Способ измерения радиуса кривизны сферических лазерных зеркал

 

СПОСОБ ИЗМБРШИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ СФЕРИЧЕСКИХ ЛАЗЕРНЫХ ЗЕР КАЛ, заключающийся в том, что направляют на измеряемое зеркало вдоль егсгоптической оси пучок лазертого излучения, ре1гнстрируют излучение после его азавмодействия с измеряемым зеркалом и определяют радиус кривизны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, формируют оптический резонатор с использованием измеряемого зеркала и помещаемого перед ним на пути излучения вспомогательного плоского зеркал , осуществляют согласование резонатора с пучком излучения с использованием согласующей линзы, помещаемой на пути излучения перед резонатором, измеряют длину резонатора в согласованном положении, перемещают измеряемое зевало до нового положения согласования резонатора с пучком излучения и вновь измеряют длину резонатора, а измеряемый радиус кривизны сферического зеркала определяют как сумму длин резонаторт в согласованных положениях.

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС1 1УБЛИН

3<5р О 01 В 11 24

Г=

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й С СТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ,(21) 2992088/25-28 (22) 0836.89 (4б) 07;12.83. Б ол. Р 45

- (72) В. Я. Баржин, В. П. 1янильченко и К. И. Мунтян (5З) 551 V17.2(088.8) (56) 1- Опические приборы в машиностроении

Справочник. М., "Машиностроение", 1974. с 184-187.

2. Аррасы Орт1 ИП, v. 10, V 4, рф 995 — 996 (нрототин) (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА

КРИВИЗНЦ СФЕРИЧЕСКИХ ЛАЗЕРНЫХ ЗЕР—

КАЛ, заключающийся в том, что направляют на измеряемое зеркало вдоль его оптической оси пучок лазерного излучения, ре1 истрируют излучение после его взаимодействия с измеря..БО„„Д0594аО A емым зеркалом и определяют радиус кривизны, отличающийся тем, что, с целью новышения точности измерений, формируют оптический резонатор с использованием измеряемого зеркала и иомещаемого перед ним на пути излучения вспомогательного плоского зеркала; осуществляют согласование резонатора с пучком излучения с использованием согласующей линзы, помещаемой на пути излучения перед резонатором, измеряют длину резонатора в согласованном положении, перемещают измеряемое зеркало до нового положения согласования резонатора с пучком излучения и вновь измеряют длину резонатора, а измеряемый радиус кривизны сферического зеркала определяют как сумму длин резонатора в согласованных положениях.

20 2 .сфера" с пучком излучения лазера необходимо выбрать фокусное расстояние f согласующей линзы и установить расстояние дг от лазера до линзы и дэ от линзы до лазера согласно формулам а = -ъ

f 1 . 2 2 2 о где

4- « ъ, ь

<„= г 4Р- i ) ь, = г 4(R- L, L, I

à — «<

b<= Ú -b=21L< 1- конфокальный параметр резонатора.

Поэтому два резонатора типа "плоскостьсфера" с длинами Lг и Lq соответственно, имеющие одинаковые сферические зеркала с радиусом R. будут иметь одинаковые конфокальные.параметры, а следовательно, и одинаковые условия согласования с каким-либо лазерным пучком только в том случае, когда

R= 1-1+ 1-з

Критерием согласованности лазерного пучка и резонатора является возбуждение в резонаторе только основной моды колебаний и отсутствие мод высших порядков.

Измерение длины резонатора может быть осуществлено одним из известных способов, обеспечивающих необходимую точность, например методом совпадения дробных частей порядка интерференции, методом определения частоты межмодовых биений при размещении в резонаторе активного элемента лазера, методом модуляции ламрного излучения н т,п.

На чертеже изображен один иэ возможных вариантов устройства, реализующего способ.

Устройство содержит расположенные последовательно лазер 1, согласующую линзу 2, плоекое1 вспомогательное зеркало 3 и фотоприемник 4.

Плоское зеркало 3 закреплено на пьезокерамическом элементе 5, подключенном к выходу генератора. б низкой частоты, а выходы фотоприемника 4 и генераторе 6 подключены к входам осцкшюграфа 7. Измеряемое сферичес-, кое зеркало 8 помещается между плоским мркалом 3 и фотоприемником 4 так, что указан. ные зеркала образуют оптический резонатор типа "плоскость-сфера".

Способ осуществляется следуницим образом.

