Оптическое поляризационное устройство для зондирования атмосферы

Оптическое поляризационное устройство для зондирования атмосферы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИIE „„gag{)gg

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6! ) Дополнительное к авт. саид-ву ¹ 731410 (22)Заявлено04.01.80 (2l ) 2864238/18-10 с присоединением заявки М (23) ПриоритетОпубликовано 07.09.81. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 10 09 81 (51)M. Кл.

С1 01 ф 1/00

Гвеудврстеенньй кемнтет

СССР до делам изобретений н атнрытнв (53) УД:К551. .508.9 (088.8) Ю, С. Балин, Б. В. Кауль, Н. В. Козлов . и И. В. Самохвалов (72) Авторы изобретения,1

Институт оптики атмосферы Томского филйалв@нб фского отделения АН СССР

» (73) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКОЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

Изобретение относится к метеорологии и атмосферной оптике, касается измерения оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля, может быть использовано для контроля уровня загрязненности атмосферы, а также распознава5 ния кристаллических и градоопасных облаков и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N 731410.

B основном авг. св. M 731410 onuie сано устройство, содержащее источник поляризованного излучения и приемную сис тему, состоящую из оптического телескопа и последовательно установленных поворотной четвертьволновой фазовой пластинки поляризационного расщепителя-анализатора и двух фотодетекторов, связанных с блоком регистрации 11 . Поворот фазовой пластинки обеспечивает возможность фиксации ее оси наибольшего пропускания в вертикальной или горизонтальной плоскостях перпендикулярно оптической оси: приемного телескопа и под углом 45о к этому расположению, При использовании этого устройства в атмосферу посылается поляризованное излучение, описываемое вектором-столбцом !

Стокса(101(о 00, Я и измерениями при двух положениях фазовой пластинки определяются параметры Сток са(3, Q;, U

Ц рассеянного в направлении назад излучен ия.

При этом непосредственному измерению подлежат параметры Д, Q, V, а параметр ц рассчитывается из известных соотн ошен ий = Q g Y Cl@ 609 f (1)

М-" 0a„са Мпу (2)

Таким образом, по измеренному параметру V из (2) определяется фазовый угол г, а затем по формуле (1) рассчитывается параметр (), С этим параметром связан угол поворота плоскости поляризации, по которому и судят о преимущественном направлении ориентации несферическнх частиц.

862096

Реализованные в устройстве соотно шения (1), (2) строго применимы только для полностью поляризованного излучения. При наличии в ансамбле рассеивающих частиц некоторой разупорядочности в рассеянном излучении будет ,присутствовать деполярйзованная компонента, которая при использовании соотношений (1,2) приведет к тому, что угол поворота плоскости поляризации будет определен с ошибкой, тем большей, чем больше степень разупсрядочности частиц, Цель изобретения - повышение точности изменений. 15

Это достигается тем, что в устройстве расщепитель-анализатор установлен с возможностью поворота относительно оптической оси приемного телескопа, Угловое положение относительно оси приемного гелескопа прй этом определяется фиксированным положением четвертьволновой фазовой пластинки. Это позволяет произвести измерение в отличном от первоначального поляризованном .базисе, так что третий параметр Стокса U определяется из непосредственно измеряемых величин.

Тем самым устраняется методическая погрешность в определении угла поворота плоскости преимущественной поляризации

30 и, следовательно, увеличивается точность определения направления преимущественной ориентации частиц.

Другими, словами, предлагаемое устройство позволяет произвести дополнительную операцию, в результате которой уве35 лйчиваюгся информативность и точность измерений.

На чертеже представлена структурная электрическая схема оптического поляри40 зованного устройства для зондирования атмосферы.

Рядом с источником поляризованного излучения расположен приемный телескоп

2 с углом поля зрения, целиком охватывающим весь световой пучок, направлен45 ный в атмосферу. Непосредственно за фокальной плоскостью приемного телескопа расположена повсротная фазовая пластинка 3, за которой установлен поворотный поляр изованный расще питель-анализатор .4, имеющий линейные размеры, превышающие диаметр падающего на них светового пучка. На выходе поляризованного расщепителя-анализагсра на пути разделенных световых пучков установлены фотодетекторы 5 и 6, оптически связанные с расшепителем-анализатором. 4, а электричес. ки - с блоком регистрации 7.

Устройство работает следующим образом.

От источника излучения 1 в атмосферу посылается поляризованное излучение.Рассеянное в обратном направлении излучение поступает на приемный телескоп 2 и далее на фазовую пластинку 3 и расщепигель-анализатор 4. Поляризованный расщепитель-анализатор разделяет световой поток на два луча со взаимно ортогональными компонентами и направляет их HB фотодетекторы 5 и 6, где оптические сигналы преобразуются в электрические и фиксируются в блоке регистрации 7,, В начальный момент времени в блоке регистрации 7 фиксируются сигналы, когда азимут оси наибольшей скорости фазовой пластинки составляет 90", и расщепитель-анализатор согласован с плоскостью поляризации источника излучения.

Из этого измерения определяется второй компонент вектора Стокса рассеянного иэлучен ия.

Во второй момент времени при том же положении расщепителя-анализатора и ориентации фазовой пластйнки под азимутальным улуглом 45 вновь пройзво дится зондирование, и по зарегистрированным в блоке 7 сигналам определяют четвертый компонент вектора Стокса.

При последующем зондировании расщепитель-анализатор поворачивают вокруг оптической оси на 45 и вновь фиксиру1ol отраженные сигналы в блоке 7 и определяют значение третьего компонента вектора Стокса U который определяется как разность нормированных интенсивностей двух пучков с взаимно ортогональными поляризациями, измеренных при одновременном повороте фазовой пластинки и расщепигеля-анализатора на 45 относительно первоначального положения.

Формула изобретен ия

Оптическое поляризационное устройство для зондирования атмосферы по авт. св. :

% 731410, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений пространственной ориентации частиц, в нем расщепитель-анализагср установлен с воэможностью повсрота относительно оптической оси прйемного телескопа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 731410, кл. G, 01Ф 1/00, 1978 (прототип).

8620М

Составитель С, Непомнящая

Редакт Г, Федотов Те ед М.Табаковнч К рект Л. Иван

Заказ 6607/41 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Ра ская наб„д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4