SU321678A1 - Электрооптический дальномер - Google Patents

Description

Изобретение относнтс  к геодезическим нриборам, а именно к электроонтпчсским дальномерам, используемым дл  измерений линий на местности.

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 .

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 .

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.

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 ции

светового сигнала (например электрооптические дальномеры «Кристалл).

Дл  повышени  стабильности и упрощени  конс1рукции в предлагаемом дальномере фазовращающее устройство выполнено в виде

новоротнсй двулученреломл ющей пластины, устапоБленной после электрооптической  чейки , обе-снечивающей вращение плоскости пол ризации выход нд,его из нее иромодулированного излучени  с угловой скоростью,

определ емой частотой модул ции, например,

электрооптической  чейки, основанной на

эффекте Поккельса н унравл емой вращающи c  электрооптическим полем.

Устройство может быть реализовано как в

виде системы с совмещенными приемным и передающим оптическим трактами, так и в виде системы, где эти тракты разделены.

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.

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.

Оптические элементы, обесиечпваюи1,ие формирование, посылку и прис г светового потока, на чертежах не показаны.

Устройство работает следующим образом.

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 .

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.

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 пришедщего

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.

Фаза прищедщего с дистанции светового сигнала в предлагаемой системе зависит не

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 двукратного

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,

поворачива  четвертьволновую пластину, можно на любой дпстанции добнтьс  того, чтобы между послаьным и пришедшим сигпалами возникла посто нна  разность фаз, регистрируема  индикатором 7 и, отсчитав

угол 9, найти введенную при повороте пластииы 5 искомую разность фаз, функциопальио св заппую с измер емым рассто нием.

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 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.

В случае работы с немонохроматическим источником излучени  /, пластины 5 или 12 должны быть рассчитаны на эффективную длину волны устройства. Возможна также

ахроматизаци  этих пластин.

Описываемое фазовращающее устройство не имеет элементов, подвержепных изменени м с течением времени пли разъюстпровке и поэтому вполне стабильно.

П р е д мет и з о б р е т е н н  

Электрооптпческий дальномер, содержащий источник излучени , совмещенную пли раздсльпые лгодулпрующукт п демодулнрующую

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 приема

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.

ф