Оптический анализатор опектра

 

в Ф

О П-й-"б (. Й И Е

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сооетскик

Социапис тически к

Республик

680438 (6l ) Дополнитсльнос к авт. свил-ву

{22) Заявлено 12.03,76 (21 ) 2334084/18-25 (51 ) М. Кл.

G 01 R 23/16 с присосяинснисм заявки.%

Гесударстееииый комитет (23) Приоритет во делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень .% 22

Дата опубликования описания 15.06.80 (5З) УДК 535.853 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. A. Жогликов и Б. В. Княшко (71) Заявитель

Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (54) ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА

Изобретение относится к измерительной технике в области статистической радиофизики и предназначено для спектрального анализа в некогерентном свете процесса, записанного в яркостном виде на носителе.

Наиболее близким из известных по технической сущности является оптический анализатор спектра, содержащий оптически связанные источник света, конценсор, эталонный модулятор, объектив, фотоэлектрический преобразователь и регистратор (1):

Целью изобретения является повышение скорости анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в анализаторе, содержащем оптически связанные источник света, конденсор, носитель с записью исследуемых сигналов, эталонный модулятор, объектив, фотоэлектрический преобразователь и регистратор, в качестве источника света исполь20 зован протяженный источник, излучающии узкий спектр, например натриевая гаэоразрядная лампа, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде матрицы фотоприемников.

На чертеже изображена схема предлагаемого анализатора.

Анализатор содержит протяженный по оси х источник 1 света, например натриевую газоразрядную лампу, конденсор 2, носитель 3 с записью исследуемого сигнала, эталонный модулятор 4, объектив 5, матричный фотоэлектрический преобразователь 6, расположенный в фокальной плоскости объектива 5, с фокусным расстоянием F и регистратор 7.

Эталонный модулятор 4 содержит два скрещенных поляризатора 8 и 9, оптические оси которых установлены под утлом 45 к осям х и у. Между поляризаторами установлена двоякопреломляющая призма 10, оптическая ось которой расположена в плоскости х z.

В качестве матричного преобразователя 6 можно испольэовать одномерную матрицу (линейку фотоприемников для одноканального анализа) или двумерную матрицу фотоприемников для многоканального анализа. Можно использовать также видикон, экран которого представляет собой матрицу из независимых фотоприемников. При этом видикон выполняет только функцию фотоэлектрическо680438

3 го преобразования, функцию интегрирования вып6ляйет объектив 5 (s анализаторах спектра:. с временным интегрированием видикон выполняет функцию интегратора), Анализатор работает следующим образом.

Пучок лучей, формируемый протяженным источником 1 света и конденсором 2, освещает носитель 3 с записью исследуемого сигнала f (х). Каждый световой луч, прошедший через носитель 3, формирует на выходе поляризатора 8 две световые волны равной амплитуды, поляризованные по осям х и у. Эти две волны, проходя через призму !О, приобретают разность фаэ дее= 3 an («)(,10, гдв Х вЂ” длина волны света, испускаемого источником 1;

Ьф) — разность показателей преломления для двух волн различной поляризации, зависящая от угла п между проекцией светового луча на плоскость (xz) и оптической осью системы;

)(— путь, проходимый лучом внутри призмы.

Поскольку оптическая ось кристалла расположена в плоскости (xz) при небольших углах 25 наклона луча к плоскости (xz) разность показателей Ь n (а ) практически не зависит от этого угла.

Интенсивность луча на выходе поляризатора

9 определяется выражением 30

-3=J ()-Созда)= ЗД4-соь — дг1)Ь)Р), Поскольку путь |, проходимый лучом в призме 10, линейно связан с координатой х, зависимость интенсивности луча (от координа- 35 ты х определяется исследуемым сигналом, и интенсивность луча на выходе и ляризатора 9 имеет вид з-не(»)(х-сюх — хю(ю)(е,,ак))), 40 где а и е, — постоянные, определяемые углом при вершине и соотношением оснований призмы 10;

)й — коэффициент, зависящий от потерь света в оптической системе.

Каждый пучок параллельных лучей, выходящих иэ модулятора 4 под углом и к оптической оси анализатора, собирается объективом 5 на один иэ фотоприемников матрицы преобразователя 6, имеющий координату х — а F. При. этом освещенность фотоприемника с координатой х равна D/2

0 - размер вдоль оси х пучка света, про ходящего через носитель 3, t

k — постоянная.

Таким образом, освещенность фотоприемника с координатой х пропорциональна спектральной составляющей сигнала на частоте, определяемой углом.

Поскольку источник 1 света является про, тяженным по оси х, на выходе модулятора 4 име, ется множество пучков параллельных лучей, причем каждый из пучков выходит под определен.ным углом а и собирается объективом 5 по оси х на соответствующий фотоприемник преобразователя 6.

Таким образом, в плоскости матрицы преобразователя 6 по оси х формируется амплитудный спектр; сигнала 1(х) одновременно во всем диапазоне частот, причем зависимость

1 частоты от координаты х определяется из (х ), а поиск по фазе М (х ). Выбор типа кристалла, из которого изготовлена призма !О, срез его граней и их ориентирование относительно оптической оси анализатора позволяют реализовать зависимость w(x ) линейной.

Дифракционный предел анализатора определяется линейной апертурой пучков, которая зависит от размеров призмы 10, и поэтому на несколько порядков выше, чем в анализаторе с дифракционными решетками. Это означает, что предлагаемый анализатор позволяет анализировать более высокие пространственные частоты, т. е. может анализировать сигналы, . записанные с более высокой информацйонной плотностью.

Досгоинством предложенного анализатора является также возможность параллельного спектрального анализа одновременно нескольких сигналов. Для этого необходимо между объективом 5 и преобразователем 6 поставить цилиндрическую линзу (на чертеже не указана). При этом в плоскости преобразователя 6 амплитудные спектры различных сигналов f;(x ) смещеI ны по координате у .

Другим достоинством предлагаемого анализатора является его быстродействие, т. к. скорость анмнза зависит только от скорости ввода и вывода информации.

Формула изобретения где

Ч(х ). Е,"xn(» )Е

Е(» )-Н ) f (x)(-сюь(и (»)х и(х)Цдх

Р/2

«s и (х ) ° „хюф)хх;

Оптический анализатор спектра, содержащий оптически связанные источник света, конденсор, эталонный модулятор, объек гив. фотоэлек) рический преобразователь и регистратор, о г л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения

Е>Я0438

Составитель А. Оболенский

Техред Л. Теслюк

Редактор Е. Месропова

Корректор С. Шекмар

Заказ 4290/54 Подписное

Тираж 1019

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 скорости анализа, источник света выполнен и виде протяженного источника, монохроматического излучения, а фотоэлектрический преобразователь — в виде матрицы фотоприемников.

Источники информации, принятые во внимание при экспергизе

1. Авторское свидегельствс C(.CP N 1481 О, кл. 2! d, 1971.