×
27.04.2015
216.013.4685

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ФАБРИ-ПЕРО

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002549557
Дата охранного документа
27.04.2015
Аннотация: Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа многоканального измерения смещения длины волны света. Измерения осуществляются с использованием интерферометра Фабри-Перо. Свет источников света через коллимирующую систему направляют на интерферометр Фабри-Перо и с помощью линзы фокусируют интерферометрическую картину на регистраторе. При этом на интерферометр Фабри-Перо направляют свет от нескольких независимых источников света, которые освещают различные области интерферометрической картины, а затем в каждой области интерферометрической картины компенсируют размытие интерферометрических колец, вызванное непараллельностью зеркал интерферометра, заменяя на регистраторе плоскость фокуса на плоскость, где лучи всех интерференционных картин непараллельного интерферометра Фабри-Перо пересекаются, создавая частичный псевдофокус. Технический результат заключается в обеспечении возможности одновременного измерения смещений частоты излучения от разных независимых источников в одном канале и повышении резкости интерференционных колец с обеих сторон от центра интерферограммы. 3 ил.
Основные результаты: Способ многоканального измерения смещения длины волны света с использованием интерферометра Фабри-Перо, заключающийся в том, что свет источника света через коллимирующую систему направляют на интерферометр Фабри-Перо, а затем фокусируют линзой интерферометрическую картину на регистраторе, отличающийся тем, что на интерферометр Фабри-Перо направляют свет от нескольких независимых источников света, освещающих различные области интерферометрической картины, а затем в каждой области интерферометрической картины компенсируют размытие интерферометрических колец, вызванное непараллельностью зеркал интерферометра, заменяя на регистраторе плоскость фокуса на плоскость, где лучи всех интерференционных картин непараллельного интерферометра Фабри-Перо пересекаются, создавая частичный псевдофокус.

Изобретение относится к измерителям смещений длины волны электромагнитного излучения интерферометрическим методом по допплеровскому смещению длины волны света, отраженного от исследуемого объекта, с использованием интерферометра Фабри-Перо и может быть использовано для увеличения качества интерференционной картины одновременно с разных сторон от центра при малых потерях света на рассеяние.

Низкое качество интерференционной картины, полученной с использованием интерферометра Фабри-Перо, выражается в невозможности получить четкое изображение интерферометрических колец одновременно с противоположных сторон от центра. Связан данный эффект с непараллельностью зеркал интерферометра, размывающей интерференционную картину разбиением ее на непрерывный набор различных интерференционных картин, каждая из которых соответствует различному расстоянию между зеркалами интерферометра. Увеличение качества интерференционной картины одновременно с обеих сторон от центра основано на смещении различных частей интерференционной картины из положения фокуса в плоскости, где лучи всех интерференционных картин непараллельного интерферометра Фабри-Перо пересекаются, создавая в одной точке некий частичный псевдофокус. Подобные псевдофокусы возможно получить в плоскости, перпендикулярной оси наклона зеркал интерферометра. Изменение формы пучка света производится с сохранением формы интерферометрической картины, а значит, не влияет на точность измерений. Компенсация разности положений частичных псевдофокусов различных частей интерференционной картины производится расположением плоскости регистрации в месте фокусировки одной из исследуемых областей интерферограммы. Область, в псевдофокусе которой размещается плоскость регистрации, выбирается так, чтобы ее псевдофокус был ближе псевдофокусов всех исследуемых областей к интерферометру. Затем в месте оптической оси, в котором лучи, засвечивающие разные области интерферограммы, уже пространственно разделены, на путях лучей, засвечивающих несфокусированные области, размещают оптические элементы, осуществляющие задержку по фазе, которые увеличивают длину хода лучей до места расположения плоскости регистрации так, чтобы их псевдофокус также совпал с плоскостью регистрации. Компенсация разности положений псевдофокусов различных частей интерференционной картины происходит без изменения размера и формы лазерного пучка по отношению к интерференционной картине, что позволяет сохранить избирательную засветку необходимых областей интерферограммы без дополнительных потерь света на засветку неисследуемых областей. Получение высокого качества интерференционной картины одновременно с обеих сторон от центра позволяет с большой точностью регистрировать положение колец в разных областях изображения, увеличивая количество каналов.

