Оптический интерференционный следящий фильтр

 

38i654

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскйк

Социалистических

Республик

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства No—

М. Кл. С 02Ь 5/28

G 01s 9/62

Заявлено 22.Х11.1970 (М 1605043/18-10) с присоединением заявки Уев

Приоритет—

Опубликовано 15Х.1973. Бюллетень М 21

Комитет ло делам нзобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 535 345 67(088 8) Дата опубликования описания 27Х111.1973

Авторы изобретения

Н. А. Гуськов и В. Ф. Судаков

Заявитель

ОПТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ

СЛЕДЯЩИЙ ФИЛЪТР

1, .=1+лт

1 — R

—,.PR

Изобретение относится к устройствам для фильтрации светового излучения, Фильтр может быть использован в системах связи и локации, использующих излучение оптических квантовых генераторов.

Известны оптические интерференционные следящие фильтры, содержащие перестраиваемый интсрферомегр Фабри-Перо, два фотоприемника, включенных в дифференциальную схему, и исполнительный механизм, Предлагаемый фильтр отличается тем, что

Содержит светоделитель и плоское зеркало, установленное в ходе проходящего через интерферометр под углом 01 пучка и направляющее его под углом О> на дополнительный интерферометр. Зависимость между длинами оптических путей интерферометров L, и L> и углами 01 и 02 выражается формулами:

О, — агс сов

cos 61

1+m — 1 — 1 1 I где R — коэффициент отражения зеркал интерферометров, 1(m<2; а фотоприемники, управляющие исполнительным механизмом синхронного изменения длин оптических путей Lt и L> обоих интерферометров, установ. ченй и ходе npoxoäÿùèõ и отраженных от од. ного из интерферометров лучей другого пуч. ка. Пары зеркал интерферометров выполнены в виде единых блоков, 5 Такое выполнение интерференционнага следящего фильтра увеличивает прозрачность и сужает ее полосу.

На фиг, 1 изображена схема фильтра; на фиг. 2 представлены характеристики пропус1О кания фильтра и частотного различителя.

Фильтр содержит расщепитель луча (в данном случае полупрозрачное зеркало 1 и зеркало 2), интерферометр Фаби-Перо 3, зеркало 4, приемник 5, фотодетекторы 6 и 7, диф15 ференциальную схему 8, цепь обратнои связи

9, пьезоэлектрические преобразователи 1тт.

Одно из зеркал интерферометра со стороны отражающего слоя сделано двухступенчатым, в результате чего интерферометр имеет две

20 ступени Iè11 ñ ðàçëè÷íûìè,äëttíàìè Lt ti L, что эквивалентно двум интерферометрам.

Подлежащий фильтрации оптический сигнал мощностью Р„,. и частотой 1, в виде параллельного пучка направляется на полупроз25 рачное зеркало 1. На пути луча А установлено зеркало 2, которое направляет световой поток через ступень 1 интерферометра на зеркало 4 под углом О„обеспечивающим максимальное пропускание сигнала данной частоты

30 f,. Отраженный от зеркала 1 пучок света Б направляется обратно через ступень П к апертуре приемника 5 под углом 02, также обеспечивающим максимальное пропускание сигнала.

Принцип фильтрации заключается в том, что «зубья гребенок» частотных характеристик ступеней I и П совпадают только на частоте f, (фиг. 2а, б).

Частотные интервалы ступеней отличаются на малую величину mhf„(m(2), в силу чего

«зубья гребенок» не совпадают на большом интервале (используется принцип нониуса).

Например, при L 10 мм; m=2; R=0,99;

hf„=40.106 ги; Afa= 15 !О ги совпадение зубьев гребенок ступеней произойдет примерно через

Л =1000Af,— 15 10" ги.

Если центральная частота установленного перед следящим фильтром предварительного фильтра примерно совпадает с частотой сигнала, а ширина полосы пропускания Л (2Л—=

=30 10" ги, что соответствует M (SOA, в полосе Л происходит только одно совпадение зубьев гребенки на частоте f, и общая опти1 ческая полоса пропускания Л(г =0,6Af при

Л/л i. fn (фиг. 28) . При hf, равной полосе сигнала выигрыш в отношении сигнал/шум в примерно равен Av/Af,, т. е. чувствительность приема можно улучшить в 10 — 104 раз, что позволит увеличить дальность связи на два порядка при той же мощности передатчика.

Для обеспечения равной частотной перестройки ступеней и требуемого несовпадения их

«гребенок» должны выполняться следующие соотношения:

Pg QrC COS

1 — и

1+ in,— ) 1/

1, - + m 1, VR)

При R=0,99 и m=2 L,=1,006 4, т. е. разница в длине ступеней очень невелика.

Синхронная перестройКа интерферометров облегчается, если оба интерферометра являются ступенями одного ИФП, имеющего одно общее подвижное зеркало, продольное перемещение которого AL обеспечивается, например, пьезоэлектрическими преобразователями.

Для автоматической перестройки используется луч В, который направляется через одпу из ступеней ИФП на фотодетектор 6 таким образом, что обеспечивается настройка на середину ската резонансной кривой пропускация (фиг. 2г), а на пути отраженного луча Г (PpTp:1 Рцрдх фиг. 2д) установлен фотоде10 тектор 7, и выходы обоих фотодетекторов соединены по дифференциальной схеме 8.

Управляющее напряжение со схемы 8 через цепь обратной связи 9 подается на пьезоэлектрические преобразователи 10.

Предмет изооретения

i,:

8, = агс cOs

cos P

1+ in

40 где Я вЂ” коэффициент отражения зеркал ин. терферометров, 1(й(2; а фотоприемникй, управляющие исполнительным механизмом синхронного изменения длин оптических путей Li и L2 обоих интерферометров, установ45 лены в ходе проходящих и отраженных от одного из интерферометров лучей другого пучка.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения перестройки, пары зеркал интерферометров выполнены в виде единых

50 блоков.

1. Оптический интерференционный следя2О щий фильтр, содержащий перестраиваемый интерферометр Фабри-Перо, два фотоприемника, включенных в дифференциальную схему, и исполнительный механизм, отличающийся тем, что, с целью увеличения прозрачности

25 и сужения ее полосы, он снабжен светоделителем и плоским зеркалом, установленным в ходе проходящего через интерферометр поп углом 0 пучка и направляющим его под углом 02 на дополнительный интерферометр, 30 при этом зависимо "ть между длинами оптических путей иптерферометров L и L, и углами 0> и 0> выражается формулами: