишин Г.И., Шелудько Ю.В.

Применение интерферометра Маха-Цендера для изучения обтекания движущихся объектов. — В сб. "Оптические методы исследования в баллистическом эксперименте. Л.: Наука, 1979, с. 70-90.

„„SU„„1323926 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ФАЗОВЫХ СРЕД (57) Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в экспериментальной гидро- и газодинамике, теплофизике, физике плазмы и т.д. Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности интерференционных измерений и повышение качества интерферограмм. Устройство содержит лазер f и лазер на красите-. ле, образованный кюветой 2 с красителем, глухим зеркалом 3 и полупрозрачным зеркалом 4, нанесенным на входной светоделительный кубик 5 интерферометра 6. Между лазером 1 и влены светоделительная клиновая пластина 7, ориентированная под углом 45 к лучу лазера

1, поворотное зеркало 8, установлен ное параллельно пластине 7, и полуволновая пластина 9, ориентированная перпендикулярно лучу лазера 1.

На выходе интерферометра 6 установлены регистраторы 10, 11, перед которыми помещены анализаторы 12, 13.

Часть излучения лазера 1, отраженная от элементов 7 и 8, осуществляет накачку лазера на кристалле. Из13239?6 лучение обоих лазеров синхронизировано по времени и имеет одинаковую поляризацию. Часть излучения лазера

1, прошедшее через пластины 7 и 9, поворачивает свою плоскость поляризации на 90 и попадает на кубик 5

После кубика излучение обоих лазеров проходит через интерферометр и делится на два кaíàëà, в каждом иэ которых проходит через анализаторы 12 и 13, скрещенные друг с другом под углом

90 . 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в экспериментальной гидро- и газодинамике, теплофизике, физике плазмы и т.д. 5

Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности интерференционных измерений и качества.интерферограмм быстроизменяющихся фазовых объектов, имеющих fQ сильные неоднородности (большие скорости нарастания разности:хода), таких, например, как плазма, возникающая при фокусировании мощного лазер ного излучения в газах или на поверх- 15 ности твердых мишеней, а также снятие ограничений в выооре оптической схемы интерферометра и упрощение конструкции и приемов работы с устройством преломления фазовых сред, 20 содержащим когерентный источник света, интерферометр, включающий входной и выходной светоделительные кубики и зеркала, и два регистратора.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из лазера 1, используемого в качестве когерентного источника света, перестраиваемого лазера. на растворе органического 30 красителя, оптическая ось которого составляет угол 90 с оптической о осью лазера 1, используемого в качестве второго когерентного источни— ка света и образованного кюветой 2 35 с раствором органического красителя .и двумя зеркалами глухим 3 и полупрозрачным 4, нанесенным на обращен2 ную в кювете 2 грань входного светоделительного кубика 5 интерферометра 6, причем излучение лазера 1 совпадает с максимумом полосы поглощения красителя. Между лазером 1 и входным светоделительным кубиком 5 установлены светоделительная клиновая пластина 7, ориентированная под о углом 45 к лучу лазера 1, поворотное зеркало 8, установленное параллельно светоделительной клиновой пластине 7 и полуволновая пластина

9, ориентированная перпендикулярно лучу лазера 1. На выходе интерферометра 6 установлены регистраторы

10 и 11,перед которыми помещены анализаторы 12 и 13 поляризации.

Устройство работает следующим образом.

Часть излучения импульсного лазера 1, отраженная от светоделительной клиновой пластины 7 и поворотного зеркала 8, осуществляет накачку лазера на красителе, состоящего иэ кюветы 2 с раствором органического красителя, глухого зеркала и полупрозрачного зеркала 4, нанесенного на обращенную к кювете с красителем гра.нь входного светоделительного кубика 5 интерферометра 6. При этом излучение обоих лазеров оказывается синхронизированным по времени и имеет одинаковую поляризацию. Часть излучения импульсного лазера 1, прошедшая через светоделительную клиновую пластину 7 и через полуволновую пластину 9, поворачивает свою плоскость поляризации на 90 и попадает томатически обеспечивает синхронизацию обоих зондирующих излучений, что упрощает конструкцию предлагаемого устройства, а автоматическая одновременная регистрация интерферограмм в свете обоих источников зондирующего излучения повышает точность интерференционных измерений, особенно при исследовании быстродвижущихся и быстроиэменяющихся объектов, Выходное зеркало лазера на красителе, нанесенное на одну иэ граней

3 13239 на входной светоделительный кубик 5 интерферометра 6. После входного светоделительного кубика 5 излучение обоих лазеров, имеющее взаимно перпендикулярную поляризацию, проходит через оптическую схему интерферометра 6 и делится выходным светоделителем интерферометра на два канала.

