Анализатор пространственных секторов

 

1. АНАЛИЗАТОР ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СПЕКТРОВ, содержащий последовательно расположенные оптически связанные узел ввода сигналов, эталон пространственных частот, интегратор и регистратор, отличающийся тем, что, с целью обеопечеш{я двумерного анализа в реальном времени , эталон пространственных частот выполнен в виде последовательно расположенных между двумя скрещенными поляризаторами двух пар призм из анизотропного материала. 2. Анализатор пространственных спектров по п. 1, о тлича ющии ся тем, что узел ввода сигналов включает последовательно расположенные люминофор с линейчатым спектром излучения и оптический фильтр, содержащий редкоземельные элементы. С

СОО3 СОВЕТСКИХ СОЦН4ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 5057 А

ГОСУДАРСТВЕННЬИ,1 КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОааЩТИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС"ГВУ. (21) 3318054/18-25 (22) 16.07.81 (46) 30,05.84. Бюл. Р 20 (72) В. A. Жогликов и Б. В. Кияшко (7l) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научно- исследовательский радиофизический институт (53) 535.24 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 680458, кл. 6 .01 R 23/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N 499520, кл. G 01 N 21/01,. 1967 (прототип) (54)(57) 1. АНАЛИЗАТОР ПРОСТРАНСТ—

ВЕННЫХ СПЕКТРОВ, содержащий пбследовательно расположенные оптически связанные узел -ввода сигналов, эталон пространственных частот, интегратор и регистратор, о т л ича ю щи и с я тем,что, с целью обео. печешься двумерного анализа в реальном времени, эталон пространственных частот выполнен в виде последовательно расположенных между двумя, скрещенными поляризаторами двух пар призм иэ анизотропного материала.

2, Анализатор пространственных спектров по п. 1, о т л. и. ч а ю шийся тем, что узел ввода сигналов. включает последо. вательно расположенные люминофор с линей- чатым спектром излучения и оптический фильтр, содержащий редкоземельные элементы.

109S057

Изобретение относится к измерительной технике в области статистической радиофизики, предназначено для спектральной обработки, на пространственно-.некогерентном свете двумерных распределений яркости объектов, излучающих. в широком интервале длин волн оптического диапазона, и может быть использовано в радиоастрономии геофизике и технической диагностике.

Известен анализатор пространственных спект- 10 ров, содержащий оптически связанные протяженный источник монохроматического излучения, конденсатор, эталонный модулятор, объектив, фотоэлектрический преобразователь в виде матрицы фотоприемников и регистра- 15 тор. Эталонный модулятор выполнен в виде двоякопреломляющей призмы, установленной между двумя скрещенными поляризаторами (1).

Недостатком этого анализатора является не- щ возможность его использования для анализа сигналов в реальном времени.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является анализатор прост-. ранственных спектров, содержащий последова- 25 тельно расположенные оптически связанные узел ввода сигналов, эталон пространственных частот интегратор и регистратор.

Эталон пространственных частот выполнен в виде двух наложенных оптических решеток. Решетки установлены с возможностью относительного перемещения; одна — прямолинейного с постоянной скоростью, другая пилообразного в направлении, перпендику, лярном перемещению первой решетки со скоростью много большей, чем скорость перемещения первой решетки. Анализатор обеспечивает двумерный анализ процессов, записанных в яркостном виде на носителе в широкой полосе частот (21.

Недостатком известного .устройства является малая скорость анализа, поскольку оно представляет. собой анализатор последователь ного действия. Кроме того, «нализатор не обеспечивает двумерный анализ распределений яркости реальных объектов.

Целью изобретения является обеспечение двумерного анализа в реальном времени.

Указанная цель достигается тем, что в анализаторе пространственных спектров, содер. жащем последовательно расположенные orna50 чески связаннъ е узел ввода сигналов, эталон . пространственных частот, интегратор и регистратор, эталон пространственных частот выполнен в виде последовательно расположенных между двумя скрещенными поляризаторами двух пар призм из анизотропного материала.

Кроме того, узел ввода сигнала может включать последовательно расположенные люминофор с линейчатым спектром излучения и оптический фильтр, содержащий редкоземельные элементы.

На чертеже изображена оптическая схема анализатора пространственных спектров.

Анализатор содержит оптически связанные уэсл 1 ввода сигналов, оптический фильтр 2, эталон 3 пространственных частот, интегратор

4 и регистратор 5. Узел 1 ввода сигналов . включает проецирующий объектив 6 и электронно-оптический преобразователь 7. Оптический фильтр 2 представляет собой фильтр с резкими границами полос поглощения, выполнен на редкоземельных элементах и содержит, например, гольмий, празеодим и неодим.

Эталон 3 пространственных частот содержит призмы 8 — 11, расположенные межцу скрещенными поляризаторами 12 и 13. Оптические оси поляризаторов 12 и 13 расположены под углом Jf /4 к осям Х и У и перпендикулярно к оптической оси системы. Призмы 8 и 10 имеют в основании треутольннки, а призмы 9 и ll имеют в основании трапеции. Углы между рабочими гранями призм 4; . Оптические оси призм 8 и 9 ортогональны. и лежат в плоскости XZ. Оптические оси призм 10 и

11 также ортогональны и лежат в плоскости

У2. Оптические оси всех призм ориентированы под углом Ti/4 к оптической оси анализатора. Взаимное положение призм таково, что призмы 8 и 9 образуют пару, в которой все рабочие грани параллельны оси У, а призмы 10 и 11 образуют пару, в которой все рабочие грани параллельны оси Х. Призмы 8 — 11 выполнены иэ анизотропных материалов с различными показателями преломления для необыкновенного ь ; и обыкновенного и „; лучей.