Известен способ получения высокого качества интерференционной картины по всей ее площади, описанный в статье K.D. Mrelenze et al, Appl. Optics, 7. No. 2 (1968), где в простейшую схему измерителя смещений длин волн с интерферометром Фабри-Перо, содержащую коллимирующую линзу, интерферометр, строящую линзу (создает в фокусе изображение интерферометрических колец), добавлена перед интерферометром матовая пластина. Эта матовая пластина уменьшает направленность лазерного излучения, рассеивая его. В результате рассеяния излучения фокус всей интерферометрической картины усредняется, изображение концентрических колец становится четким на всей площади регистратора.

Недостатками этого способа являются большие потери света на рассеяние, засветка неиспользуемых областей интерферограммы, невозможность засветки разных областей интерферограммы независимыми источниками света.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототип) является способ регистрации смещения длины волны света по двум областям интерферограммы, реализованный в приборе для измерения скорости ветра на средней высоте с использованием эффекта Допплера «Патент США №5088815, МПК G01P 3/36, 1992 г.», в котором импульсы света лазера рассеивают телескопом и направляют на интерферометр для измерения спектрального сдвига рассеянного света по отношению к излучаемым лазером световым импульсам. В интерферометре Фабри-Перо часть одного из двух зеркал покрыта утолщающим слоем для образования двух отдельных эталонов, причем на выходе интерферометра световой поток разделяют двойной призмой на два потока, соответствующих каждому из эталонов. Измерительное устройство содержит по меньшей мере два измерительных канала.

Недостатками этого прототипа являются невозможность одновременных измерений смещений частоты излучения от разных независимых источников в одном канале, засветка неиспользуемых областей интерферограммы, отсутствие резкости интерференционных колец с обеих сторон от центра интерферограммы.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является возможность одновременных измерений смещений частоты излучения от разных независимых источников в одном канале, отсутствие засветки неиспользуемых областей интерферограммы, высокая резкость интерференционных колец с обеих сторон от центра интерферограммы.

Технический результат достигается тем, что в способе многоканального измерения смещения длины волны света с использованием интерферометра Фабри-Перо, заключающемся в том, что свет источника света через коллимирующую систему направляют на интерферометр Фабри-Перо, а затем фокусируют линзой интерферометрическую картину на регистраторе, на интерферометр Фабри-Перо направляют свет от нескольких независимых источников света, освещающих различные области интерферометрической картины, а затем в каждой области интерферометрической картины компенсируют размытие интерферометрических колец, вызванное непараллельностью зеркал интерферометра, заменяя на регистраторе плоскость фокуса на плоскость, где лучи всех интерференционных картин непараллельного интерферометра Фабри-Перо пересекаются, создавая частичный псевдофокус.

Разница в базе интерферометра Фабри-Перо в разных областях компенсируется непосредственно в исследуемой области смещением фазы засвечивающего данную область излучения в плоскости частичных псевдофокусов.

Смещение фазы производится либо проведением луча через более плотный прозрачный материал, либо при больших отклонениях положения фокуса изломом хода лучей несколькими зеркалами. В случае необходимости плавной регулировки фазы для равного увеличения фокусировки соседних колец в луч добавляется оптический клин, угол скоса которого зависит от степени непараллельности зеркал интерферометра. Смещение направления луча, вызванное клином, компенсируется либо поворотными зеркалами, либо меньшим клином, стоящим раньше по ходу луча.

Для того чтобы сконцентрировать луч на интерферометре в малое пятно, засветив им ограниченную область интерференции, что позволяет в разных областях интерференции регистрировать смещение длины волны различных пучков света, необходимо увеличить угловую расходимость луча, что увеличивает влияние непараллельности отражающих поверхностей интерферометра. Это является одним из следствий теоремы Лиувилля. Именно поэтому при засветке интерферометра широким пучком с низкой угловой расходимостью, разница в качестве интерференционной картины минимальна.

