Устройство для измерения поляризационного состава излучения в реальном масштабе времени

 

Использование: измерительно-контрольная техника, в частности проведение измерений быстропротекающих процессов или использование в импульсных системах контроля. Сущность изобретения: устройство содержит коллиматор 1, анализатор поляризации 2 с четырьмя оптическими выходами, соединенными с входами четырех фотодетекторов 6, сигнал с которых обрабатывается блоком 7 и подается на систему регистрации 8. Анализатор поляризации 2 содержит полупрозрачную дифракционную решетку 3, которая делит исследуемое излучение на четыре пучка, а каждый пучок анализируется с помощью поляризаторов 4 и наборов из четвертьволновой пластинки и поляризатора 5. С помощью такого анализатора поляризации все четыре параметра Стокса замеряются одновременно. 1 ил.

Изобретение предназначено для использования в оптических установках различного назначения, в частности в импульсных системах дистанционного контроля физических процессов оптическими методами.

Известно устройство, содержащее оптически связанные коллиматор, поляризационный преобразователь, выполненный в виде электрооптического модулятора, анализатор поляризации с четырьмя оптическими выходами, соединенными с входами четырех фотодетекторов, связанные с системой предварительной обработки сигналов и систему регистрации сигналов, анализатор поляризации выполнен в виде двух поляризационных призм, совмещенных нерабочими боковыми гранями.

Недостатком известного устройства является деление волнового фронта в процессе измерений на несколько частей.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений.

Цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения поляризационного состава излучения, содержащем оптически связанные коллиматор, анализатор поляризации с четырьмя оптическими выходами, оптически связанными с входами четырех фотодетекторов и систему предварительной обработки сигналов, соединенную с системой регистрации сигналов, анализатор выполнен в виде полупрозрачной дифракционной решетки, в направлении первых максимумов которой, в отраженном и прошедшем свете установлены ориентированные относительно штрихов дифракционной решетки поляризаторы или блоки, содержащие поляризатор и четвертьволновую пластинку, причем поляризаторы установлены так, что по крайней мере одна пара поляризаторов, установленных по одну сторону от дифракционной решетки, ориентированы взаимно ортогонально.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит коллиматор 1, анализатор поляризации 2, расположенный непосредственно за коллиматором 1 на оптической оси и выполненной в виде полупрозрачной дифракционной решетки 3, направление штрихов которой перпендикулярно плоскости анализатора поляризации 2, в направлении первых максимумов решетки 3 в отраженном и прошедшем свете установлены перпендикулярно этим направлениям поляризаторы 4 и наборы из четвертьволновой пластинки и поляризатора 5, ориентированные относительно штрихов дифракционной решетки 3 и образующие оптические выходы анализатора поляризации 2; фотодетекторы 6, оптические выходы которых совмещены с выходами анализатора поляризации 2; систему предварительной обработки сигналов 7, входы которой соединены с выходами фотодетекторов 6, а выход соединен с входом системы регистрации сигналов 8.

Устройство работает следующим образом.

Вдоль оптической оси на коллиматор 1 падает исследуемое излучение, выходящий из коллиматора 1 параллельный пучок света падает вдоль оптической оси на анализатор поляризации 2. Свет анализатором поляризации 2 с помощью дифракционной решетки 3 делится на четыре пучка, которые падают на поляризаторы 4 и набор из четвертьволновой пластинки и поляризатора 5. Пройдя анализатор поляризации 2, излучение попадает на фотодетекторы 6, на выходах которых формируются электрические сигналы, несущие полную информацию о поляризационном составе исследуемого излучения.

При реализации предложенного технического решения возникает определенная разница в пути прохождения оптического сигнала через поляризатор и набор из четвертьволновой пластинки и поляризатора, что может внести определенную погрешность в измерения. Для исключения этой ошибки желательно использование пары наборов из четвертьволновой пластинки и поляризатора, которые помещаются или за или до дифракционной решетки, поляризаторы которых ориентированы под углом 45 и 135^о. По измеренным сигналам можно рассчитать все четыре параметра Стокса.

Изобретение позволяет резко повысить быстродействие устройства за счет исключения разновременных измерений с помощью электрооптического модулятора и проведения одновременных измерений с помощью стационарных четвертьволновых пластинок, а также повысить точность измерений быстропротекающих процессов.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО СОСТАВА ИЗЛУЧЕНИЯ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ, содержащее оптически связанные коллиматор, анализатор поляризации с четырьмя оптическими выходами, оптически связанными с входами четырех фотодетекторов и систему предварительной обработки сигналов, соединенную с системой регистрации сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, анализатор выполнен в виде полупрозрачной дифракционной решетки, в направлении первых максимумов которой в отраженном и прошедшем свете установлены ориентированные относительно штрихов дифракционной решетки поляризаторы или блоки, содержащие поляризатор и четвертьволновую пластинку, причем поляризаторы установлены так, что по крайней мере одна пара поляризаторов, установленных по одну сторону от дифракционной решетки, ориентированы взаимно ортогонально.

РИСУНКИ

Рисунок 1