Интерферометрическое измерительное устройство

 

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник линейно поляризованного излучения и оптически связанные светоделитель и два плоских зеркала, предметный столик, установленный с возможностью вращения вокруг оси, параллельной двум плоским зеркалам; два дополнительных плоских зеркала, установленных на столике параллельно отражающим плоскостям одно навстречу другому под углом к оптической оси устройства, две пластины А /4, установленные перед отражающими плоскостями первых двух плоских зеркал, оптические оси пластин составляют соответственно углы -f45° и -45° с плоскостью поляризации источника излучения, электрооптический модулятор, оптически связанный со светоделителем и установленный оптической осью под углом 45° к оси поляризации источника излучения, и последовательно расположенные анализатор и блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью измерения также и угловых перемещений , оно снабжено двусторонним зеркалом, установленным на предметном столике параллельно двум дополнительным зеркалам, светоделительным блоком, выполненным в виде светоделительного кубика и четырех фазовых пластин, каждая из которых посажена на оптический контакт с соответствующей гранью кубика, установленного на оптической оси устройства между модулятором и анализатором, блоком настрой (Л ки нулевой полосы, расположенным за светоделителем по ходу потока излучения, ось которого перпендикулярна оптической оси устройства, и выполненным в виде оптически связанных источника немонохроматического излучения, объектива, поляризатора и светофильтра, оптически связанного со светоделителем, а блок обработки сигнала О5 выполнен в виде последовательно соединенсд ных фотоумножителя, узкополосного фильт оо ра и реверсивного счетчика. СХ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4GD G Ol В 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (3 дг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3473530/25-28 (22) 22.07.82 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) Иржи Рокос (ЧССР) и Л. А. Рокосова (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (53) 535.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 154059, кл. G Ol В 9/02, 1962.

Авторское свидетельство СССР № 940017, кл. G 01 В 9/02, 1980. (54) (57) ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник линейно поляризованного излучения и оптически связанные светоделитель и два плоских зеркала, предметный столик, установленный с возможностью вращения вокруг оси, параллельной двум плоским зеркалам, два дополнительных плоских зеркала, установленных на столике параллельно отражающим плоскостям одно навстречу другому под углом к оптической оси устройства, две пластины Л/4, установленные перед отражающими плоскостями первых двух плоских зеркал, оптические оси пластин составляют соответственно углы +45 и -45 с плоскостью поляризации

„„SU„„1165878 A источника излучения, электрооптический модулятор, оптически связанный со светоделителем и установленный оптической осью под углом 45 к оси поляризации источника излучения, и последовательно расположенные анализатор и блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью измерения также и угловых перемещений, оно снабжено двусторонним зеркалом, установленным на предметном столике параллельно двум дополнительным зеркалам, светоделительным блоком, выполненным в виде светоделительного кубика и четырех фазовых пластин, каждая из которых посажена на оптический контакт с соответствующей гранью кубика, установленного на оптической оси устройства между моду- s лятором и анализатором, блоком настройки нулевой полосы, расположенным за светоделителем по ходу потока излучения, ось которого перпендикулярна оптической оси устройства, и выполненным в виде оптически связанных источника немонохроматического излучения, объектива, поляризатора и светофильтра, оптически связанного со светоделителем, а блок обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединен- ОЪ ных фотоумножителя, узкополосного фильт- Щ ра и реверсивного счетчика. 00

1165878

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для рефрактометрических измерений, а также для других прецизионных измерений условных величин.

Целью изобретения является измерение также и угловых перемещений.

На чертеже представлена схема интерферометрического измерительного устройства..

