Интерферометр

 

ИНТЕРФЕРОМЕТР, состоящий из предметной и опорной ветвей, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества информации, получаемой за одну экспозицию, путем одновременного получения картины полос бесконечной ширины и конечной ширины, в опорную и предметную ветви введены дифракционные решетки, штрихи которых расположены под углом один к другому в проекции на плоскость выходного зрачка.

СООЭ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 G 01 B 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3> 12819/24-25 (22) 13. 01. 84 (46) 07. 11.85. Бюл. У 41 (71) Ордена Ленина физико-технический институт,.им. А.Ф. Иоффе (72) Ю.И. Островский (53) 535.411(088.8) (56) Диагностика плазмы. Сб.Атомиздат, 1962, вып. 2, с. 3-67. Кулагин С.В. Аппаратура для научной фото. регистрации и киносъемки, М.: Наука, 1980, с. 146. (54) (57) ИНТЕРФЕРОМЕТР, состоящий иэ предметной и опорной ветвей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения количества информации, получаемой за одну экспозицию, путем одновременного получения картины полос бесконечной ширины и конечной ширины, в опорную и предметную ветви введены дифракционные решетки, штрихи которых расположены под углом один к другому в проекции на плоскость выходного зрачка.

1190187,Изобретение относится к оптикоинтерференционным средствам измерения и может быть использовано для исследования газов, жидкостей, пламен, взрывов и ударных волн, плазмы S и т.д.

Цель изобретения — увеличение количества информации, получаемой за одну экспозицию. путем одновременного получения картины полос бесконеч- 1О ной ширины и конечной ширины.

На фиг. 1 представлена оптическая схема интерферометра, на фиг.2образование интерференционной картины в фокальной плоскости объекта. 15

Интерферометр содержит светоделительные зеркала 1 и 2, непрозрачные зеркала 3 и 4.

Предметная ветвь интерферометра состоит,из зеркал 1, 3 и 2, опорная 20 ветвь интерферометра — из зеркал 1, 4 и 2, исследуемой фазовой неоднородности 5, объектива 6, проецирующего исследуемую неоднородность на регистрирующий узел 7. Последний регистри- 25 рует картину полос бесконечной ширины, а также картины полос. конечной ширины. При этом предметная ветвь образована зеркалами 1, 3 и 2, опорная ветвь состоит из зеркал 1, 4 и 2,ЗО а дифракционные решетки 8 и 9, установленные в опорной и предметной ветвях, снабжены держателями с необходи мыми степенями свободы, обеспечивающими возможность поворота решеток вокруг

35 осей соответствующих пучков.

На фиг. 2 обозначено:

0.1, О, О- — точки фокусировки опорного пучка в 1,0 и -1 порядках дифракции решетки, установленной в опорном пучке.

П <, П, П вЂ” пятна фокусировки пред. .метного пучка в 1,0 и -1 порядках дифракции решетки, установленной в предметном пучке (они уширены, так

45 как предметный пучок искажен исследуе мой фазовой неоднородностью).

Ы вЂ” угол,.который составляют с вертикалью направления штрихов решеток; — пространственное разделение по вертикали точек П,и О, Устройство работает следующим образом.

Входное излучение поступает на 55 светоделительное зеркало 1 и делится на два пучка. Проходящий это зеркало пучек света в опорной ветви интерферометра отражается от зеркала 4, проходит дифракционную решетку 8 и по- . ступает на светоделитель 2. Отраженный от светоделителя 1 пучок света в предметной ветви интерферометра от-ражается от зеркала 3 проходит исследуемую неоднородность 5, дифракционную решетку 9 и поступает на светоделитель 2.

Решетка 9 пучок света в предметной ветви делит на три пучка — нулевого, +1 -1 порядков. Решетка 8 точно так же расщепляет пучок света в опорной ветви. Исходное направление штрихов решеток вертикальное (перпен. дикулярное плоскости фиг. 1). Если повернуть каждую из этих решеток на небольшой уголо вокруг осей пучков так, чтобы штрихи одной из них составляли угол + с(с вертикалью, а другой — а с вертикалью, то в фокальной плоскости объектива соответствующие пучки создадут картину, изображенную на фиг. 2. В проекции на плоскость интерференционной картины штрихи решеток составляют угол 2 ос друг с другом.

Как видно из фиг. 2, несмещенные решетками пучки нулевых порядков О и П образуют как и до введения решетки картину полос бесконечной ширины.

Смещенные пучки минус первого порядка П- и 0 образуют полосы конечной

f ширины, период которых Т равен —, I где обозначение t ясно из фиг. 2, а f — фокусное расстояние объективаб. В свою очередь

2 (fç (1) где Ь вЂ” период дифракционных решеток.

Отсюда

Т = Я = . (2)

Период полос конечной ширины задается периодом используемых дифракционных решеток Ь, а также углом их разворота o(, . Так, например, используя решетки с Ь=0,01 мм можно получить полосы с периодом Т = 1 мм, если угол 6 = 1/200 рад. 20

Ориентация полос конечной ширины определяется углом разворота и перво. начальной ориентацией штрихов решеток.

Для изображенного на фиг.2 случая полосы конечной ширины горизонтальны.

При развороте решеток можно получить вертикальные полосы. В любом случае

2hm

k (3) Составитель А. Медведев

Техред А.Ач Корректор Г.Решетник, Редактор А.Шандор

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6959/42

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

3 119О1 полосы перпендикулярны биссектрисе угла, который составляет штрихи дифракционных решеток. Аналогичные поло сы конечной ширины того же периода и ориентации образуют пучки положительных порядков дифракции (О и П на фиг. 2). Регистрирующий узел зафиксирует, таким образом, одновременно три интерференционные картины — картину полос бесконечной 1р ширины в центре, по обеим сторонам от нее — две картины полос конечной ширины, одинакового периода и

Ориентации, но с противоположным направлением роста номера полос. Позто1му, где в правой картине сгущение полос, в левой картине — разрежение.

Это позволит получить более детальную информацию об исследуемой фазовой неоднородности. В случае, если решетки дают достаточно интенсивные порядки выше первого, можно получить одновременно пять или семь интерференционных картин с прогрессирующей частотой полос. 25

Условие неперекрывания интерференционных картин несложно вывести из геометрических соображений. Оно имеет вид

87 4 где ш расстояние от исследуемой фазовой неоднородности до объектива 6;

k — диаметр светового пучка в интерферометре.

Для случая ш = 30 см, k = 3 см, h = 6 ° 10 си имеем b60,012 см, т.е. при рассмотренном периоде решеток

Ь = 0,01 см перекрывания интерференционных картин не будет.

Если же условие (3) не выполняется, то вводя в фокальную плоскость объектива 6. зеркала или оптические клинья легко отделить различные интерференционные картины и направить их на раздельные регистрирующие узлы или на различные участки одного и того же узла. Позтому выполнение Условия (3) является желательным для простоты конструкции устройства и удобства работы, но не существенным для достижения цели изобретения.

Таким образом, введение в предметную и опорную ветви интерферометра дифракционных решеток, штрихи которых расположены под углом один к другому в проекции на плоскость интерференционной картины позволяет одновременно регистрировать картины йолос бесконечной ширины и картины полос конечной ширины, что в свою очередь увеличивает количество получаемой за одну экспозицию информации.