Интерференционно-поляризационный фильтр

Интерференционно-поляризационный фильтр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ОПТИЧЕСКОМУ ПРИБОРОСТРОЕНИЮ, В ЧАСТНОСТИ К ТЕХНИКЕ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА, И МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА, ХАРАКТЕРНОГО ДЛЯ АНАЛИЗИРУЕМОГО ВЕЩЕСТВА, В КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СПЕКТРОМЕТРАХ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ГАЗОВ В АТМОСФЕРЕ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО В ФАКЕЛАХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. ИЗОБРЕТЕНИЕ ПОЗВОЛЯЕТ СФОРМИРОВАТЬ ДВА ВЫХОДНЫХ КАНАЛА, СОДЕРЖАЩИХ ПО ДВЕ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ, РАСПОЛОЖЕННЫХ СИММЕТРИЧНО ОТНОСИТЕЛЬНО Λ<SB POS="POST">О</SB>. ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР СОДЕРЖИТ ТРИ СТУПЕНИ. ОСНОВНАЯ СТУПЕНЬ ВКЛЮЧАЕТ ДВА ПОЛЯРИЗАТОРА 1 И 2 И РАЗМЕЩЕННЫЕ МЕЖДУ НИМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПЛАСТИНЫ 3 - 15 ОДИНАКОВОЙ ТОЛЩИНЫ, ПРИЧЕМ ГЛАВНЫЕ СЕЧЕНИЯ ПЛАСТИН СОСТАВЛЯЮТ С ГЛАВНЫМ НАПРАВЛЕНИЕМ УГЛЫ Ω<SB POS="POST">П</SB>, ГДЕ П - ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР ПЛАСТИНЫ. ПЕРВАЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ СТУПЕНЬ ВКЛЮЧАЕТ ДВА ПОЛЯРИЗАТОРА 2 И 17 И РАЗМЕЩЕННУЮ МЕЖДУ НИМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ ПЛАСТИНУ 18, ВТОРАЯ - ПОЛЯРИЗАТОРЫ 17 И 19 И ПЛАСТИНУ 20. УГЛЫ МЕЖДУ ГЛАВНЫМИ СЕЧЕНИЯМИ ПЛАСТИН И ГЛАВНЫМ НАПРАВЛЕНИЕМ ПОЛЯРИЗАТОРОВ СОСТАВЛЯЮТ 45°, ТОЛЩИНЫ ПЛАСТИН ВЫБИРАЮТСЯ В СООТВЕТСТВИИ С ЧИСЛОМ И ТОЛЩИНОЙ ПЛАСТИН ОСНОВНОЙ СТУПЕНИ. ВЫХОДНОЙ ПОЛЯРИЗАТОР 19 ВЫПОЛНЕН В ВИДЕ ДВУХПЛЕЧЕВОЙ ПРИЗМЫ. УСТРОЙСТВО СОДЕРЖИТ ТАКЖЕ СВЕТОФИЛЬТР 23 С МАКСИМУМОМ ПРОПУСКАНИЯ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ Λ<SB POS="POST">О</SB>. 7 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (su 4 г. 02 В 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 424161 О/24-1 0 (22) 11. 05. 87 (46) 30.11.89. Бюл. NÃ 44 (72) Б.В.Кузнецов (53) 535 ° 345.675 (088,8) (56) Виноградова Т.A., Иоффе С. Б., Кузнецов Б.В., Ыкольник M.Ã. Оптикомеханическая промышленность, 1979, и 6, с.45. . (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ

ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к технике спектрального анализа, и может быть использовано для выделения излучения определенного спектрального состава, характерного для анализируемого вещества, в корреляционных спектрометрах, предназначенных для дистанционного измерения общего содержания газов в атмосфере, преимущественно в Факелах промышленных предприятий. Изобретение позволяет сформировать два выходных канала, содержащих

1Ч

„„SU „„ 5648 A 1

2 по две полосы пропускания, расположенных симметрично относительно Ъ

Интерференционно-поляризационный фильтр содержит три ступени. Основная ступень включает два поляризатора 1 и 2 и размещенные между ними кристаллические пластины 3-16 одинаковой толщины, причем главные сечения пластин составляют с главным направлением углы Я„, где и — порядковый номер пластины. Первая дополнительная ступень включает два поляризатора 2 и

17 и размещенную между ними кристаллическую пластину 18, вторая — поляризаторы 17 и 19 и пластину 20. Углы между главными сечениями пластин и главным направлением поляризаторов о составляют 45, толщины пластин выбираются в соответствии с числом и толщиной пластин основной ступени. Выходной поляризатор 19 выполнен в виде двухлучевой призмы. Устройство содержит также светофильтр 23 с максимумом пропускания на длине волны,. 1 табл., . 7 ил °

1525649

113 рсГение ОтнОситсЯ к ОптическО му приборостроению, в частности к технике спектрального анализа, и мо жет быть использовано для выделения излучения определенного спектрального состава, характерного для анализируемого вещества, в корреляционных спек,трометрах, предназначенных для дистанционного измерения общего содержания газа в атмосфере, преимущественно в факелах промышленных предприятий.

