SU321678A1 - ELECTROOPTICAL DALNOMER - Google Patents

ELECTROOPTICAL DALNOMER

Info

Publication number
SU321678A1
SU321678A1 SU1389695A SU1389695A SU321678A1 SU 321678 A1 SU321678 A1 SU 321678A1 SU 1389695 A SU1389695 A SU 1389695A SU 1389695 A SU1389695 A SU 1389695A SU 321678 A1 SU321678 A1 SU 321678A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electro
optical
phase
light
plate
Prior art date
Application number
SU1389695A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Г. А. Фельдман
Центральный научно исследовательский институт геодезии, аэросъемки , картографии
Publication of SU321678A1 publication Critical patent/SU321678A1/en

Links

Description

Изобретение относнтс  к геодезическим нриборам, а именно к электроонтпчсским дальномерам, используемым дл  измерений линий на местности.The invention relates to geodetic instruments, namely, electro-electrical range finders, used to measure lines on the ground.

В известных электрооптических дальномерах , работающих на фиксированных частотах модул ции, фазу прин того сигнала, содержащего информацию об измер емом рассто нии , определ ют каким-либо фазоизмерительным устройством: переменной линией задержки оптического или электрического сигиала .In the known electro-optical range finders operating at fixed modulation frequencies, the phase of the received signal, containing information about the measured distance, is determined by some phase measuring device: a variable delay line of the optical or electric sial.

Переменные оптические линии задержки, включаемые в световой тракт последовател)но с измер емой дистанцией, обладают значителын гми габаритами, сложны по устройству , а главное, обуславливают значительные потери светового сигнала и изменение характера его пол ризации, что часто затрудн ет измерени .The variable optical delay lines included in the light path of the sequence, but with a measured distance, have significant dimensions, are complex in design, and most importantly, cause significant losses of the light signal and a change in its polarization, which often makes it difficult to measure.

Электрические линии задержки (фазовращатели ) также обладают р дом существенных недостатков. Фазовращатели высокочастотные мало стабильны и поэтому требуют частой калибровки или посто нного (в процессе измерений) контрол  по оптической линии задержкн, имеющей отмеченные выше отрицательные качества. Фазовращателн низкочастотные требуют только контрол  положени  пул  в процессе измерений, но нензбежное в этом случае нреобразование частот требует удвоенного количества термостатированных кварцевых генераторов.Electrical delay lines (phase shifters) also have a number of significant drawbacks. High-frequency phase shifters are not very stable and therefore require frequent calibration or a constant (in the process of measurement) monitoring of the delayed optical line, which has the negative qualities noted above. Phase-shifting low-frequency ones require only monitoring the position of the pool in the measurement process, but in this case frequency conversion requires twice the number of thermostatically controlled quartz oscillators.

Кроме того, электрическое измерение фазы принципиально не может быть осуществлено в электрооптических дальномерах с совмещенными приемпым и передающим трактами , где используетс  один и тот же элемент как дл  модул ции, так и дл  демодул цииIn addition, electrical phase measurement cannot in principle be carried out in electro-optical range finders with combined receiving and transmitting paths, where the same element is used for both modulation and demodulation

светового сигнала (например электрооптические дальномеры «Кристалл).light signal (for example, Kristall electro-optical range finders).

Дл  повышени  стабильности и упрощени  конс1рукции в предлагаемом дальномере фазовращающее устройство выполнено в видеTo increase stability and simplify the design in the proposed range finder, the phase shifter is designed as

новоротнсй двулученреломл ющей пластины, устапоБленной после электрооптической  чейки , обе-снечивающей вращение плоскости пол ризации выход нд,его из нее иромодулированного излучени  с угловой скоростью,a new ray of a birefringent plate, installed after the electro-optical cell, which monitors the rotation of the polarization plane of the output nd, from its iromodulated radiation with an angular velocity,

определ емой частотой модул ции, например,modulation frequency, e.g.

электрооптической  чейки, основанной наelectro-optical cell based on

эффекте Поккельса н унравл емой вращающи c  электрооптическим полем.the Pockels effect is adjustable by a rotating electro-optical field.

Устройство может быть реализовано как вThe device can be implemented as in

виде системы с совмещенными приемным и передающим оптическим трактами, так и в виде системы, где эти тракты разделены.as a system with a combined receiving and transmitting optical paths, and in the form of a system where these paths are separated.