Пучок излучения от лазера 1 проходит согласующую линзу 2, резонатор, образованный зеркалами 3, 8, и попадают на фотоприемник 4.

3 10594

Изобретение относится к контрольно-изме. рительной технике, предназначено для измерения радиусов кривизны сферических зеркал и может быть использовано преимущественно в производстве, занятом изготовлением лазеров.

Известен способ измерения радиусов кривизны сферических зеркал с помощью контактного сферометра (1).

Недостатками способа является низкая точность контроля, обусловленная тем, что значение радиуса кривизны определяется на основании измерения стрелки прогиба поверхности, а также высокая вероятность механического повреждения поверхности, что делает его непригодным для измерения радиусов кривизны сферических лазерных зеркал.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения-радиуса кривизны сферических лазерных зеркал, заключающийся в том, что направляют на измеряемое зеркало вдоль его оптической оси пучок лазерного излучения, регистрируют излучение после его взаимодействия с измеряемым зеркалом и определяют радиус кривизны (2).

Недостатком известного способа является сравнительно низкая точность измерений,обусловленная тем, что значение радиуса кривизны зеркала определяется по величине углового смещеиня отраженного от него лазерного пучка при смещении зеркала на известную величину в направлении, перпендикулярном on-, 30 тической оси.

11елью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель досппается тем, что соглас. .но способу измерения радиуса кривизны сфе::рических лазерных зеркал, заключающемуся в том, что направляют на. измеряемое зеркало ! "вдоль его оптищской осн пучок лазерного из-. лучения, регистрируют излучение после его, взаимодействия с измеряемым зеркалом и определяют радиус кривизны, формируют оптический резонатор с использованием измеряемого зеркала н помещаемого перед ним на пути излучения вспомогательного плоского зеркала, . 45 осуществляют согласование. резонатора с пучком излучения с использованием согласующей линзы. помещаемой на пути излучения перед резонатором, измеряют длину резонатора в согласованном положении, перемещают измеряемое зеркало до нового положения согласования резонатора с пучком излучения и вновь измеряют длину резонатора, а измеряемый радиус кривизны сферического зеркала определяют как сумму длин резонатора в согласованных положеЙиях. 55

Способ основан на использовании свойств оптических резонаторов. Можно показать, что для согласования резонатора типа плоскость3 1059420 4

Пьезокерамический элемент 5, питающийся от деляют как сумму длин резонатора в согласе. генератора 6 низкой частоты, приводит зеркало ванных положениях, т. е. и 1.» + 1».

3 в возвратно-поступательное движение вдоль В случае, если L .a О, а 1.» -" Я, чувствяоптической оси. Одновременно напряжение от тельность и погреапюсти согласования реэонагенератора 6 поступает на синхронизирующий 5 тора с пучком резко возрастает. Поэтому дпя осциллограф 7, а на его сигнальный вход— уменьшения погрешности R3MepcHRI радиуса напряжение с выхода фотонриемннка 4. В ре- кривизны зеркала 8. целесообразно выбирать зультате ва экране осциллографа 7 наблюдается исходную длину L» резонатора по возможносструктура мод колебаний в резонаторе. ти малой.

Собственно процесс измерений радиуса.кри- 10 Погрешность измерений длины резоиатора визны зеркала 8 скидывается из следующих не вносит существенного вклада в погрешность операций. Изменяя длины отрезков 4» и d»,. измерений радиусе кривизны зерка»в 8, так а при необходимости и д»»ину отрезка l »,, как уломянутые способы в состоянии обеспедобиваются согласования резонатора с лазерным чить точность измерения длины резонатора в пучком. Контроль за согласованием ведут на 15 пределах долей длины волны используемого экране осциллографа 7 мод колебаний высших излучения. порядков. Измеряют длину Lq в согласованном Способ обеспечивает повыпюние точности положении резонаторе с лазерным пучком.Ос- измерений радиуса кривизны сферических тавляя без изменения отрезки д» и d», переме- лазерных зеркал на один — два порядка по щают зеркало 8 до нового положения согласо- 20 сравнению с известными способами, а погрешвания и вновь измеряют длину L» резонатора, ность измерений при использовании предлагаеРэдиус кривизны измеряемого зеркала 8 опре- мого способа составляет 00005 — 0001%.

Составитель О. Фомин

Редактор А. Шандор ГехРед И. Метелева Корректор А. Дзятко

Заказ 9816/45 тщ 602 П,дп,„

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4