Способ измерения оптической неоднородности прозрачных сред и формы отражающих поверхностей и интерферометр сдвига для его осуществления (его варианты)

 

Изобретение относится к оптическим методам измерения неоднородности прозрачных сред и формы отражающих поверхностей методами сдвиf Нсследувмая мвовноровность говой интерферометрии, С целью устранения неопределенности, связанной с положением фронта световой волны относительно оси светового пучка, осуществляют аберрацию одной из световых волн на участке апертуры, величина которой на порядок меньше всей апертуры, а сдвиг световой волны производят путем сдвига этого участка с плавным изменением величины сдвига в виде непрерьгено возрастающей функции, изменяющейся от нуля до величины, равной сдвигу на границе указанного участка апертуры с остальной апертурой. Для этого в интерферометр сдвига в один из пучков помещают аберрационный элемент в виде прозрачной оптической пластины переменной толщины на участке ее поверхности или на одном из зеркал искривляют участок рабочей поверхности. 3 с. и 1 3.п. ф-лы, 3 ил. % (Л Фи&1

ССЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Ñ01 < 21/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

° ю

° ° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3774076/24-25 (22) 24.07.84 (46) 15.06.86. Бюл. У 22 (72) В. Н.. 111ехтман (53) 535.24(088.8) (56) Шехтман В. Н. Построение фронта световой волны по интерферограммам бокового сдвига. — OMII У 10, 1982, с. 1..

Борн М., Вольф Э. Основы оптики.

М.: Мир., 1970, с. 344-345.

Авторское свидельство СССР

У 202550, кл. GOl 1 21/41, 1967. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ПРОЗРАЧНЫХ СРЕД И ФОРМЫ

ОТРАЖАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ИНТЕРФЕРОМЕТР СДВИГА ДЛЯ ЕГО ОСЛ1ЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к оптическим методам измерения неоднородности прозрачных сред и формы отражающих поверхностей методами сдви„SU„„ I 237960 А 1 говой интерферометрии, С целью устранения неопределенности, связанной с положением фронта световой волны относительно оси светового пучка, осуществляют аберрацию одной из световых волн на участке апертуры, величина которой на порядок меньше всей апертуры, а сдвиг световой волны производят путем сдвига этого . участка с плавным изменением величины сдвига в виде непрерывно возрастающей функции, изменяющейся от нуля до величины, равной сдвигу на границе указанного участка апертуры с остальной апертурой. Для этого в интерферометр сдвига в один из пучков помещают аберрационный элемент в виде прозрачной оптической пластины переменной толщины на участке ее поверхности или на одном-из зеркал искривляют участок рабочей поверхности.

3 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Ф 12

Изобретение относится к оптическим методам измерения неоднородности прозрачных сред и формы отражающих поверхностей методами сдвиговой интерферометрии, может быть использовано для получения данных о распределении термодинамических параметров и концентрации компонента в газах и газовых смесях, а также о качестве оптических деталей, например пластин, линз, зеркал и т.п.

Целью изобретения является устранение неопределенности, связанной с положением фронта световой волны относительно оси светового пучка.

На фиг. 1 приведена схема двухлучевого интерферометра бокового сдвига с частично гибким зеркалом, (показан ход лучей в интерферометре),; на фиг. 2 — схема интерферометра с оптической пластиной, компенсирующей сдвиг волновых фронтов на части апертуры; на фиг. 3 — характер изменения величины сдвига 5 волновых фронтов ат пространственной координаты Х, принадлежащей плоскости предмета и имеющей то же направление, что и сдвиг волновых фронтов.

Величина сдвига волновых фронтов по апертуре изменяется в соответствии с фиг. 3. Ось Х принадлежит плоскости предмета, направления оси и сдвига волновых фронтов 5 с.овпадают. Характер зависимости З(х) сохраняется и для других сечений плоскости предмета, параллельных оси Х на расстоянии не менее ширины полосы невозмущенной интерференционной картины.

Чувствительность интерферометра к оптическим искажениям, вносимым исследуемым объектом, в области (O, xa ) p zzH H, zz I1o3ToMó интерференционные полосы в окрестности отрезку (0,X ) на интерферограмме . исследуемого объекта занимает то же положение, что и без него. На части интерферограммы, соответствующей участку (X,, X„), чувствительность увеличивается и достигает в точке Х, значения, свойственного всей остальной апертуре (,.Х„, Х ) °

В случае взаимно перпендикулярного направления интерференционных полос и сдвига счет полос ведется на интерферограммах с исследуемым объектом и без него от полосы в области (О, Xо ) . Сравнивая положение соответствующих полос на этих интер37960 2 ферограммах, можно определить угол наклона касательных к сечению волновогс фронта и тем самым исключить ошибку, имеющую вид оптического клина.

В случае параллельного направления интерференционных полос и сдвига на интерферограмме полосы участка (О,X, ) сопрягаются в области (Х,, X, ) с полосами основной интерференционной картины (К,Х, ). Так как независимо от возмущения фронта световой волны некоторые интерференционные полосы фиксированы на участке интерферограммы (O,Õ. ), то легко определить отклонение всех полос от своего положения на интерферограмме исследуемого объекта.