источник излучени ; 2 - бипол ризациопное устройство; 3 - модулирующа  электрооптическа   чейка, 4 -генератор модулирующих частот; 5-поворотна  пластина в четверть волны; 6 - отражатель; 7 - индикатор светового потока, регистрирующий одну из точек , в которой мен етс  зпак первой производной кривой изменени  выход щего светового потока.radiation source; 2 - bipolarisation device; 3 - modulating electro-optical cell, 4 modulating frequency generator; 5-turn quarter-wave plate; 6 - reflector; 7 is a luminous flux indicator that records one of the points at which the first derivative of the curve of variation of the output luminous flux varies.

На фиг. 2 показана схема дальномера с раздельными приемным и передаюпии ; трактами , где 5 - источник излучени ; 9 и 5 - скрещенные пол роиды; 10 и 10 - лодулирующа  и делюдулирующа  электроолтические  чейки; 11 - генератор модулирующих частот; 12 - поворотна  пластина п полволны; 13 - отражатель; 14 - индикатор светового потока, регистрирующий одну из точек, в которой мен етс  знак первой производной кривой изменени  выход щего светового потока.FIG. 2 shows a range finder scheme with separate receiving and transmittings; paths, where 5 is the radiation source; 9 and 5 - crossed floor roids; 10 and 10 - lodulatory and diluting electrolytic cells; 11 - generator of modulating frequencies; 12 - half-wave rotary plate; 13 - reflector; 14 is a luminous flux indicator recording one of the points at which the sign of the first derivative curve of the output luminous flux changes.

Оптические элементы, обесиечпваюи1,ие формирование, посылку и прис г светового потока, на чертежах не показаны.The optical elements, the design, the formation, the sending and the light stream, are not shown in the drawings.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Свет от источника излучени  / проходит по одному из каналов бипол ризациоииого устройства и в виде плоскоиол ризованной волны попадает в электрооптическую  чейку 3. Электрооптическа   чейка, к которой приложено модулирующее напр жение с одной из частот /м, вырабатываемых геператорол: 4. преобразовывает падающее па нее плоскоиол ризоваиное излучение в световую волну с круговой нол ризацией. При этом углона  скорость сОм вращени  плоскости пол ризации световой волны, выход щей из  чейки 3, равна или кратна частоте /м модулирующего напр жени .The light from the radiation source / passes through one of the channels of the bipolarization device and enters the electro-optical cell 3 as a flat-polarized wave. The electro-optical cell to which a modulating voltage is applied at one of the frequencies / m produced by heparatorol: 4. converts the incident voltage planar radiation of light into a circularly polarized light wave. At the same time, the rotational speed C ohm of rotation of the plane of polarization of the light wave leaving cell 3 is equal to or a multiple of the frequency / m of modulating voltage.

Технически така  электрооптпческа   чейка может быть выполнеиа, например, либо в виде четырехэлектродной жидкостной  чейки Керра, управл емой вращающимс  электрическим нолем, либо на основе электрооптического кристалла, использующего двойной поперечный эффект Поккельса п также управл емого вращающимс  полем.Technically, such an electro-optical cell can be made, for example, either in the form of a four-electrode Kerr liquid cell, controlled by a rotating electric zero, or based on an electro-optical crystal, using the double Transverse-Pockels p effect, also controlled by a rotating field.

Вышедщий из  чейки 3 и промодулированный по плоскости пол ризации световой поток проходит пластину 5, измер емую дистанцию , отрал4аетс  от отражател  6 и, вновь пройд  измер емую дистапнию. проходит второй раз четвертьволновую пластину 5. Таким образом, возвратившийс  с дистанции световой ноток, пройд  как бы через иолуволновую пластину, вновь поступает в электроонтическую  чейку 3. Но известно, что если свет, пол ризованный по кругу, проходит пластину в нолволны, то наиравле11 е вращени  плоскости его пол ризации Д1еп стс  на обратное. Следовательно, при обратном прохождении светом  чейки 3, если фазы модул ции выход щего и пришедщего световых сигналов равны, происходит компенсаци  поворота плоскости пол ризации пришедщегоThe luminous flux discharged from cell 3 and modulated in the plane of polarization passes the plate 5, the measured distance is detached from the reflector 6 and, once again passed the measured distapnia. the quarter-wave plate 5 passes for the second time. Thus, having returned from the distance of the light note, it passes as if through an i-wave plate, again enters the electro-electrical cell 3. But it is known that if the light is polarized in a circle, the plate passes into nol-waves, then rotation of the plane of its polarization D1ep sts on the opposite. Consequently, when the light 3 passes backward, if the modulation phases of the outgoing and incoming light signals are equal, the rotation of the polarization plane of the incoming