Цель изобретения — формирование двух выходных каналов, содержащих по две полосы пропускания, расположенных симметрично относительно

На фиг,1 изоЬражена конструктивная

|схема предлагаемого фильтра; на Фиг.2распределение светопропускания основ- 20 ной ступени, где t 9 и 9, - соответственно полуширина и длина волны ин-:. терференционного максимума;на Фиг.3то же, для первой дополнительной ступени, где 3, - -длины волн ее ин- 25 терференционных максимумов;на фиг.4 то же, для второй ступени в первом выходном луче, где, и A q — длины волн ее интерференционных максимумов;, на фиг.5 - распределение для второй

) дополнительной ступени во втором выl ходном луче, где 9, и Ъ - длины волн ее интерференционных максимумов; на Фиг.6 — распределение спектра пропускания интерференционно-поляризаци35 онного фильтра в целом и первом выходном луче, где 3 %,о, 9 и% — соответственно полуширина и длины волн, его интерференционных максимумов; на, фиг,7 — аналогичное распределение для „ фильтра в целом во втором выходном луче, где 9, и % - длины волн его интерференционных максимумов.

Интерференционно-поляризационный

Фильтр содержит три ступени.

Основная ступень фильтра включает два поляризатора 1 и 2 и размещенные между ними кристаллические пластины

3 — 16, вырезанные из одного материала, причем углы Я „ между главными сечениями пластин и главным направлением поляризатора определяют по формулам

Q„=Q„+n,, при n — + 1; mo

mp

Я„= Я„, +(ш -n+2) с,при n) — +1, 2 i где с = -------, а m - четное число; (щ42 2

2rЫ a m — нечетное (m,+1) (m +3) число т, — количество пластин„ п - порядковый номер пластины.

Толщина dp каждой отдельной пластины и количество т пластин связаны соотношением о рр

89 Pо где ф0 — заданная длина волны максимума полосы пропускания ступени;

p, - показатель двойного лучепреломления материала пластин," - заданная полуширина полосы пропускания ступени.

Первая дополнительная ступень включает два поляризатора 2 и 17 и размещенную между ними кристаллическую пластину 18, причем угол между главным сечением пластины 18 и главным направлением поляризаторов 2 и

17 равен 45, а толщина d пластины

18 выЬрана равной

d = 1,38 тпо dpo

Вторая дополнительная ступень включает два поляризатора 17 и 19 и размещенную между ними кристалличес-, кую пластину 20, причем угол между главным сечением пластины 20 и главным направлением поляризаторов 17 и

19 равен 450, а толщина а пластины

20 выбрана равной

Ид = 0,69 mî о.

Выходной поляризатор 19 второй ступени, а следовательно, и фильтра выполнен в виде двухлучевой поляризационной призмы (например, призмы

Волланстона).

Пластины 3-16, 18 и 20 могут быть вырезаны, например, из кристаллического кварца параллельно кристаллооптической оси. Для устранения многолучевой интерференции в промежутки между оптическими элементами вводят слой иммерсионной жидкости (не показана}.

Пластины 21 и 22 — защитные, пластина 23 - светофильтр, предназначенный для подавления главных максимумов, 15256

%0 ос

30 и 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1О 11 12 13 14 град. 124 413 826 144 216 2932 3922 5037 6028 6854 7556 8134 8547 8836

5 кроме рабочего на длине волны новной ступени.

Пластины 24 и 25 - опорные, пластина 26 — технологическая, 27 - вход-. ной луч, 28 и 29 - выходные лучи.

Интерференционно-поляриэационный .фильтр работает следующим образом.

Фильтр может быть использован, например, для измерения ультрафиолетовой радиации со следующими параметрами:

9,=290 нм; 9, =282,5 нм; % =287,5 нм;

9,,=292,5 нм; 9 =297,5 нм; 19 =2,5 нм;

Все главные максимумы, кроме рабочего максимума на длине волны 9, =290 нм, подавляют светофильтр 23, в качестве которого выбрано стекло мар.ки УФС-2 толщиной 4 мм, при этом m =

=14, à d =0,060 нм.

Каждая из пластин 3-16 состоит из двух пластин кристаллического кварца толщиной 3 =1,060 мм и d " =1,000 мм, ориентированных между собой на вычитание, т.е. кристаллические оси в них

1 взаимно перпендикулярны.

Углы между главными сечениями пластин и главным направлением поляризаторов приведены в таблице.

1,166 мм;

dg- =0,583 мм.

Пластина 20 состоит из двух пластин кристаллического кварца толщиной д = 1,582 мм и др1,000 мм, ориентированных между собой на вычитание, 35

49 6 т.е. кристаллографические оси Z в них взаимно перпендикулярны.

Углы между входным лучом 27 и выходными лучами 28 и 29 равны соответственно 13 13 и 11 31 .

Формула изобретения

Интерференционно-поляризационный фильтр, включающий светофильтр с ме- ханизмом пропускания на длине волны

9, и ступень, состоящую из входного и выходного поляризаторов и размещенных-между ними кристаллических пластин одинаковой толщины d в количестве m,, причем главные сечения пластин составляют с главным направлением поляризаторов углы Я„, где п —порядковый номер пластины, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью формирования двух выходных каналов, содержащих по две полосы пропускания, расположенных симметрично относительно, в него введены две дополнительные ступени, каждая иэ которых включает два поляризатора и размещенную между ними кристаллическую пластину, причем угол между главными сечениями пластин и главным направленио ем поляризаторов равен 45, толщины пластин дополнительных ступеней равны

d< = 1,38 п„d ;

dn= 0,69md, а выходной поляризатор выполнен в виде двухлучевой поляризационной призмы.

1 52564. ) Составитель Н.Киреева

Техред А. Кравчук Корректор С.Черни

Редактор A. Ревин

За каз 7223/42 Тираж 513 Подписное

8Н ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113835, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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