Оптический фазовый фильтр

Оптический фазовый фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в фазовых методах обработки информации. Оптический фазовый фильтр содержит установленные последовательно и оптически связанные входной диспергирующий элемент 1, первую ахроматическую линзовую систему 2, фазосдвигающий элемент 3, установленный в задней фокальной плоскости этой системы и выполненный в виде клина переменной оптической толщины, вторую ахроматическую линзовую систему 4 и выходной элемент 5, осуществляющий обратное диспергирующему преобразование. При этом передняя фокальная плоскость системы 4 оптически сопряжена с задней фокальной плоскостью системы 2 фазовым элементом 3. Благодаря такому выполнению фильтра расширяются его функциональные возможности, поскольку в спектральном разложении, реализуемом на входе элемента 3, для каждой длины волны этот элемент вносит свою наперед заданную задержку фазы, т.е. фильтр обеспечивает фазовое кодирование спектральных частот в их широком интервале. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 G 02 В 27/46

) г (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2i ) 4300356/24-10 (22) 01.09.87 (46) 23. 04.89. Бюл. Р 15 (72) В.В. Лежнев, А.А. Копыпов и А.М. Камелев (53) 535.8 (088.8) (56) Патент РСТ 84/01211, кл . G 01 В 9/02, опублик. 1984.

Сороко Л.М. Основы голографии и когерентной оптики. — M. Наука, 1971, с. 407-409, рис. 6-36. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ФАЗОВЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в фазовых методах обработки информации. Оптический фазовый фильтр содержит установленные последовательно и оптически связанные входной диспергирующий элемент 1, первую ахроматическую линзовую сис„,80„„1474577 A1 тему 2, фазосдвигающнй элемент 3, установленный в задней фокальной плоскости этой системы и выполненный в виде клина переменной оптической толщины, вторую ахроматическую лин зовую систему 4 и выходной элемент

5,осуществляющий обратное диснергирующему преобразование. При этом передняя фокальная плоскость системы 4 оптически сопряжена с задней фокальной плоскостью системы 2 .фаэовым элементом 3. Благодаря такому выполнению фильтра расширяются его функциональные возможности, поскольку в спектральном разложении, реапизуемом на входе элемента 3, для каждой,длины волны этот элемент вносит свою наперед заданную задержку фазы, т.е. фильтр обеспечивает фазовое кодирование спектральных частот в их .широком интервале. 2 ил .

14 ?4577

sin c, sing sin г, (1)

Ctg X = Ctg + (y+p) t tg (+ g,) $1n () a() tg Р 82n (+ g ) з

- апертурный угол пучка для одной длины волны в задней фокальной плоскости входной линзы 2; р - угол при вершине оптического клина 3;

nq — показатель преломления клина 3 для всех длин волн;

sin a р= arcsin ()

ng где

3, = arccos f n

Ч1

3адержка фазы ц;„в зависимости от текущего угла y,êîòîðûé принимает значения от — до р равна сов у+ tg3 sin q, ; — т -. 1 1 cos 1+7) + ((а„»„— а;) cos т — a;tgт

cos (+ 1) (2) (1 — х)

sin (180 + х — y-g,) ) а; - расстояние от вершины клина до опр еделенной точки; а „„- максимальная ширина кли- 55 на

) - длина волны.

Тогда интегральная фаза ц, для а,. равна р

Ч;= gp $ u ; >a

/Ъ где

После выходной линзы 4 свет попадает на выходную призму 5, которая расположена так, чтобы свет, проходя, входную 1 и выходную 5 призмы, имеет одинаковую фазовую задержку.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в фазовых методах обработки информации спектральных приборов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения фазового кодирования спектральных частот в их широком интервале.

На фиг.1 представлена оптическая схема фильтра; на фиг.2 — схема работы фазосдвигающего элемента.

Оптический фазовый фильтр содержит установленные последовательно и оптически связанные входной диспергирующий элемент (спектральную призму} i первую ахроматическую линзовую систему (линзу) 2, фазосдвигающий элемент 3, установленный в задней фокальной плоскости этой систе(мы и выполненный в виде клина переменной оптической толщины, вторую ахроматическую линзовую систему (линзу) 4 и выходной элемент (спектральную призму} 5, осуществляющий обратное диспергирующему преобразование, При этом передняя фокальная плоскость системы 4 оптически сопряжена с задней фокальной плоскостью системы 2 фазосдвигающим элементом 3.

Фильтр работает следующим образом.

