Оптическое устройство

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов. Оптическое устройство содержит источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления. Интегральная оптическая структура содержит по меньшей мере один волновод с подводящим и отводящим участками, расположенными под углом друг к другу и с одного конца сходящимися на плоской грани направляющего элемента, являющейся рабочей, а с другого выходящими через другие плоские грани направляющего элемента, являющиеся соответственно подводящей и отводящей. Источник излучения пристыкован к подводящей, а приёмник эмиссионного сигнала к отводящей грани съёмного элемента. Технический результат заключается в повышении прочности при максимальной компактности устройства. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов, а именно, к оптическим спектрометрическим устройствам и может быть использовано в качестве эталонного измерительного прибора, например, рефлектометра или люминометра.

Из уровня техники известен перестраиваемый интерференционный фильтр на основе микрорезонатора Фабри-Перо, который обеспечивает возможность варьирования длины волны окна пропускания шириной 1 нм в диапазоне 400-800 нм (см. патент RU2399935, кл. G02B 5/28, опубл. 20.09.2010). При минимальных габаритных размерах и сохранности движущихся частей в защитном корпусе этот фильтр может быть использован для создания компактного монохроматора, нечуствительного к внешним механическим воздействиям.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является оптическое устройство, содержащее источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления (см. патент US2013203627, кл. G01N 21/63, опубл. 08.08.2013). Недостатками известного устройства являются его громоздкость и узкая область функциональности.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении прочности при максимальной компактности устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в оптическом устройстве, содержащем источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления, указанная интегральная оптическая структура содержит, по меньшей мере, один волновод с подводящим и отводящим участками, расположенными под углом друг к другу и с одного конца сходящиеся на плоской грани направляющего элемента, являющейся рабочей, а с другого – выходящие через другие плоские грани направляющего элемента, являющиеся, соответственно, подводящей и отводящей, причём источник излучения пристыкован к подводящей, а приёмник эмиссионного сигнала – к отводящей грани съёмного элемента. Между подводящей гранью и источником излучения, а также между отводящей гранью и приёмником излучения предпочтительно установлен перестраиваемый интерференционный фильтр. Концы участков волновода могут быть снабжены микролинзами. Источник и приёмник излучения могут быть выполнены протяжёнными, а грани направляющего элемента покрыты непрозрачной для длин волн заданного диапазона маской с отверстиями напротив концов участков волновода. Направляющий элемент целесообразно выполнять съёмным. Подводящий и отводящий участки волновода могут быть расположены под одинаковыми углами к рабочей грани для обеспечения работы устройства в режиме рефлектометра или под разными углами для обеспечения работы устройства в режиме люминометра.

На чертеже представлено предлагаемое оптическое устройство (увеличено), подключенное к ноутбуку.

Предлагаемое оптическое устройство состоит из источника оптического излучения 1, приёмника оптического излучения 2 и съёмного (сменного) направляющего элемента 3.

Направляющий элемент 3 выполнен в виде объёмной фигуры (на чертеже – прямой треугольной призмы) с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура. Эта структура содержит один или несколько волноводов с подводящим 4 и отводящим 5 прямолинейными участками, расположенными под углом друг к другу. Участки 4, 5 с одного конца сходящиеся на рабочей грани 6, а с другого – выходят через подводящую 7 и отводящую 8 грани. Поскольку участки 4, 5 выполнены прямолинейными, для формирования волновода достаточно небольшое разницы показателей преломления между сердцевиной волновода и окружением, и он может быть выполнен путём модификации показателя преломления сфокусированным лазерным излучением.

К подводящей грани 7 через перестраиваемый интерференционный фильтр 9 пристыкован протяжённый источник излучения 1 (например, белый светодиод), образуя монохроматор возбуждения. К отводящей грани 8 через другой перестраиваемый интерференционный фильтр 10 пристыкован приёмник излучения 2 (например, фотодиод или фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)), образуя монохроматор эмиссии. Для ограничения ширины светового потока грани направляющего элемента 3 покрывают непрозрачной для длин волн заданного диапазона маской с отверстиями напротив концов участков волновода, а для увеличения эффективности направления света в волновод концы его участков 5, 6 снабжают микролинзами (на чертежах не показано).