светового потока, т. е. плоскост1 пол ризации демодулировапного светового потока вновь становитс  той же, что и до его модул ции. Возвратившийс  с дистаицпп световой поток в этом случае вновь проходпт по прежпе ;у каналу бипол ризанионного устройства и не попадает на индикатор 7.the luminous flux, i.e., the plane of polarization of the demodulated luminous flux, again becomes the same as before its modulation. The luminous flux returned from distancip in this case is again taken along the previous one; the channel has a bipolar resonance device and does not fall on the indicator 7.

Фаза прищедщего с дистанции светового сигнала в предлагаемой системе зависит неThe phase of the light signal coming from the distance in the proposed system does not depend

только от длины измер емой лшпп, но и от положени  пластины 5. При повороте пластины в четверть волны вокруг оси системы па некоторый дополпительпый угол каждый вектор световой волпы после двукратногоonly on the length of the measured lshpp, but also on the position of the plate 5. When the plate is rotated in a quarter of a wave around the axis of the system, some additional angle each vector of the light wave after a double

прохождени  четвертьволновой пластины дополнительно поворачиваетс  на угол, в два раза больший. Поэтому фаза пришедшего с дистапции светового сигнала будет равна (о, где 9 - переменный угол между главной осью пластины в четверть волны и плоскостью , в которой лежала эта ось при начальном отсчете, а /о - носто 1шый фазовый угол, соответствующий начальному отсчету фазовращающего элемента. Таким образом,the passage of the quarter-wave plate is further rotated by an angle twice as large. Therefore, the phase of the light signal coming from the distortion will be equal (o, where 9 is the variable angle between the main axis of the plate in a quarter of a wave and the plane in which this axis lay at the initial count, a / o is the first phase angle corresponding to the initial count of the phase-rotating element . In this way,

поворачива  четвертьволновую пластину, можно на любой дпстанции добнтьс  того, чтобы между послаьным и пришедшим сигпалами возникла посто нна  разность фаз, регистрируема  индикатором 7 и, отсчитавturning a quarter-wave plate, it is possible at any station to ensure that a constant phase difference occurs between the ambulance and the arriving sigpals, recorded by indicator 7 and, counting

угол 9, найти введенную при повороте пластииы 5 искомую разность фаз, функциопальио св заппую с измер емым рассто нием.angle 9, to find the desired phase difference introduced during rotation of plastia 5, functionalized with a measured distance.

В случае выполнени  предлагаемого устройства с раздельными приемпым п нередающим каналами (фиг. 2), вместо бипол ризатора 2 используютс  скрещенные пол роиды 9 п 9, установленные в раздельных каналах. .Модул ци  и демодул ци  осуществл ютс  в отдельных электрооптических  чейках 10In the case of performing the proposed device with separate receiver channels (Fig. 2), instead of bipolarizer 2, there are used crossed polids 9 and 9 installed in separate channels. Modulation and demodulation are carried out in separate electro-optical cells 10.

и 10 соответственно, а дл  вращени  фазы используетс  фазова  анизотронна  нластипа в полволны 12, так как свет проходит ее только один раз. Пластина может быть установлена как в передающем, так и в приемпом капале устройства.and 10, respectively, and for phase rotation, the phase anisotronic nlastipa is used in half-waves 12, since the light passes it only once. The plate can be installed both in the transmitter and in the receiver of the device.

В случае работы с немонохроматическим источником излучени  /, пластины 5 или 12 должны быть рассчитаны на эффективную длину волны устройства. Возможна такжеIn the case of working with a non-monochromatic radiation source /, plates 5 or 12 should be designed for the effective wavelength of the device. It is also possible

ахроматизаци  этих пластин.achromatization of these plates.

