Открытый резонатор для миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн
ЕИ.C e. "
1ДтУ;. 1 . бнблн; rì.i.
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Созетских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 22.1.1968 (№ 1211740i26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 26,Х.1973. Бюллетень ¹ 43
Дата опубликования описания 20.II I.1974
М. К.. С 01r 30(00
Государственный комитет
Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий
Удк 621.396.969.1 (088.8) Авторы изобретения
H. В. Булыгин, Е. А. Виноградов, Л. Г. Гугель, E. М. Дианов и H. А, Ирисова
Заявители Ордена Ленина Физический институт им. П. Н. Лебедева АН СССР и Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения
АН СССР
ОТКРЫТЫЙ РЕЗОНАТОР ДЛЯ МИЛЛ ИМЕТРОВОГО
И СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ ДЛИН ВОЛН
Изобретение относится к области измерительнойой техники миллиметрового и субмиллимстрового диапазонов и предназначено для работы в широком диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн в качестве волномера, интерференционного фильтра с изменяемой добротностью, для исследования диэлектрических характеристик твердых веществ и т. д.
В литературе описано несколько лабораторных макетов открытых резонаторов типа
Фабри-Перо для миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Одним из наиболее удачных приборов такого типа, применяемых в коротковолновой части субмиллиметрового диапазона, является прибор, использующий в качестве зеркал двумерные металлические решетки.
Однако он имеет ряд существенных недостатков. Мала величина возможного перемещения сетчатого элемента, в связи с чем мал диапазон изменения величины добротностей.
Невозможна плавная перестройка резонатора по длине (при постоянной длине волны) в шпроком диапазоне изменения добротностей. Не предусмотрена возможность замены одного из сетчатых элементов сплошным зеркалом, например сферическим, пз-за чего невозможно достигнуть высоких зна гений добротности.
Недостаточна оператив1юсть в работе, в частности затруднительна смена сетчатых элсмепНс цРед col oTPCII3
llпя т11к11х важ! Iых характсрllстпк ооразцов из различных веществ как пх прозрачность и
I3I1ocIIëlbI и nXIII фазовып сдвиг.
Цель изобретения — создание открытого резонатора типа пнтерферометра Фабри-Перо, обеспечивающего удобство, безопасность и высокую оперативность в работе, позволяющего
10 работать во всем диапазоне субмиллиметровых и миллиметровых волн в широком диапазоне значений добротностей и дк1пускающего помещение внутрь резонатора физических объектов с целью исследования пх свойств.
1S Для этого в качестве отражателей резонатора применены сменные сетчатые элементы, выполненные в виде рамок с натянутымп на них параллельными металлическими проволочками, расстояние между которымп меньше
20 рабочей длины волны.
В устройстве обеспечена возможность оперативной смены сетчатых элементов, благодаря тому, что о III закреплены в оправках резонатора прп помощи постоянных магнитов.
2б Такой способ крепления отражателей позволяет также сближать lli на расстояние меньше Х/2. Набор сетчатых элементов с разлнчпымп коэс эфицпентамп отражения и пропусканпя (что достигается применением прово30 лочск различного диаметра, натянутых с раз
29350 личными периодами) Обеспечивает возможность получения величин добротностей и коэффициентов пропуска резонатора в широком диапазоне значений.
Кроме того, предусмотрена возможпоcòü замп!ы одного из сетчатых элементов сплош1!ым зсрK;Iлом как плоским, так и другой формы, например сферическим. Это позволяет благодаря умеш.шению дифракционных потерь получать очень большие значения добротности при работе в высоких порядках интерференции.
Конструкция резонатора предусматривает возможность перемещения отражателей на значительные расстояния, что делает возможным работу в высоких порядках интерференции.
Перемещение отражателей может осуществляться как вручную, так и от электродвигателя с редуктором.
Примепе ие редуктора с изменепным передаточцым числом позволяет по выбору экспериментатора изменять скорость перемещения отражателей в очень - широких пределах (на
nесколько порядков) .
Передающее устройство позволяет перемещать отражатели как в сторону их сближения, так и раздвижения.
Для того„чтобы не подвергать экспериментатора возможности облучения, для обеспечения безопасности и удобства в работе введено дистанционное управление перемещением отражателя с выносного пульта. Релейная система обеспечивает включение по желанию экспериментатора различных скоростей и изменение Ilanpa137cIln51 плав!!ого перемещения отражателей.
Для исслсдова!!и51 с!3ойст» «с!цест!3 в эгом диапазоне дл!!!! волн (измерение ве.пич1!!!1! фазовых сдвигов и степени прозрачности твер,!1!x образцов из различных веществ) предусмотрена раздвижная рамка, позволяющая помещать исследуемые образцы внутри рсзо-!
1атора.