В каждом из каналов излучение про-10 ходит через анализаторы 12 и 13, представляющие собой поляризаторы, скрещенные друг с другом под углом

90, причем оптическая ось одного из поляризаторов совпадает с плоскостью 15 поляризации одного из зондирующих излучений. Таким образом, анализаторы 12 и 13 осуществляют селекцию зондирующего лазерного излучения по поляризации и на регистраторы 10 20 и 11, расположенные за анализаторами, попадает излучение только одного из зондирующих источников света. Каждый из регистраторов 10 и 11 осуществляет запись интерференционной кар— тины исследуемого объекта только в свете одного из зондирующих излучений.

Поляризация излучения лазера на красителе с лазерной накачкой иден- 30 тична поляризация возбуждающего лазерного излучения. Проходя через полуволновую пластину, плоскость поляризации излучения первого лазера поворачивае-.ñÿ на 90 . Таким образом, через оптическую схему интер ферометра проходят два, имеющая," взаимно перпендикулярную поляриза-. цию, зондирующих излучения.

Селекция излучения при одновре- 40 менной регистрации интерферограмм в свете обоих зондирующих излучений осуществляется анализаторами поляризации излучения, скрещенными друг с другом под углом 90 . Селекция по 45 поляризации зондирующего излучения обеспечивает надежную регистрацию интерферограмм: на каждой из длин волн при плавной перестройке в широких пределах длины волны одного иэ 50 зондирующих излучений.

Кроме того, использование лазеров в качестве источников зондирующего излучения существенно повышает как пространственную, так и временную 55 когерентность зондирующего излучения, что значительно расширяет функциональные возможности предлагаемого

26 4 устройства при выборе конкретной оптической схемы интерферометра.

Длительность измерения лазера на красителе определяется длительностью накачивающего излучения и составляет 10-30 нс. Уменьшение длительности зондирующего излучения увеличивает контраст интерференционных полос при регистрации быстродвижущихся или быстроизменяющихся объектов, т.е. повышает качество зарегистрированных голограмм и расширяет круг исследуемых объектов. Перестройка длины волны излучения лазера на красителе является плавной, так как коэффициент потерь резонатора лазера с дисперсионными элементами является аналитической функцией от длины волны. Плавная перестройка длины волны зондирующего излучения позволяет сколь угодно близко приблизиться к резонансной линии одной из атом-ных или ионных компонент исследуемой неоднородности. На длине волны, близкой к линии поглощения, рефракция исследуемой компоненты может значительно превышать рефракцию других компонент исследуемой неоднородности. Это позволяет изучить пространственное распределение данной компоненты без искажающего влияния остальных. Таким образом, плавная перестройка длины волны зондирующего излучения повышает чувствительность и селективность интерференционного метода по определению пространственного распределения концентрации тяжелых частиц, находящихся в определенном атомном состоянии в исследуемой неоднородности (ударной волне, пламени, газовом потоке, горячей плазме и т.п.).

Накачка лазера на красителе частью излучения второго лазера ав1323

I входного светоделительного кубика, облегчает юстировку интерферометра и упрощает конструкцию устройства.

Формула и з о б р е т е н и я

Составитель С.Голубев

Техред А.Кравчук

Корректор С.Шекмар

Редактор А.Лежнина

Заказ 2957/47

Тираж 776 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Селекция зондирующих излучений с помощью фотоматериалов различной спектральной чувствительности и светофильтров при одновременной регистрации интерферограмм крайне затруднена при плавной перестройке длины 1О одного из зондирующих излучений.

Селекция же зондирующих излучений по поляризации с помощью полуволновой пластины и анализаторов поляризации, скрещенных друг с другом под углом 15

90, нечувствительна к плавной перестройке длины волны одного из зондирующих излучений и позволяет получать интерферограммы высокого качества по всей области перестройки. 2П

Устройство для измерения показа- 2> теля преломления фазовых сред, содержащее когерентный источник света, интерферометр, включающий входной и выходной светоделительные кубики и два зеркала,„ и регистраторы, о т- 30 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и селективности интерференционных изме9?6 6 рений путем улучшения качества ийтерферограмм, в устройство дополнительно введены дополнительно зеркало, светоцелительная клиновая пластина, полуволновая пластина, два анализатора и лазер на красителе, содержащий кювету с раствором органического красителя, установленный симметрично когерентному источнику света относительно входного светоделительного кубика, при этом выходное полупрозрачное зеркало лазера нанесено на противолежащую кювете с красителем грань входного светоделительного кубика, светоделительная клиновая и полуволновая пластины .установлены между когерентным источником света и входным светоделительным кубиком интерферометра последовательно по ходу света когерентного источника, дополнительное зеркало установлено по ходу отраженного от светоделительной клиновой пластины света и оптически связано с кюветой лазера на красителе, при этом анализаторы установлены с взаимно ортогональным направлением оптических осей между выходным светоделительным кубиком и регистраторами, причем оптическая ось одного из анализаторов совпадает с плоскостью поляризации излучения когерентного источника света или лазера.