Способ измерения длины волны излучения и измеритель для его осуществления

Способ измерения длины волны излучения и измеритель для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в метрологии при создании п. спектралылпс приборов и измерительных лазерных комплексов. Цель изобретения - повышение точности измерений длинь волны излучения. Способ состоит в изменении углов падения пучков излт. чения с известными и искомой длинами волн до достижения одного и того же значения угла дифракции. При этом иском по длину волны определяют по измеиению углов паде11ия, известным значениям калибровочных длин волн и пространственной частоте периодической структуры. Измеритель длины волгы излучения содержит акустооптичес- К11Й дефлектор, установленный перед дифракционной решет1сой, и фотоэлектрический регистратор, вьтолненный в пиде позиционно-чувствительного приемншса, связанного через операционный усилитель с блоком плавной регулировки частоты синтезатора частот, управляющего деф1пектором. 2 с.п.ф-лы, 1 ил. (Л с

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 02 F 1 33

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕП=НИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (46) 15. 01. 91. Бюл. И - 2 (2)) 4196)78/25 (22) 17.02.87 (71) Институт физики AH УССР (72) В.И.Кравченко, Е.Г.Левченко, И.П.Теренецкая и В.Л.Ткаченко (53) 535.511 (088.8) (56) Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. — M.:

Наука, 1979, с.38.

Измерение спектрально-частотных характеристик и корреляционных характеристик лазерного излучения.

М.: Радио и связь, 1982. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ

ИЗЛУЧЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в метрологии при соэданииспектральных приборов и измерительных лазерных комплексов. Цель изобретеИзобретение относится к спектроме1рии и может быть использовано при создании спектральных прибрров и

HsMepHTeJII Hblx лазерных комплексов, основанных на применении перестраи,ваемых лазеров.

Целью изобретения является повышение точности измерения длины волны излучения.

При дифракции коллимированного пучка излучения на периодической струк". туре в общем случае реализуется зави.симость длины волны излучения A от периода решетки d и углов падения Ц и дифракции P:

„„SU„„) 531690 А 1 ния — повьш ение точности измерений длины волны излучения. Способ состоит в изменении углов падения пучков излучения с известными и искомой длинами волн до достижения одного и того же значения угла дифракции. При этом искомую длину волны определяют по изменению углов падения, известным значениям калибровочных длин волн и пространственной частоте периодической структуры. Измеритель длины волны излучения содержит акустооптический дефлектор, установленный перед дифракционной решеткой, и фотоэлектрический регистратор, выполненный в виде позиционно-чувствительного при- д емника, связанного через операционный усилитель с блоком плавной регулировки частоты синтезатора частот, управляющего дефлектором. 2 с.п.ф-лы, С

1 ил.

Я = d(sin 4I+ в1пЧ) (1)

При неизменном угле дифракции

1 4 = const ) для различных длин волн уравнение (1) выполняется при разных углах падения. При этом возникает задача прецизионного чправления углом падения на периодическую структуру и измерения изменения этого угла. Для этой цели может испольэо". ваться, например, дифракция светового пучка на управляемой звуковой решетке, образованной УЗ-волной в светоэвукопроводе акустооптического дефлектора.

В этом случае выполняется соотно шение

1531690 (2) г (adult 9 + S171 9 ) (1

1 для любого значения длины световой волны Я, угла дифракции В; и час- 5 тОти УЗ Волны Г (v — cKopocTh эвуко1 вой волны в материале светозвукопровода, — угол падения светового пучка на звуковую решетку). Изменением Г нрн постоянном значении

1 можно преци нонно управлять углом отклонения 8;. Если акустооптичеc» кий детектор расположен перед периодической структурой (днфракциоиной решеткой), то изменение 9; эквнва15 .лен"но изменению угла падения 4 .

1 светового пучка нн периодическую структуру, т. е. 1&, = — Л Ч1 . При днд>ракпин пучков н.1ну г ния с извест гымн длннамн волн, к (в процессе г (20 калибровки) на нернодпнеской сч1руктуре справедливы соотношения

25 — с1 (э 1 +, + s i n 1 ) (4) ЛЛЯ ПУЧК, IIЗЛЧЧЕНИЯ С ИЕИЗВЕС-.— ной длиной волны Я, дифрагирующего под тем же углом м, выполняет=я урнвHpииc — .1(з1в t л s in IP) к x (5) Совместное гс. ение уравне|нп» (3-5) 35 с уравнениями I g Ig 1 z = Ь 1 1 (6), Ч „- W, - ri;O»=- 4Ч к. (7) позволяет определнть искомую длину волны

ЯХ ло извес пт1щ значениям Л, Я, 1 и. измерешнпi g lI,, 6 1 „Л . 40

Точность измерения Я „определяется точностт-.ю определения длин волн

Я и л точно< тью фиксации постоян-! г 1 ного значения угла днфракции; точностью llpoc1ранственно-углового сов- 45 мещения пучь.ов излучения C длинами воли Чл, 1 н 7„ до падения на периодическую с.lpy "туру; точностью измерения нэ апенин угла падения. ! S0

На черт ке приведена оптическая

t схема изме р;ггеля длины волны излучения, реалнзрещ" I o этот способ.