Раздвижная рамка может быть расположена в любой точке внутри резонатора, может вращаться вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. В ней могут закрепляться образцы различных геометрических размеров.
На фиг. 1 представлен открытый резонатор типа ицтерферометра Фабри-Перо; на фиг. 2 — съемный дер)катель образцов.
Резонатор состоит из двух отражателей: переднего 1 и заднего 2, которые закреплены в оправах 3 при помощи постоянных магнитов 4.
В качестве переднего отражателя применяется сетчатый элемент; в качестве заднего может применяться как сетчатый элемент, так и сплошное зеркало любой формы.
Оправы 3 с помощью юстировочиых винтов
5 выставляются так, чтобы плоскости отражателей были перпендикулярны оптической ос1 резонатора. Прп помощи червячных пар 6
0119!113Ь! ВМСС I С С О 1 Р 65 диапазоне субм1!.!л!!мс!ро!3ых и миллимстро 4() 60 чивагься 130Kp) 1 О!!Тl!Чсской Оси резонат01)а ! 1а любой угол. )то позволяет при использовании в качестве отражателей сетчатых элемептов плавпо изменять добротность резонатора и выбирать плоскость поляризации, что необходимо при исследовании ацизотропных веществ. Оправы вместе с юстировочными устройствами закреплены на каретках 7, которые могут перемещаться по оптической скамье 8 посредством микрометрических винтов 9 и 10. При перемещении плоскости отражателей всегда остаются параллельпыми друг другу. Каретки снабжены отсчетными устройствами 11 — линейками с нониусами, которые позволяют измерять перемещение отражателей с точностью 0,1 мм, Кроме того, задний отражатель снабжен дополнительным отсчетным устройством, которое позволяет производить отсчет перемещения с высокой точпостью 0,2 мк. Перемещение переднего отражателя производится вручную. Перемещение задпего отражателя может производиться как вручную (вращением рукоятки — лимба 12), так и автоматически, через многоскоростной редуктор 13 от электродвигателя 14. Управление cI оростями и выбор направления перемещения производятся дистапционно с пульта 15, соединенного с резонатором кабелем 16. Вр ащсцие редуктора осуществляется о" электродвигателя. Такая конструкция привода позволяет оперативно выбирать скорость перемещения зад него отражателя простым нажатием соответствующеп кнопки на пульте управления и уменьшает возможность облучепия экспериментатора СВЧ-энергией Для исследования диэлектрических свойств твердых диэлектриков к пцтерфсромстру придается съемный держатель образцов (см. фиг. 2), который может устанавливаться в промежутке между сетчатыми элементами на основании интерферометра. Образец 17 различных размеров прижимается к передвижным планкам 18 посредством кулачков 19. Передвижные планки и прижимные кулачки 19 смонтированы в съемной рамке 20, которая вставляется в качающуюся оправу 21, укреплепную в корпусе 22. Посредством юстировочного винта 23 плоскость исследуемого образца с достаточной точностью может быть выставлена пер!1ецд!икулярно оптической оси интерферометра. Для определения угла полного внутреныего отражения рамка с образцом может поворачиваться посредством червячной пары 24 вокруг вертикальной оси ца угол 1-60 . Точность отсче5а угла поворота 0,1". Отсчет производится по лимбу и нониусу 25, центр толщины образца (при любых размерах) совпадает с осью вращения. Устройство держателя укреплено на основании каретки 26. Предлагаемое устройство позволяет при по293502 вых волн как физические измерения, например определение диэлектрических характеристик твердых тел, так и решать многочисленные технические задачи, используя прибор как самокалибрующийся волномср или как интсрфсрснционный фильтр. Предмет изобретения 1. Открытый резонатор для миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн типа интерферометра Фабри-Перо, содержащий отражатели, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона длин волн, повышения точности измерения, отражатели закреплены при помощи магнитных защелок в оправах, вращаемых вокруг оптичсской оси червячным!! Передачами, cB5133flными через редуктор с валом электрод вигателя, а между отражателями установлен съемный держатель, выполненный в виде раздвижной рамки, позволяющей вращать исследуемые образцы в двух взаимно перпендикуляри ы х плоскостях. 2. Устройство по п. 1, от.!ичаюцееся, тем, что отражатели выполнены в виде плоской 10 проволочной сетки, расстояние между соседними параллельно расположенными проволочками которой меньше рабочей длины волны. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что один из отражателей выполнен в виде плоls ской проволочной сетки, а другой — в виде металлического зеркала, например плоского, сферического. 293502 Составитель И. Старосельская Редактор Н. Караванская Техред Л. Богданова Корректоры: В )Колудева и Е. Зимина Заказ 605/2 Изд. Х 154 Тираж 755 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Я-35, Раугиская ияб., д, 4/5 Типо! ря()и!я, пр. Сапунова, 2