На фиг.1 приведена схема образования частичных псевдофокусов в приближении двухлучевой интерференции, где:

1, 2 - зеркала интерферометра Фабри-Перо; 3 - оптическая ось линзы; 4 - фокальная плоскость длиннофокусной линзы; 5, 6, 7 - группы лучей с различными углами падения на интерферометр; 8, 9 - частичные псевдофокусы; 13 - длиннофокусная линза, формирующая изображение интерференционных колец. В реальном многолучевом интерферометре Фабри-Перо разница в положениях частичных псевдофокусов будет больше.

На фиг.2 приведен вариант схемы измерителя смещения длины волны лазерного излучения, в котором использован описанный способ многоканального измерения смещения длины волны света с использованием интерферометра Фабри-Перо, где:

10 - источники излучения; 11 - коллимирующая линза; 12 - интерферометр Фабри-Перо; 14 - область разделения лучей подсветки различных областей интерферограммы; 15 - фазовая задержка из плотного оптического материала; 16 - плоскость регистрации; 17 - интерференционные максимумы.

На фиг.3 приведен увеличенный фрагмент другого варианта схемы схемы измерителя смещения длины волны света на основе интерферометра Фабри-Перо, расположенный после длиннофокусной линзы 13, где 18 - фазовая задержка из четырех поворотных зеркал.

На вход оптической системы измерителя подается свет от нескольких независимых источников излучения 10, в фокальной плоскости 4 длиннофокусной линзы 13, формирующей изображение интерференционных колец, строится изображение входных источников излучения 10. Образуются области интерференционной картины, засвеченные независимыми пучками света. Масштаб изображения источников излучения 10 в фокальной плоскости 4 длиннофокусной линзы 13 зависит от соотношения фокусов линз 11 и 13. Лучи, составляющие изображение отдельного источника излучения 10, после коллимирующей линзы 11 частично занимают то же пространство, что и лучи других входных источников света, что не позволяет изменять их независимо. Длиннофокусная линза 13 направляет лучи от разных входных источников света в различные точки в фокальной плоскости, вследствие чего в некоторой области 14 лучи подсветки различных областей интерферограммы пространственно разделяются, давая возможность их независимой обработки.

Изображение входных источников излучения 10 наложено на интерферометрическую картину, состоящую из концентрических колец. Вследствие наклона зеркал 1 и 2 интерферометра Фабри-Перо 12, вызванного погрешностью сборки, в фокальной плоскости 4 длиннофокусной линзы 13 строится несколько независимых соосных интерферометрических картин, строящихся различными группами лучей 5, 6 и 7 с различными углами падения на интерферометр Фабри-Перо 12 с разными диаметрами колец, которые соответствуют различным областям интерферометра Фабри-Перо 12 с различным расстоянием между зеркалами 1 и 2 интерферометра Фабри-Перо 12. Углы падения каждой группы лучей 5, 6 и 7 с различными углами падения на интерферометр Фабри-Перо 12 соответствуют условиям интерференции для различных расстояний между зеркал. В окрестности фокальной плоскости 4 длиннофокусной линзы 13 изображения различных интерферометрических колец смещаются относительно друг друга, переставая быть соосными. При этом различные изображения каждого конкретного интерферометрического кольца рано или поздно пересекутся в одной точке окружности, создав частичный псевдофокус 8 или 9. Диаметры интерферометрических колец первых порядков более чувствительны к изменениям расстояния между зеркалами 1 и 2 интерферометра Фабри-Перо 12, поэтому их частичные псевдофокусы 8 и 9 будут дальше от фокальной плоскости 4 длиннофокусной линзы 13. В плоскость частичного псевдофокуса 8 наиболее широкой из освещенных области интерферометра Фабри-Перо 12 размещается плоскость регистрации 16 положения интерференционных максимумов 17. Эта плоскость расположена ближе остальных к длиннофокусной линзе 13. Плоскости расположения частичных псевдофокусов 8 и 9 остальных областей интерферометрической картины смещаются в плоскость регистрации 16 увеличением оптического пути до плоскости регистрации 16. Увеличение оптического пути лучей, освещающих конкретную область интерферограммы, может осуществляться увеличением среднего показателя преломления среды, в которой проходят лучи, для этого на их оси ставится фазовая задержка из плотного оптического материала 15, изображенная на фиг.2. Для каждой области интерферограммы фазовая задержка из плотного оптического материала 15 подбирается отдельно исходя из положения частичного псевдофокуса 8 и 9 относительно фокальной плоскости 4 длиннофокусной линзы 13. В случаях, когда фазовой задержки из плотного оптического материала 15 недостаточно, можно использовать фазовые задержки из четырех поворотных зеркал 18 с регулировкой расстояния между поворотными зеркалами, как показано на фиг.3.

Способ многоканального измерения смещения длины волны света с использованием интерферометра Фабри-Перо, заключающийся в том, что свет источника света через коллимирующую систему направляют на интерферометр Фабри-Перо, а затем фокусируют линзой интерферометрическую картину на регистраторе, отличающийся тем, что на интерферометр Фабри-Перо направляют свет от нескольких независимых источников света, освещающих различные области интерферометрической картины, а затем в каждой области интерферометрической картины компенсируют размытие интерферометрических колец, вызванное непараллельностью зеркал интерферометра, заменяя на регистраторе плоскость фокуса на плоскость, где лучи всех интерференционных картин непараллельного интерферометра Фабри-Перо пересекаются, создавая частичный псевдофокус.
СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ФАБРИ-ПЕРО
СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ФАБРИ-ПЕРО
СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ ДЛИНЫ ВОЛНЫ СВЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ФАБРИ-ПЕРО
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 161-170 из 191.
10.05.2018
№218.016.453e

Генератор электромагнитных импульсов

Изобретение относится к технике генерации мощных электромагнитных импульсов и может быть использовано в импульсной радиолокации и при испытаниях технических средств на воздействие мощных импульсных электромагнитных полей. Технический результат - увеличение плотности излучаемой мощности ЭМИ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650103
Дата охранного документа: 09.04.2018
10.05.2018
№218.016.47e8

Радиационный монитор и способ определения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения

Группа изобретений относится к области измерительной техники, а именно к радиометрии фотонов, и может быть использована при обнаружении ядерных и радиоактивных материалов на контрольно-пропускных пунктах предприятий, где используются, хранятся или (и) перерабатываются радиоактивные нуклиды....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650726
Дата охранного документа: 17.04.2018
29.05.2018
№218.016.5648

Электромагнитный привод

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным приводам постоянного тока для передачи угловых перемещений, и может быть использовано для создания двухпозиционных электромагнитных реле или устройств с поворотом подвижного элемента на некоторый ограниченный угол и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654498
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.5662

Вакуумный искровой разрядник

Изобретение относится к электротехнике и сильноточной электронике, представляет собой вакуумный искровой разрядник и может использоваться для коммутации сильноточных высоковольтных электрических систем. Вакуумный искровой разрядник включает герметичную диэлектрическую оболочку, содержащую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654494
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.56bb

Вакуумный разрядник

Изобретение относится к электротехнике и сильноточной электронике, в частности к средствам коммутации, представляет собой вакуумный разрядник, управляемый сфокусированным оптическим излучением, и может использоваться для коммутации сильноточных высоковольтных электрических систем. В герметичной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654493
Дата охранного документа: 21.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a61

Способ автоматизированного измерения сопротивлений

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ автоматизированного измерения сопротивлений и может применяться для удаленного контроля сопротивлений в случае их соизмеримости с сопротивлением линий связи и коммутации. При реализации способа входы двухпроводного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655470
Дата охранного документа: 28.05.2018
09.06.2018
№218.016.5aa0

Способ повышения спектральной чувствительности брэгговского преобразователя деформации балочного типа

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к созданию чувствительных элементов спектральных датчиков и преобразователей физических величин. Упругий элемент брэгговского преобразователя деформации, из кварца или монокристаллического материала, закрепляют консольно в опорной детали....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655471
Дата охранного документа: 28.05.2018
09.08.2018
№218.016.7a37

Позиционно чувствительный детектор излучений

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений и может быть использовано при создании позиционно чувствительных детекторов. Сущность изобретения заключается в том, что позиционно чувствительный детектор излучений содержит сцинтиллятор, при этом сцинтиллятор выполнен в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663307
Дата охранного документа: 07.08.2018
05.09.2018
№218.016.8347

Гидропривод

Гидропривод предназначен для грузоподъемных машин. Гидропривод содержит два трехпозиционных крана управления, гидроцилиндр, цилиндр, поршень, шток, трубу, которая закреплена со стороны поршневой полости в торце цилиндра и соединена с левой гидролинией от первого трехпозиционного крана,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665762
Дата охранного документа: 04.09.2018
13.11.2018
№218.016.9c9a

Электроизоляционный заливочно-пропиточный компаунд

Изобретение относится к области электротехники, в частности к эпоксидным низковязким заливочно-пропиточным компаундам, используемым для электроизолирования и упрочнения путем заливки высоковольтных блоков питания, трансформаторов, для герметизации и защиты элементов радиоэлектронной аппаратуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672094
Дата охранного документа: 12.11.2018
Показаны записи 151-156 из 156.
20.01.2018
№218.016.0ffb

Устройство для определения направления и дальности до источника сигналов

Изобретение относится к пеленгаторам и может быть использовано для определения направления и дальности до источника сигналов. Сущность: устройство содержит ПЭВМ (1), блок (5) системы единого времени, блок (6) связи с абонентами, первый блок (7) схем ИЛИ, а также первый и второй идентичные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633647
Дата охранного документа: 16.10.2017
20.01.2018
№218.016.1077

Способ лазерного отжига неметаллических материалов

Изобретение относится к способу лазерного отжига неметаллических материалов и может быть использовано для отжига полупроводниковых, керамических и стеклообразных материалов. Осуществляют облучение поверхности лазерным импульсом прямоугольной формы с требуемой плотностью энергии. Исходный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633860
Дата охранного документа: 18.10.2017
20.01.2018
№218.016.1365

Аэродромная тележка-погрузчик

Изобретение относится к обслуживанию авиационной техники. Аэродромная тележка - погрузчик содержит ходовую часть (1), механизм (26) поперечного перемещения, механизм (10) подъема. Механизм поперечного перемещения имеет неподвижную раму (25) с закрепленными на ней катками (43), внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634518
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.1c36

Способ изготовления серебряно-кислородно-цезиевого фотокатода

Изобретение относится к электровакуумной технике, в частности к изготовлению полупрозрачных серебряно-кислородно-цезиевых фотокатодов в случаях, где конструктивно нежелательно проведение высокочастотного разряда для окисления основного слоя серебра, а также в целях предотвращения окисления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640402
Дата охранного документа: 09.01.2018
04.04.2018
№218.016.363b

Способ лазерной обработки неметаллических материалов

Изобретение относится к области технологических процессов и может быть использовано для лазерного отжига или легирования полупроводниковых, керамических и стеклообразных материалов. Способ лазерной обработки неметаллических материалов согласно изобретению заключается в расчете условия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646177
Дата охранного документа: 01.03.2018
19.06.2019
№219.017.83c4

Способ увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости на базе гетеродин-интерферометров

Использование: для увеличения динамического диапазона чувствительности многоканального измерителя скорости. Сущность изобретения заключается в том, что мощность подаваемого на схему регистрации света в разных измерительных каналах регулируют электрооптическими элементами, данное изменение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691669
Дата охранного документа: 17.06.2019
+ добавить свой РИД