Устройство содержит последовательно располо7 ннъt" оптическую систему

Формировлнн", 1н;лючающую делительный кубик 1,, :tl.ttêo-электронную систему совмещен«я во нанрвглениям капибровочньгк н н i.;нтел -ного пучков, состоягкую из объектива 2, в фокальной плоскости 3 которого расположен позиционно-чувствительный фотоприемник 4, соединенный с операционным усилителем 5 и регистрирующим прибо ром 6, расширитель пучка излучения 7, за которым последовательно расположены акустооптический дефлектор 8, дифракционная решетка 9 и фотоэлектрический регистратор, помещенный эа фокусирующим объективом 10 в его фокальной плоскости 1!. Регистратор состоит из позиционно-чувствительного приемника 12, электрически соединенного с операционным усилителем

13 и регистрирующим прибором 14. Устройство дополнительно содержит синтезатор радиочастот 15 с блоком 16 плавной регулировки частоты и блоком

17 контроля длины волны излучения .

Синтезатор 15 электрически соединен с акустооптическим дефлектором 8, а блок 16 плавной регулировки частоты соединен с операционным усилителем

13. В качестве приемника 12 может быть использована линейка позиционно-чувствительных приемников.

Устройство работает следующим образом.

На этапе калибровки пучки излучения с известными длинами волн Я и совмещают по направлению с noz мощью системы элементов 2 — 6, выполняют1ей функцию пространственноуглового фильтра, добиваясь одинакового сигнала с фотоприемника 4 на регистрирующем приборе 6. Затем расширенные телескопом пучки последовательно направляют на дифракцион- ную решетку 9, через дефлектор 8.

Дифрагированные пучки фиксируются фотоэлектрическим регистратором (12 — 14). Контролируют частоты радиосигналов, управляющих дефлектором 8, при котором сигнал с приемника 12 на регистрирующем приборе 14 имеет одну и ту же величину. Параллельная информация об этом поступает с операционного усилителя 13 на блок 16 плавной регулировки частоты, прекращая перестройку синтезатора частот 15. В результате для излуче- ния с длинами волн Ял и М обеспе2 чивается постоянный угол дифракции и производится контроль угла падения на дифракционную решетку. Затем на светоделительный кубик 1 направляют пучок излучения с измеря5 1 3 емой длиной волны. Совмещают его по направлению с пучками 2< и 1, используя систему элементов 2 — 6, а затем подбирают и фиксируют значение частоты радиосигнала, при котором пучок jl попадает точно на позиционно-чувХ ствительный приемник 12, Разность значений частот однозначно связана с изменением угла отклонения, т.е. с изменением угла падения квждого пучка нв решетку, что позволяет решить систему уравнений типа (3 — 7). В результате блок 17 контроля длины волны излучения определяет и выдает значение Я, 1

Формула изобретения

Способ измерения длины волны излучения, заключающийся в том, что нв периодическую структуру направляют коллимированный пучок излучения с длиной волны g и регистрируют угло - вые смещения диЬрагированного сфокусированного пучка, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, на периодическую структуру последовательно направ.ляют совмещенные по направлению пучки излучения с известными длинами волн

Я, н k<, и измеряемой длиной волны .1 фиксиру9т местоположение дифра«Ф гироввнного сфокусированного пучка с длиной волны 1 1, изменяют углы падения пучков излучения с длинами волн

Я«и 9« до совпадения местоположения диЬрагированньм сфокусированных пучков этих длин волн с зафиксированньи ранее дпя пучка с длиной волны

Я и определяют искомую длину волны

Я„по измеренным изменениям р4 углов падения, известным значениям длин волн Я„, jl и пространственной час, тоте 6 периодической структуры из системы уравнений:!

690

6 й(зin >, + эiпЧ)

d(sin Ч + sin<)

d(Bin „ вп P) {2)

Ч 4 о "g где,, Ч вЂ” углы падения световых пучков с длинаNH BORH tt 3 g gg соответственно на периодическую струк. !

5 туру >

9 — углы дифракции све-

1 товых II KoB °

2. Измеритель длины волны излучения, содержащий оптически связан70 ные систему Формирования пучков, пространственно-угловой фильтр, дифракционную решетку, фокусирующий объек тив и фотоэлектрический регистратор, расположенный в фокальной плоскости

25 объектива, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, в устройство дополни— тельно введены акустооптический дефлектор, синтезатор частоты, блоки плавной регулировки частоты и контроля длины волны излучения, при этом дефлектор размещен перед дифрвкционной решеткой и установлен так, что плоскость отклонения пучка совпадает с плоскостью дисперсии решетки, фо35 тоэлектрический регистратор выполнен в виде позиционно-чувствительного фотоприемника, электрически связанного с последовательно соединенными опера4р ционным усилителем и индикатором положения сфокусированного дифрагированного пучка, синтезатор частоты соединен с выходом блока плавной регулировки частоты и блоком контроля

4 длины волны излучения, а вход блока плавной регулировки частоты соединен с выходом операционного усилителя.

Составитель В.Насленников

Редактор О. Стенина Техред Н.Дидмк Корректор А. Обручар

5Ю

Заказ 674 Тираж 333» Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета ао ивобретениям и открытиям при ГКИТ СССР

113035, Иосквв, Я-35, Рауаскав иаб., д. 4/5

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