Описываемое фазовращающее устройство не имеет элементов, подвержепных изменени м с течением времени пли разъюстпровке и поэтому вполне стабильно.The described phase shifter has no elements subject to change over time or mismatch, and therefore is quite stable.

П р е д мет и з о б р е т е н н  PRED MET & A REFERENCE

Электрооптпческий дальномер, содержащий источник излучени , совмещенную пли раздсльпые лгодулпрующукт п демодулнрующуюAn electro-optical range finder containing a radiation source combined or divided with a destructive probe demodulator

э.чектрооптические  чейки, генератор модулируюи;его папр жепи  фиксированных частот, фазовращающее устройство, 1ПЦ1;икатор потока излучени  и оптические элемеиты дл  фор; 1прозаии  посылки, отражеии  и приемаelectro-optical cells, a modulating generator; its pairs of fixed frequencies, a phase-shifting device, 1CP1; ikator of radiation flux and optical elements for forms; 1prosei parcel, reflection and reception

целью повышени  стаоильности и упрощени  конструкции, в нем фазовращающее устройство выполнено в виде новоротной двулучепреломл ющей пластины, установленной после электрооптической  чейки, обеспечивающей вращеппе плоскости пол ризации выход щего пз нее промодулированного излучени  с угловой скоростью, определ емой частотой модул ции, например, электрооптической  чейки, оспованной на эффекте Поккельса и управл емой вращающимс  электрооптическим полем.In order to increase stability and simplify the construction, in it the phase shifting device is designed as a novorotnoy birefringent plate, installed after the electro-optical cell, providing a rotational plane of polarization of the output modulated radiation, with an angular velocity determined by the modulation frequency, for example, an electro-optical cell, ground on the Pockels effect and controlled by a rotating electro-optical field.

фf

SU1389695A ELECTROOPTICAL DALNOMER SU321678A1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU321678A1 true SU321678A1 (en)

Family

ID=

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619040C1 (en) * 2016-02-12 2017-05-11 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Laser full-dimensional with a double-saving sensor of radiation
RU2620768C1 (en) * 2016-02-12 2017-05-29 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Laser rangefinder with optical radiation totalizer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619040C1 (en) * 2016-02-12 2017-05-11 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Laser full-dimensional with a double-saving sensor of radiation
RU2620768C1 (en) * 2016-02-12 2017-05-29 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Laser rangefinder with optical radiation totalizer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3272988A (en) Polarization modulation system for transmitting and receiving two independent signals over a single electromagnetic carrier
Brown et al. LXXIV. A new type of interferometer for use in radio astronomy
US3693082A (en) Apparatus for electronically measuring the angle of rotation of the polarization plane of a linearly polarized light beam produced by passage of the beam through a magneto-optical element subjected to a magnetic field to be measured
JPH0224349B2 (en)
WO1991012501A1 (en) Light wave polarization determination using a hybrid system
EP0696739B1 (en) Optical sensor
Earp et al. Radio direction-finding by the cyclical differential measurement of phase
Van Vliet et al. Quarter wave plates for submillimeter wavelengths
US4286878A (en) Optical fibre interferometric gyrometer with polarization switching
EP0034974B1 (en) Monitor for doppler vor radionavigation system, and doppler vor system comprising it
CA1126340A (en) Measuring radio-frequency impedance
US2962715A (en) Radio direction finding systems
O'brien Radio navigational aids
RU2033694C1 (en) Method of transmission of reference signal to points separated in space and device for its realization
GB932808A (en) Improvements in or relating to electric signal combining arrangements
Kurokawa et al. Antenna-Coupled Electrode Electro-Optic Modulator for 80 GHz Band Time Domain Measurement
SU441525A1 (en) Device for measuring electrical parameters of dielectrics and semiconductors
JPS5899761A (en) Electric field/magnetic field measuring apparatus with light
SU444052A1 (en) Device for measuring the thickness of antenna radomes on microwave
SU1282022A1 (en) Device for measuring parameters of anisotropic materials
Redgment et al. Very-long-wave phase differences between spaced aerial systems
SU290460A1 (en) AUTOMATIC MEASUREMENTS OF THE PARAMETERS OF WAVE-WATER DEVICES
SU236033A1 (en) ELECTROOPTICAL DALNOMER
SU121486A1 (en) The method of measuring the distance and the device for its implementation
US2415954A (en) Radio direction finding