Реализовать показанное на фиг. 3 распределение значения сдвига по апертуре можно с помощью интерферометров, построенных по схемам, 20 изображенным ка фиг. 1 и 2

Расходящийся световой пучок исФ точкика 1 (фиг. 1) направлен светоделительной пластикой 2 к исследуе— мому объекту и зеркалу 3. Отраженный от последнего сходящийся световой пуч ок разделен светоделительной пластикой 4 ка два пучка, направленных к зеркалам 5 и 6, В результате отражения одного пучка от зеркала 5, а другого от зеркала 6 и светоделительной пластины 7 в плоскости наблюдения Q имеет место интерференциокная картина. Зеркало 6 совместно со светоделительнымк пластиками 2, 7 и зеркалом 3 формирует изображение 8 источника 1, а зеркало 5 — изображение 9 источника I. В отличие от зеркала 6 зеркало 5 своей гибкой частью формирует изображение 1О источника 1. Участок интерференционной картины (X„, Х, ), создается изображениями 8 и 9 источника, положение которых определяется соответственно зеркалом 6 и плоской частью зеркала

5 (участок 5.1, фиг. 2). Участок иктерферограммы (О,Х, ) получается от изображений 8 и 10 источника, т.е. с помощью зеркала 6 и гиокой части зеркала 5 (участок 5.2).

После обычной настройки интерферометра бокового сдвига на конечную ширину полос, определяемую расстоянием между изображениями 8 и 9 источника, и введения сдвига поворотом светоделителькой пластины 7 по обеим сторонам иктершерекциоккой картины в изобретения

3 1237960 4 направлении сдвига имеют место два 2. Интерферометр сдвига для измеучастка апертуры, каждый равный ве- рения оптической неоднородности проличине сдвига, на которых интерферен- зрачных сред и формы отражающих по" ция не существует. Изгибая с помощью верхностей, содержащий источник свеэлемента ll часть зеркала 5, в одном > та и последовательно Расположенные иэ назначенных участков создают ин- по ходу его световой волны светодели терференционную картину. тельную пластину и два зеркала, расВ интерферометре, схема которого положенных на пути каждой из светопоказана на фиг. З,оптическая плас- вых волн, идущих от светоделительной тина !2 за счет своей части, имею- lo пластины, вторую светоделительную щей вид, например, цилиндрической ппастину, оптически связанную с обоилинзы, выполняет те же функции, что ми зеркалами, о т л и ч а ю щ и й— и гибкая часть зеркала 5. В этом с я тем, что, с целью устранения случае при данном фокусе цилиндри- неопределенности, связанной с полоческой части пластины !2 компенсиру- 1 жением фронта световой волны относиют некоторый интервал значений сдви- тельно оси светового пучка, между га ее перемещением вдоль хода лучей . первой и второй светоделительными пластинами по ходу излучения введеФормула на прозрачная оптическая пластина

О переменной толщины на участке ее по1. Способ измеРениЯ опт еской не- верхности, Размеры которого на пооДноРоДности гроэрачных сРеД и фоРмы рядок меньше рабочей поверхности, отражающих поверхностей, включающий направление световой волны на исследуемый объект, деление световой волны

25 пп амплитуде по всей опертуре на две световые волны после прохождения объекта, сдвиг одной из них в плоскости, перпендикулярной направлению распространения световой волны отно— сительно другой, и регистрацию полуЗО ченной в результате сдвига интерференционной картины, по которой определяют оптическую неоднородность среды и форму отражающей поверхности, отличающийся тем, что, с целью устранения неопределенности, связанной с положением фронта световой волны относительно оси светового пучка, осуществляют аберрацию одной иэ световых волн на участке апертуры, 4О величина которого на порядок меньше всей апертуры, а сдвиг световой волны производят путем сдвига этого участка с плавным изменением величины сдвига в виде непрерывно возраста- 5 ющей функции, изменяющейся от нуля до величины, равной сдвигу на грани. це участка апертуры с остальной апертурой..3. Интерферометр сдвига для измерения оптической неоднородности прозрачных сред и формы отражающих поверхностей, содержащий источник света и последовательно расположенные по ходу его световой волны светоделительную пластину и два зеркала, расположенных на пути каждой из световьгх волн, идущих от светоделительной пластины, вторую светоделительную пластину, оптически связанную с обоими зеркалами, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью устранения неопределенности, связанной с положением фронта световой волны, относительно оси светового пучка на одном из зеркал на участке, величина которого на порядок меньше рабочей поверхности зеркала, выполнено искривление рабочей поверхности зеркала.

4. Интерферометр сдвига по п. 3, отличающийся тем, что искривление рабочей поверхности sepкала выполнено регулируемым.

1 237960

Я, рру

О Ь1

Составитель С. Голубев

Редактор Н, Швыдкая Техред М.Ходанич

Корректор M. Самборская

Заказ 32 82/44 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4