Интерферометр для измерения расстояний

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социавистинеских

Ресвубаик

<111 1000747 (6t) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 27.11.8Ц21) 3359789/25-28

f$)) М gg 3! с присоединением заявки Hо

4 01 В 9/02

Государственнмй комитет

СССР но делам нзобретеннй н откритнй (23) Приоритет (33) УДК 531.715.

° 1(О88.8) Опубликовано 280283, Бюллетень М98

Дата опубликования описания 28. 02.83 (72) Авторь изобретемия

A.Á.Ñåð| ÜÞâ-и С.Е.Солодов

Физический институт им. П.Н.лебедева (71)заявители ; институт инженеров;геодезии, аэрофото

У нина, (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ

Изобретение. относится к измери,тельной технике и может быть преднаэначейо для;измерения больших рас стояний и йсполвзовано преимущест венно при проведении измерений в геодезии.

Известен интерферометр для измерения расстояний, содержащий источник света, расположенные по ходу

его лучей. коллимирукцую оптическую систему, светоделитель, концевые отражатели и регистратор интерференционной картины 1J.

Недостатком интерферометра -является малык диапазон измеряемых расстояний, обусловленный большими потерями света, возникающими при измерении больших расстояний.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является интерферометр для измерения расстояний, содержащий источник света, выполненный в виде полупроводникового лазера, расположенные последовательно.по ходу световых лучей коллимирукщую оптическую систему и светоделитель, делящий световые лучи на две ветви, концевые отражате1ли, установленные в этих ветвях, н регистратор интерференционной карти ны. В интерферометр входит сферическое полупрозрачное зеркало, орентированное так, что центр его кри- . визны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера в области его р-и перехода, и образует вместе с полупроводниковым лазаром активную линию задержки 2).

Недостатком интерферометра явля.ется выполнение приближенной оценки измеряемого расстояния с помощью дополнительного дальномера, что не позволяет обеспечить wcozyio производительность измерения.

Цель изобретения — повышение про иэводительности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что интерферометр снабжен последовательно расположенными по ходу. световых лучей со стороны противоположной коллимирукшей оптической системе, дополнительной коллимирующей системой, выполненной в виде микрообъектива, клиновым компен25 сатором и плоским зеркалом.

На чертеже изображена принципиальная схема интерферовуетра для измерения расстояний.

Интерферометр содержит источник

ЗО света, выполненный в виде полупро1000747

Формула изобретения

3 водниконого лазера 1, коллимирующую оптическую систему 2, выполненную в виде положительного объектива, светоделитель 3, разделяющий световой пучок лазера 1 на две ветви, рабочую ветвь и ветвь сравнения, концевой( отражатель 4, установленный в рабочей ветви, концевой отражатель 5 с ме санизмом б перемещения в ветви сравнения ), регистратор 7 интерференци онной картины, дополнительную колли- 10 мирующую систему 8, выполненную в виде микрообъектина, установленного во втором выходном пучке лазера 1, по ходу которого помещены также клиновый компенсатор 9 с механизмом 10 перемещения и плоское зеркало 11.

Интерферометр работает следующим образом.

Часть света от источника света, выполненного в виде полупроводникового лазера 1, коллимируется коллими20 рующей оптической системой 2, проходит светоделитель 3 и поступает в рабочую ветвь интерферометра. Концевой отражатель 4 возвращает падающий на него пучок н обратном направлении, а светоделитель 3 направляет его в регистратор 7 интерференционной картины.

Другая часть света от лазера 1, выходящая в сторону противоположную измеряемому расстоянию, отражается от граней лазера и плоского зеркала

11, выходит через грань лазера, обращенную в сторону измеряемого расстояния, коллимируется коллимируки1 ей оптической системой 2,"отражается от светоделителя 3 и поступает в ветвь сраннейия интерферометра. Отражатель 5 возвращает падающий на него пучок в обратном направлении, 40 затем этот пучок проходит через снетоделитель 3 и поступает на регистратор 7 интерференционной картины. При многократных прохождениях этого пучка между гранями лазера 1 и плоским зеркалом 11 он последовательно коллимируется и фокусируется дополнительной коллимирующей системой 8 и получает дополнительную оптическую раз— ность хода в просветленном клиновом компенсаторе 9.

Если, оптические длины путей двух описанных пучков уравнены с точностью до длины когерентности из— лучения лазера 1 в используемом режиме работы (н50 мкм), то на входе регистратора 7 возникает интерференционная картина. По максимальному контрасту интерференционной картинй, который фиксируется регистратором 7, длины оптических путей могут быть 60 уравнены с точностьюл1 мкм.

Измерение расстояния осуществляется в следукщей последонательности. В рабочую нетвь интерферометра устанавливают вспомогательное зеркало (показ ано пунктиром ), удаленное от светоделителя 3 на расстояние, примерно равное расстоянию от светоделителя 3 до концевого отражателя 5. С помощью механизма б перемещения выравнивают эти расстояния, что контролируется по появлению и максимальному контрасту интерференционной картины с помощью регистратора 7 интерференционной картины. Вспомогательное зеркало выводят из хода лучей. Из |леняя толщину просветленного клинового компенсатора 9, с помощью глеханизма 10 перемещения, вновь добиваются появления и максимального контраста интерференционной картины и снимают отсчет Х, котороу соответстствует 1. — ойтическая длина активной линии задержки, образованной плоским зеркалом 11 и гранями лазера 1.

При этом выполняется раненстно

NL=D (1) где N — число .проходов лазерного пучка внутри активной. линии зедержки; П вЂ” измеряемое расстояние.

Затем изменяют оптическую длину активной линии задержки с помощью клинового компенсатора 9 до поянления следующего максимума интерференционной картины и снимают отсчет х;, которому соответствует изменение опт ич ес кой дли ны ли н ии з аде ржки на д 1,.

При этом выполняется равенство

F8+41(L-aL)=3 . 2 )

Совместное решение уравнений (1 ) и (2 ) дает искомую величину измеряемого расстояния

Р= — (L- l.).

nL;

Снабжение. интерферометра активной линией задержки с перестраиваемой оптической длиной позволяет упростить и сократить время измерения за счет исключения приближенной оценки измеряемого расстояния с помощью дополнительного дальномера.

Интерферометр для измерения рас-. стояний, содержащий источник света, выполненный в виде полупроводникового лазера, расположенные последовательно по ходу светового пучка коллимирующую оптическую систему и светоделитель, делящий световой пучок на две ветви, конценые-отражатели, установленные в этих ветвях, и регистратор интерференционной картины, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности измерения, он снабжен последонательно расположенными па ходу светоного.пучка со стороны, противоположной коллимирующей оптической системе, дополни1000747

Составитель Л. Лобзова

Редактор Е. Лушникова Техред Л.Пекарь Корре ктор М. Шароыи

Заказ 1353/38

Тираж 600 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по .делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тельной коллимирукщей системой, вы- полненной в виде микрообъектива, клиновым компенсатором и плоским зеркалом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Кондрашков A.B. Интерференция света и ее применение в геодезии.

N., Геодезиэдат, 1956, с. 87-88.

2. Авторское свидетельство СССР по заЯвке Р 3218107/25-28, кл. G 01 В -9/02, 1980 прототип ) ..