В частном случае призмы 8 — 11 выполнены из одною одноосного кристалла (пв;=

=oà, пе; =no) и имеют геометрню, нри которой углы между их рабочими гранями равны (т „=4 1 rr длина пути для центрального луча в призмах 8 и 9 равна длине пути в призмах 10 и 11 (kz = 9 ).

Интегратор 4 представляет собой объектив. Регистратор 5 выполнен в виде матричного фотоприемника с индикатором.

Выходвй люминофор электронно-оптического преобразователя имеет линейчатый спектр излучения. Может быть использован люминофор К вЂ” 77 (/ 0; fu), Анализатор пространственных спектров работает следующим образом.

Проецирующий объектив 6 узла 1 ввода сигналов обеспечивает формирование изображения двумерного распределения яркости реального объекта на фотомишени электроннооптического преобразователя 7. После элект1095057

h = и + — ()1 1п д, (. 2Р

2у 0 2 L по

Дй = — С(,(. Sih дn . 2p

"0 У о з ропного переноса изображения входному распределению яркости соответствует распределение яркости выходного люминофора электронно-оптического преобразователя 7. Оптический фильтр 2 осуществляет выделение иэ эмиссионного спектра люминофора. доминирующей линии. В рассматриваемом варианте устройства, т.е. при использовании люминофора К вЂ” 77, содержащего гольмий, празеодим и неодим оптического фильтра 2,последний выделяет наиболее интенсивную линию б11,3 нм.

Набор пучков параллельных лучей с выхода оптического фильтра 2 падает на входную плоскость поляризатора 12 эталона пространственных частот 3 под разными углами наклона с — в плоскости XZ и (ь — в плоскости YZ к оптической осн анализатора.

Поляризатор 12 преобразует каждый луч в две световые волны равной амплитуды, поляризованные под углом У/4 к осям Х и Y

Проходя через призмы 8 — 11, световые волны прсобретают разность фаз где дп; (ol,р) 1,. (Ы, р) — разность хода опти. ческих длин пути для волн двух поляриза-, ций в i-й призме; — длина волны используемого света.

Поскольку рабочие грани призм 8 и 9 параллельны оси У, а рабочие грани 10 и 11 параллельны осн Х, длина пути, проходимого световымй волнами в нриэмах 8 и 9 зависит от координаты У, а в призмах 10 и

11 — от координаты Х

В = Д {01. (Ь) + х 310 9

{, 1-», 40 где Р1, 2 — длина пути, проходимого световыми волнами в призмах

8, 9 и 10, 11 соответственно; (l, f0 — длина пути для центрального луча в призмах 8, 9 и 10, 11 соответственно.

Знак "+" или "—" определяется ориентацией оптических осей призм относительно опти-! ческой оси модулятора.

Вследствие того, что оптические оси в ко дой паре призм взаимно перпендикулярны и расположены под углом Ttl4 к оптической оси системы, а рабочие грани призм 8, 9 и

10, ll параллельны соответственно осям Х и У, показатели преломления в прйзмах для волн, поляризованных вдоль осей Х и У

Atoll / . 2с1 .

-h + — О„+Яп — - .:

n1y="0 ) где п„„, и. показатели преломления в призмах 8 и 9 для волн, поляризованных вдоль осей

Х и У соответственно; и и — показатели преломления в

2» 2у призмах 0 и ll для волн, поляризованных вдоль осей Х и У соответственно; — величина, равная 1 — Здп(/Фna, — показатель преломления для обыкнове1»ного луча; дп — разность показателей преломления для обыкновенного и необыкновенного . лучей.

Знак "+" или "-" определяется ориентаци. ей оптических осей призм относительно оптической оси модулятора.

Разность показателей преломления для волн двух поляризаций в, призмах 8 и 9 д 0 .„20(.

Разность показателей преломления для волн двух поляризаций в призмах 10 и 11

Сдвиг фаз, преобретаемый световыми. волнами при прохождении через призмы 8-11

2л (д(»/ . Ы1(ЬЧ= — ) — - (), т. 5 ih — - (6 + X Sin 9 j+

hh f . Ы1 дп . 2р

+ — p, S J((1 -KS4h4 J- — а+оп — Х х(Р «Уь««««)-— +-«(««(Й -УУ««Y)j

5n . 21ь 1

На выходе поляризатора 13 световой поток имеет интенсивность

«) = 0 (5-CeS дУ )

3 {x,ß

1 где 30(x,31 — интенсивность луча на входе поляризатора 12.

Интегратор 4 обеспечивает фокусировку каждого пучка параллельных лучей с выхода поляризатора 13 в точку на плоскости (f (<) фотоми»пени регистратора 5.

Распределение освещенности иа фотомишени регистратора 5 хо уо

3 {х,у} э(1,y(=. (1-cosv(oc,io,«,У()Им«УУс

Ф

Ф (, y) — начальная фаза эталонной функции;

F — фокусное расстояние интегратора (обьектнва) 4; . 5 И1,И вЂ” разность хода для осевого луча в призмах 8, 9 и 10, 21 соответственно.

Результат двумерного спектрального анализа регистрируется индикатором регистратора 5.

1О

Таким образом, предяагаемьй анализатор пространственных спектров осуществляет двумерньй анализ распределения яркости реальных обьектов в реальном времени.

2095057

3o(xд1 (4-cos w„(f) x+w>(g)3+4($,ô

"е о дхд1 где Ю„() = „hnS

Заказ 3584/24 Тараж &23 По

ВНИИПИ, Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Бочинский

Редактор Н. Лазаренко Техред О.йеце, Корректор В. Гирняк