Параллельный поток света падает на спектральную призму 1, которая разлагает свет так, что каждой длине волны соответствует свой угол в плоскости разложения призмы. Входная ахроматическая линза 2 собирает свет

fQ в задней фокальной плоскости в виде линии, каждой точке которой соответствует своя длина волны.

В задней фокальной плоскости ахроматической линзы 2 расположен оп15 тический клин 3, при этом его передняя йлоскость 6 совпадает с задней фокальной плоскостью ахроматической линзы 2.

На выходе из оптического клина

20 3 свет отклоняется в зависимости от величины угла при его вершине,поэтому лучи, выходящие из клина 3 образуют виртуальное изображение линии в виртуальной фокальной плоскости 7 ахроматической линзы 2. Главная плоскость выходной ахроматической линзы 4 параллельна виртуальной линии и виртуальной фокальной плоскости 7 входной ахроматической линзы 2.

30 Угол наклона х главной плоскости входной линзы 2 к главной плоскости выходной линзы 4 (фиг.2 определяется по формуле

1474577

Условие т «ср является необходимым, чтобы с х для всех лучей внутри угла Р был одинаковый °

Тогда уравнение (1) имеет вид

sind1 sing sin )

Необходимо отметить, что угол х для лучей, лежащих внутри угла р, отлича ется от угла х . для угла

ctg х = ctg т +

sin p. cos pepsin (II,- a,) - — tgpi sin o(,sin (-+, ) 3

81п 1" + Т1)

cos(T + 1,)

10 или с учетом (7+У,)"" ) . п1 + соз n) 3 1

cos (у+ у ) = g (n - 1);

sinг- cos nqг 1;

tg /3 sin

ctg х = ctg y + г sin 1", — а(1

3(п2 1) условие (п2 1 ) tg sin o(i (4) з|п (,-c(,) 20 является достаточным того, что г= х.

Тогда

d( — л.;

1 ДЛ i

f (T dn2

tgy,й(.=ьдлЛ (5) 30

Если взять частный пример, когда у 0 5, ф= 8, n = 4, погрешность определения угла х = дх будет для 2 = 1 дх = -0,65# 1= 4, dx = 0,62Х а для 21 = 3 дх = -0,53Х.

Поэтому условие (4) является достаточным, а фаза ц, для этого приме- ра равна

Очевидно, что фазы ц, не зависят

dn, (л1 от Л, а зависят от n<(h) и

d n1

Если произведение п = const, 1л

Ч;= 0,22 — (6) Таким образом, в зависимости от того, какой i длине волны Л соответствует а, меняется и фаза Ц;.

iэ

Иожно взять другой крайний случай, когда апертурный угол мал и им можно пренебречь.

Тогда

Йп1 фильтров в зависимости от n q ° —дЛ

Выбором можно также менять характеристики фазовых фильтров °

50 формула изобретения

ctgx= ctg ; х=

Таперь связывают а, .с углом дисперсии и задним фокусным расстоянием входной линзы 2.

Производная угла дисперсии по длине волны равна

Т dna

1 аЛ Ь 1Л

2% пъ.a;sin Х

Л соя

21 1 1 d( (2 1 cos1

1а (ta — + -! — а

1 где Т вЂ” ширина основания призмы, шири на светового пучка;

n „— показатель преломления призмы.

Угол дисперсии i-й длины волны равен где f — заднее фокусное расстояние входной линзы 2.

Тогда уравнение (5) имеет вид

/3 6

211 n2pf T dn, ™ 2 2 (8) ц ь а1

Р то и характеристика фазового фильтра тоже будет постоянной.

Таким образом, имеется возможность получать различные типы фазовых

Оптический фазовый фильтр, содержащий первую линзовую систему, фазосдвигающий элемент, установленный в задней фокальной плоскости этой системы, и вторую линзовую систему,причем передняя фокальная плоскость второй линзовой системы оптически сопряжена с жадней фокальной плоскостью

474577

Составитель В. Кравченко

Техред м.дндык Корректор Л. Пата й

Редактор Н. Рогулич

Заказ 1889/43 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент" ° г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 1 первой системы фазосдвигающим элементом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения фазового кодирования спектральньм частот в.их широком интервале, в него введены входной диспергирующий элемент и выходной элемент, осуществляющий обратное диспергирующему преобразование, установленные соответственно перед первой и после второй линзовыми системами и оптически связанные с ними, обе линзовые системы выполнены ахроматическими, а фазосдвигающий элемент выполнен в виде клина переменной оптической толщины.