Для обеспечения работы устройства в режиме рефлектометра подводящий 4 и отводящий 5 участки волновода располагают под одинаковыми углами к рабочей грани 6, а для обеспечения работы устройства в режиме люминометра – под разными углами.

Использование устройства возможно при подключении источника излучения 1, приёмника 2 и перестраиваемых фильтров 9, 10 к блоку управления, состоящему из управляющего микропроцессора, монитора и устройства ввода-вывода (например, через USB-порт к ноутбуку 11).

Предлагаемое оптическое устройство работает следующим образом.

Включают источник излучения 1 и настраивают фильтр 9 на заданную длину волны возбуждения. Монохроматизированный свет собирается микролинзой, направляется в подводящий участок 4 волновода и по нему распространяется до исследуемого объекта 12. В результате взаимодействия с возбуждающим излучением объект 12 испускает излучение определённого спектра, которое собирается микролинзой 12 и направляется по отводящему участку 5 к приёмнику 2. Перед приёмником 2 стоит сканирующий фильтр 10, который позволяет получить развёртку эмисионного спектра по длинам волн.

Благодаря использованию интегральной оптической структуры и перестраивомого фильтра предлагаемое оптическое устройство позволяет минимизировать чувствительность прибора ко внешним воздействиям, упростить его использование и минимизировать габариты. При этом оптимальная схема и высокая чувствительность компонентов позволяют изготовить прецензионный спектральный прибор, который может быть использован в ранге вторичного эталона.

1. Оптическое устройство, содержащее источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления, отличающееся тем, что интегральная оптическая структура содержит по меньшей мере один волновод с подводящим и отводящим участками, расположенными под углом друг к другу и с одного конца сходящимися на плоской грани направляющего элемента, являющейся рабочей, а с другого выходящими через другие плоские грани направляющего элемента, являющиеся соответственно подводящей и отводящей, причём источник излучения пристыкован к подводящей, а приёмник эмиссионного сигнала к отводящей грани съёмного элемента.

2. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что между подводящей гранью и источником излучения, а также между отводящей гранью и приёмником излучения установлен перестраиваемый интерференционный фильтр.

3. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что концы участков волновода снабжены микролинзами.

4. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что источник и приёмник излучения выполнены протяжёнными, а грани направляющего элемента покрыты непрозрачной для длин волн заданного диапазона маской с отверстиями напротив концов участков волновода.

5. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющий элемент выполнен съёмным.

6. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что подводящий и отводящий участки волновода расположены под одинаковыми углами к рабочей грани для обеспечения работы устройства в режиме рефлектометра.

7. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что подводящий и отводящий участки волновода расположены под разными углами к рабочей грани для обеспечения работы устройства в режиме люминометра.



 

Похожие патенты:

Заявлена группа изобретений, раскрывающая фотонный волновод и способ изготовления фотонного волновода. Способ содержит этапы: формируют оптический волновод на первой поверхности (S1) диэлектрической подложки; производят утонение диэлектрической подложки для формирования фотонного волновода; отличается тем, что утонение осуществляют путем вырезания второй поверхности (S2) диэлектрической подложки, противоположной первой поверхности (S1), при этом утонение содержит выемку, профиль которой проходит параллельно оптическому волноводу, при этом глубина выемки изменяется непрерывно и постепенно между первой точкой Р1 нулевой глубины на высоте второй поверхности (S2) и максимальной глубиной (е) на заранее определенном расстоянии (Iq) от первого конца фотонного волновода, причем первый конец предназначен для присоединения оптического волокна, при этом изменение глубины выемки образует вертикальную переходную зону оптической моды длиной (Iq) между фотонным волноводом и оптическим волокном.

Изобретение относится к интегральной оптике, а именно к способам обработки стекла, что позволит при применении таких стёкол улучшить качество датчиков волнового фронта и получить объемное изображение в трехмерных стереоскопических системах.

Изобретение относится к интегральной оптике, а именно к способам обработки стекла, что позволит при применении таких стёкол улучшить качество датчиков волнового фронта и получить объемное изображение в трехмерных стереоскопических системах.

