Интерферометр для измерения расстояний

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в прецизионных измерениях на основе лазерной интерферометрии. Целью изобретения является расширение диапазона измерений за счет исключения влияния ограниченности длины когерентности источника света. Излучение от лазера 1, пройдя через первую четвертьволновую пластинку 2, становится циркулярно поляризованным, и двулучепреломляющий кристалл 3, работающий в четвертьволновом режиме, под воздействием гармонического сигнала от СВЧ-генератора 10 трансформирует поляризацию в линейную, ориентация которой поворачивается по гармоническому закону. Отразившись от зеркала 6, закрепленного на контролируемом объекте, излучение попадает на дополнительный двулучепреломляющий кристалл 8, после чего расщепляется призмой Волластона. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

Ь !

HB. 1 Mll. (21) 4499586/24-28 (22) 31.10.88 (46) 23.08.90. Бюл. N 31 (71) Научно-исследовательский институт ядерных проблем при Белорусском государственном университете им.В,И.Ленина. (72) В.М. Бычков, Н.Л. Городишенин, А.В.Карцев, M,Н.Коваленко, Е.Ф.Титков и

С.В.Черепица (53) 531.715.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1179103,,кл,,G 01 В 9/02, 1985. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАССТОЯНИЙ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в прецизионных измерениях на основе лазерной интерферометрии. Целью

„„5U„„1587328 А1 изобретения является расширение диапазона измерений за счет исключения влияния ограниченности длины когерентности источника света. Излучение от лазера 1, пройдя через первую четвертьволновую пластинку 2, становится циркулярно поляризованным,и двулучепреломляющий кристалл 3, работающий в четвертьволновом режиме, под воздействием гармонического сигнала от СВЧ-генератора 10 трансформирует поляризацию в линейную, ориентация которой поворачивается по гармоническому закону. Отразившись от зеркала 6, закрепленного на контролируемом объекте, излучение попадает на дополнительный двулучепреломляющий кристалл 8, после чего расщепляется призмой Волласто1587328 ройство для измерения отношения интенсивности двух сигналов.

Максимальное отношение двух сигналов с фотоприемников 12 и 13 будет при длине оптического пути коллиматор 5 — зеркало 6 — коллиматор 5, кратной длине волны вращения плоскости поляризации лазерноrg излучения, Измеряемое расстояние L определяется соотношением

L =4Т вЂ” (N +- -) +K.. где N — целое число, известное из приближенного значения расстояния l;

Т = 1/f, f — частота колебаний СВЧ-генератора; и — показатель преломления среды (на-. пример, воздуха); с — скорость света в вакууме; /7= агс19 l1/12, !1 и 12 — интенсивности сигналов с фотоприемников 12 и 13;

К. — постоянная интерферометра, При использовании интерферометра отпадает необходимость в применении высокостабилизированных источников лазерного излучения с длиной когерентности порядка длин базы интерферометра. Точность измерения зависит только от точности частоты СВЧ-генератора и точности регистрации фазы <р и может составлять порядок

10 относительных единиц.

Формула изобретения

Интерферометр для измерения расстояний. содержащий источник света, последовательно уСтановленные по ходу излучения двулучепреломляющий кристалл, полупрозрачное зеркало, коллиматор, зеркало, установленное с возможностью перемещения вдоль направления излучения, и фотоприемник. блок измерения отношения сигналов и СВЧ-генератор, выход которого электрически соединен с кристаллом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, интерферометр снабжен первой и второй четвертьволновыми пластинками, дополнительным двулучепреломля ющим кристаллом, до пол нител ьн ым фотоприемником и призмой Валастона, первая четвертьволновая пластинка размещена между источником света и двулучепреломляющим кристаллом, дополнительный двулучепреломляющий кристалл, вторая четвертьволнов у пластинка и призма Валастона установле Ь последовательно по ходу излучения между полупрозрачным зеркалом и фотоприемником, 5 дополнительный фотоприемник размещен по ходу дополнительно разделенного призмой

Валастона излучения, а дополнительный двулучепреломляющий кристалл электрически соединен с выходом СВЧ-генератора.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при прецизионных измерениях расстояний на основе лазерной интерферометрии; 5

Цель изобретения — расширение диапазона измерений зэ счет исключения влияния ограниченности длины когерентности источника света, На чертеже изображена функциональ- 10 ная схема интерферометра.

Интерферометр содержит источник света, выполненный в виде лазера 1, первую четвертьволновую пластинку 2, первый двулучепреломляющий кристалл 3, полупрозрач- 15 ное зеркало 4, коллиматор 5, зеркала 6 и 7, дополнительный двулучепреломляющий кристалл 8, вторую четвертьволновую пластинку

9, СВЧ-генератор 10, выход которого соединенскристаллами3и8, призму11 Валастона, 20 фотоприемники 12 и 13, выходы которых подключены к входу фазового детектора 14, являющегося блоком измерения отношения сигналов.

Интерферометр работает следующим 25 образом.

Плоскополяризованное излучение лазера 1 после прохождения первой четвертьволновой пластинки 2, установленной под углом 45 к плоскости поляризации лазера 30

1, становится циркулярно поляризованным.

Кристалл 3, работающий в четвертьволновом режиме, под воздействием гармонического сигнала генератора 10 трансформирует циркулярную поляриза- 35 цию падающего на него излучения в линей.ную поляризацию, ориентация которой поворачивается по гармоническому закону с частотой, равной удвоенной частоте СВЧколебаний генератора 10. Далее лазерное 40 излучение с вращающейся плоскостью поляризации проходит полупрозрачное делительное зеркало 4 и сквозь коллиматор 5 падает на подвижное зеркало б.

После отражения от зеркала б, пройдя 45 через колл иматор 5 и отразившись последовательно от зеркал 4 и 7, излучение проходит через дополнительный кристалл 8, работающий в четвертьволновом режиме, Состояние поляризации излучения на выхо- 50 де из кристалла 8 определяется с помощью второй четверьволновой пластинки 9 и призмой 11 Валастона излучение расщепляется на две взаимные ортогональные ли нейно поляризованные компоненты, 5 интенсивность которых измеряется двумя фотоприемниками 12 и 13, Фаза между сигналами с фотоприемников 12 и 13 определяется с помощью фазового детектора 14. представляющего собой электронное уст