Устройство содержит источник 1 линейно поляризованного излучения и оптически связанные светоделитель 2 и два плоских зеркала 3 и 4, предметный столик 5, установленный с возможностью вращения вокруг . оси, параллельной двум плоским зеркалам

3 и 4, два дополнительных плоских зеркала (не показаны), установленных на столике

5 параллельно отражающим плоскостям навстречу друг другу под- углом к оптической оси устройства, две пластины il/4 и 6 и7, установленные перед отражаюшими плоскостями первых двух плоских зеркал 3 и 4, оптические оси пластин составляют соответственно углы +45 и -45 с плоскостью поляризации источника 1 излучения, электрооптический модулятор 8, оптически связанный со светоделителем 2 и установленный оптической осью под углом 45 к оси плоскости поляризации источника 1 излучения, и последовательно расположенные анализатор 9, блок 10 обработки информации в виде последовательно соединенных фотоумножителя, 11, узкополосного фильтра 12 и реверсивного счетчика 13, двустороннее зеркало 14, установленное на предметном столике 5 параллельно двум дополнительным зеркалам 15 и 16, светоделительный блок в виде светоделительного кубика 17 и четырех фазовых пластин 18 — 21, каждая из которых посажена на оптический контакт с соответствующей гранью кубика 17, установленного на оптической оси устройства между модулятором 8 и анализатором 9, блок 22 настройки нулевой полосы, расположенный за светоделителем 2 по ходу потока излучения, ось которого перпендикулярна оптической оси устройства, в виде оптически связанных источника 23 немонохроматического излучения, обьектива 24, поляризатора 25 и светофильтра 26, оптически связанного со светоделителем 2.

Устройство работает следуюшим образом.

Луч от источника излучения после прохождения через электрооптический модулятор 8 становится эллиптически поляризованным с осью эллипса, параллельной плоскости поляризации луча источника 1. После пластины 2 и 3 луч становится линейно поляризованным с модулированным азимутом плоскости поляризации. Светоделитель 17 образует два луча а и б которые дважды отражаются соответственно от зеркал 14, 15, 3 (луч а) и 16, 14, 4 (луч б), и интерферируют на светоделителе 17. Фазовые пластинки 19 и 20, оптические оси которых взаимно перпендикулярны, при прохождении лучей туда и обратно сквозь пластинки

5 действуют на них как пластины Л/4, поэтому на выходе имеют место два эллиптически поляризованных луча с одинаковой элли птичностью, одинаковым азимутом оси эллипса 45, но с противоположным направлением вращения. В результате интерферен10 ции этих лучей образуется линейно поляризованный луч, модулированный по азимуту и интенсивности. Начальное значение азимута с(о (которое имеет место при отсутствии напряжения на модуляторе 8) зави-!

5 сит от разности фаз d между лучами а и б.

Пластинки 4, 6, 7 при прохождении лучей туда и обратно действуют на них как полуволновые, меняя местами составляющие лучей с азимутом 0 и 90, благодаря чему исключается влияние искажений сос>0 тояния поляризации лучей на зеркалах 6 и 7. При вращении предметного столика 5, на котором жестко закреплены зеркала 14—

l6 и который сопряжен с исследуемым объектом (не показан) относительно исходноrS го положения, оптический путь одного луча увеличивается, второе уменьшается. При этом, между лучами а и б образуется разность о = — 2-— — 4 !/2 R- sin E. ()

Л

При вращении столика 5 периодически меняется освещенность фотоум ножителя, З0 который равномерно освешен (бесконечно широкая полоса), причем счет целых чисел полос (кратных) осуществляется фотоэлектрическим способом с помощью реверсивного счетчика 24, измерение дробной части интерференции — компенсационным способом с помощью анализатора 9. Исходным положением столика 5 является такое положение, когда зеркала 14 — 16 параллельны светоделителю. 17. В этом случае на выходе имеет место нулевая (бесконечно широкая) по40 лоса. Для настройки нулевой полосы предназначен блок 22.

Интенсивность выходного луча описывается выражением

I = I. Й + йй(6 б; бо 5Й A tl (si n 2 S - х ж 2 ФЯ (2 ) где б. „Q — амплитуда и частота модуляции;

50 Лб -дрейф рабочей точки модулятора;

Ф вЂ” азимут анализатора 21;

8 †разнос фаз, определяемая равенством (1), Из (2) следует, что в приведенном устройстве исключено влияние дрейфа рабочей точки модулятора на измерение угловой величины. Кроме того, симметричное построе1165878

Составитель Н. Захаренко

Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Шандор

Заказ 4298/32 ние устройства позволяет также исключить влияние гирации фазовых пластинок (если последние изготовлены, например, из кварuа), уменьшить влияние неточностей изготовления фазовых пластин, чем достигается высокая точность измерений.