Использование: для создания функциональных элементов интегральных оптических схем. Сущность изобретения заключатся в том, что способ включает в себя этапы, на которых задают форму и размеры части поверхности подложки, подлежащей воздействию плазмы; обрабатывают заданную часть поверхности подложки плазмой, при этом плазма содержит ионы водорода с энергиями менее 10 кэВ.

Изобретение относится к технологии изготовления светоотражающих элементов сложной сферической или конусовидной формы для оптических систем и может быть использовано для получения высокоточных оптических элементов астрономических зеркал.

Изобретение относится к интегральной оптике и используется для изготовления интегрально-оптических схем в стеклянных подложках. Согласно способу на одну из плоскостей стеклянной подложки наносят маскирующий слой, имеющий отверстия для формирования интегрально-оптической схемы, с канальным волноводом для ввода излучения.

Изобретение относится к технологии изготовления планарных волноводов - основного элемента интегрально-оптических систем и может быть использовано при изготовлении разветвителей, соединителей, интерферометров и других элементов интегрально-оптических систем, а также элементов фотонных приборов.

Изобретение относится к области интегральной оптики. .

Изобретение относится к области оптоэлектроники и интегральной оптики и применимо для создания элементов оптической системы связи. .
Изобретение относится к области интегральной оптики и может быть использовано в оптоэлектронных устройствах, в частности в волоконно-оптических гироскопах. .

Изобретение относится к области технологий волоконно-оптической связи. Устройство контроля лазерной длины волны содержит два оптических приёмника и фильтр.

Изобретение относится к области технологий волоконно-оптической связи. Устройство контроля лазерной длины волны содержит два оптических приёмника и фильтр.

Изобретение может быть использовано в устройствах, обладающих высокой разрешающей способностью, для спектрального анализа, модуляции и монохроматизации света. Интерференционный светофильтр содержит две подложки с зеркальным покрытием с регулированием положения подложек при помощи основного пьезоэлемента, подключенного к источнику переменного напряжения.

Изобретение может быть использовано в устройствах, обладающих высокой разрешающей способностью, для спектрального анализа, модуляции и монохроматизации света. Интерференционный светофильтр содержит две подложки с зеркальным покрытием с регулированием положения подложек при помощи основного пьезоэлемента, подключенного к источнику переменного напряжения.

Узкополосный фильтр состоит из двух одинаковых прозрачных треугольных призм, которые изготовлены из материала с высоким показателем преломления. Между ними нанесены чередующиеся слои, изготовленные из материалов с низким и высоким показателями преломления.

Узкополосный фильтр состоит из двух одинаковых прозрачных треугольных призм, которые изготовлены из материала с высоким показателем преломления. Между ними нанесены чередующиеся слои, изготовленные из материалов с низким и высоким показателями преломления.

Система анализа флюидов содержит интегрированный вычислительный элемент (ИВЭ), образованный путем атомно-слоевого осаждения (АСО), который обеспечивает фильтрацию светового потока, прошедшего через образец, что обеспечивает возможность прогнозирования химического или физического свойства образца.

Изобретение относится к инфракрасной оптоэлектронной технике и предназначено для избирательного поглощения и регистрации теплового излучения. Поглотитель теплового электромагнитного излучения представляет собой трехслойную плоскопараллельную тонкопленочную структуру полуметалл (полупроводник) - диэлектрик - металл.

Интерференционный фильтр содержит первую отражательную пленку и вторую отражательную пленку, размещенную так, чтобы обращаться к первой отражательной пленке с зазором между ними.

Способ изготовления фильтра интерференционного включает в себя оптическое соединение между собой N цилиндрических оптических элементов с образованием многокомпонентного интерференционного фильтра.

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, и предназначено для определения типа биологической ткани на основе метода лазерной флюоресцентной спектроскопии.

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов. Оптическое устройство содержит источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления. Интегральная оптическая структура содержит по меньшей мере один волновод с подводящим и отводящим участками, расположенными под углом друг к другу и с одного конца сходящимися на плоской грани направляющего элемента, являющейся рабочей, а с другого выходящими через другие плоские грани направляющего элемента, являющиеся соответственно подводящей и отводящей. Источник излучения пристыкован к подводящей, а приёмник эмиссионного сигнала к отводящей грани съёмного элемента. Технический результат заключается в повышении прочности при максимальной компактности устройства. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх