Автоматический поляриметр

Характерным для лазерного излучения является одновременное измерение нескольких поляризационных параметров (например степени поляризации П и положения плоскости преимущественных колебаний ), при перестройке генерируемых типов колебаний излучателя.

Принцип действия прибора, предназначенного для одновременного измерения П и , основан на том, что при прохождении через анализатор, вращающийся с постоянной скоростью, поток излучения модулируется по амплитуде, причем глубина модулированного сигнала пропорциональна П, а фаза пропорциональна ά . Структурная схема автоматического измерителя поляризационных параметров имеет вид, приведенный на рис. 56.

Рис. 56. Структурная схема автоматического измерителя поляризационных параметров:

1 – исследуемое излучение; 2 – механический модулятор; 3 – анализатор; 4 –ослабитель; 5 – фотоприемник; 6 – датчик синхроимпульса; 7 – предварительный усилитель; 8 – блок АРУ; 9 – фильтр огибающей; 10 – детектор и индикатор степени поляризации; 11 – индикатор мощности излучения; 12 – генератор; 13 – усилитель-ограничитель; 14 – блок задержки; 15 – электронный ключ; 16 – пересчетная схема; 17 – дешифратор; 18 – цифровой индикатор 

Исследуемое излучение (1) проходит через модулятор 2, анализатор 3 и попадает на фотоприемник 5. Ослабитель 4 вводится в оптический тракт при большой мощности излучения для предохранения фотоприемника от разрушения. В качестве модулятора используется диск с отверстиями, диаметр которых равен диаметру пучка исследуемого излучения.

Мощность излучения после модулятора , где Р₀ – мощность исследуемого излучения на выходе прибора; – частота модуляции (несущая частота).

Анализатор 3 вращается с постоянной угловой скоростью вокруг оптической оси. При прохождении исследуемого пучка через анализатор оптический сигнал модулируется на удвоенной частоте. Электрический сигнал с фотоприемника усиливается предварительным усилителем 7 и поступает на блок автоматической регулировки усиления (АРУ) 8 и схему индикации мощности излучения 11. С помощью блока АРУ сигнал нормируется по несущей частоте. С выхода блока АРУ сигнал поступает на детектор и фильтр 9, подавляющий несущую частоту и выделяющий частоту огибающей сигнала 2_. С фильтра сигнал поступает на блоки 10 и 13. Блок 10 представляет собой индикатор степени поляризации. Напряжение на выходе детектора и отклонение стрелки индикатора пропорциональны степени поляризации исследуемого излучения П. Блок 13 представляет собой усилитель-ограничитель, на выходе которого формируется импульс при совпадении плоскости пропускания анализатора с плоскостью преимущественных колебаний (плоскостью поляризации) исследуемого излучения. С выхода блока 13 импульс поступает на блоки 15 и 16.

Блок 6 служит формирователем синхроимпульса в момент совпадения плоскости пропускания анализатора с плоскостью, принятой за начало отсчета угла  (например, вертикальная плоскость). С выхода блока 6 синхроимпульс поступает на блок задержки 14, с помощью которого в процессе настройки вносится поправка на фазовые задержки сигналов в электронных блоках прибора.

Задержанный импульс «начало счета t₁» поступает на электронный ключ 15. Этим импульсом электронный ключ открывается и на вход пересчетной схемы 16 со стабилизированного генератора 12 поступает пачка импульсов , где – промежуток времени, в течение которого открыт электронный ключ; f₂ – частота генератора. Ключ закрывается импульсом «конец счета t₂» с блока 13. Длительность промежутка времени пропорциональна углу . Таким образом, количество импульсов в пачке пропорционально положению плоскости поляризации исследуемого излучения.

Частота колебаний генератора выбрана такой, чтобы за период вращения анализатора на вход пересчетной схемы поступало бы 3600 импульсов, что соответствует индикации положения плоскости поляризации исследуемого излучения с погрешностью квантования не более 0,1⁰.

Диапазоны измерения поляризационных параметров являются максимально возможными: П = 0 – 100 %,  = 0 – 180⁰. Погрешности измерения зависят от многих факторов, в том числе от параметров исследуемого излучения. Ориентировочные значения погрешностей измерений лежат в пределах: (0,5 – 2)% для П, а для   (0,2 – 1)⁰.