Интерференционный способ измерения клиновидности прозрачных пластин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C0I03 Советских

Социалистических

Республик и 664496

/б .." (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26 04.76 (2! ) 2358120/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (51)h4. Кл .

ВеударствеиныН комитет

СССР

6 01 В 11/06

Опубликовано 25.12.79. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 25,12,79 ив делам наабретеннк н открытка (53 ) УД К 531.717, .1 (088.8) (72) А втор изобретения

В. С. Соллогуб (71) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

КЛИНОВИДНОСТИ ПРОЗРАЧНЫХ ПЛАСТИН

Предлагаемое изобретение относится к обласп1 измерения параметров лазерных оптических элементов ИК диапазона.

Существующая технология изготовления оптических йластин не позволяет получитт" ст11о-го параллельных граней.

В связи с этим одной из важнейших, характеристик, определяющих качество пластин, яв- ляется их клиновидность. т.е. угол между гра- нями; Наиболее близким к изобретению является интерференционный способ измерения клиновидности прозрачных пластин, при котором"на,исследуемую поверхность пластины перпендикулярно к ее поверхности направляют коллимированное излучение с заданным диаметром пучка и измеряют мощность прошедшего через " пластину излучения (1).

Однако при таком способе затруднено измерение клиновндности лазерных окон ИК диапазона, изготовляемых обычно из материалов непрозрачных для видимого излучения (из германия, арсенида .гелия, соленнда цинка и тд.) ..

Цель изобретения — повышение производительности измерений.

Это достигается тем, что контролируемую . пластину плавно отклоняют от ее первоначального положения и судят о клиновидности по

5 относительному изменению измеряемой мощности прошедшего через пластину излучения.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

1О

Онасодержит оптический квантовый генератор 1, стабилизированный по мощности, телескопическое и диафрагмирующее устройство 2, формирующее пучок с заданным диаметром и распределением интенсйвности, исследуемую

15 пластину 3, измеритель 4 мощности, регистрирующий прибор 5. Пунктиром показана пластина в отклоненном положении. Направление и плоскость отклонения пластины не играют роли.

Как известно, коэффициент пропускания монохроматического излучения прозрачной пластиной со строго параллельными гранямн опре3 66449 деляется выражениями учитывающими интерференцию лучей. (3- v)

Т- » (1)

"+ 2 О5 2Д

ДЛ Яи сО Д„q

8=

> (2) а псо А,»-стэ и 1

hcosd .»солод „/ (3) 0 аТЕв„и ри где б — угол относительного изменения фазы при одном прохождении луча через пластину;

r — коэффициент отражения от одной гра15 ни; (— толщина пластины;

n — показатель преломления пластины, .

Х вЂ” длина волны; а и a — углы, образованные лучом и нормыьно к пластине, соответственно в воздухе и в веществе пластины, Если величины этих углов не превышают несколько градусов, то с достаточной степенью -,4 Р точности можно принять 1" = — — . (4)

И+1

Из выражения (1) следует, что коэффициент .пропускания Т является периодической функци-, ей угла S и достигает максимального (Т „о а =1)

30 значений при угле О равном, соответственно

kA и K(-), где m — целое число.

35 т езультирующий коэффициент пропускания находится путем интегрирования по поперечному сечению пучка

<0 ъ где Ю вЂ” суммарная мощность в пучке;

Y(x,ó) — плотность мощности в точке с поперечными координатами х и у;

Т вЂ” коэффициент пропускания пластины в этой точке, определяемый с помощью выражений {1, 2), с учетом того, что

6=60 7 (6)

t, — толщина пластины в центре пучка; у — клиновидность в рад.

Из выражений (1, 2, 5,6) следует, что при небольшой клиновидности величина Т также обнаруживает интерференционные изменения, 2C ncosd

2.< 6 nco64. — =7K (bi+ rr).

6 4

При изменении клиновидности отношейие . этих величин изменяется в пределах (1 „2) к т1И

Используя выражения 1, 2, 5, 6 можно доказать, что в случае лазерного пучка с осевой симметрией „=,„(Г), (7) C »на К

Х, сии т.е. указанное отношение является 4ункцией приведенной клиновидности Г = ° — (d — диУД аметр пучка, Х - длина волны1, причем, показатель преломления и пластины служит параметром этой функции, Вид функции f (Г) определяется распределением интенсивности в лазерном пучке и может быть рассчитан с помощью выражения (5).

Для получения воспроизводимых результатов целесообразно испольэовать лазерные пучки с гауссовским или равномерным распределениями интенсивности (последний можно получить путем диафрагмирования расширенного многомодового лазерного пучка). Для гауссовского пучка функция f (Г) имеет вид

1 2% И-" 6 -2СВИг1) + (%1 т 1

Полученная функциональная зависимость используется при измерении клиновидности гауссовским пучком.

Измерение осуществляется в следующем порядке.

Плавно отклоняя исследуемую пластину с помощью винтового устройства отсчитывают максимальное и минимальное показания регист риочющего прибора, а затем, зная отношение этих показаний:, находят из графика величину клиновидности э.

Меняя диаметр лазерного пучка можно изменять масштаб отсчета, а следовательно, и пределы измерения у.

Направляя лазерный пучок в различные точки пластины можно исследовать распределение клиновидности по ее поверхности;Предлагаемыи способ не требует применения калиброванного измерителя мощности, больших затрат времени и высокой квалификации персонала. Он может с успехом применяться для массового контроля оптических элементов на поточных линиях.

Формула изобретения

Интерференционный способ измерения клиновидности прозрачных пластин, заключающийся

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коломийцев Ю, В. и др. Оптические приборы для измерения линейных .и угловых величин в машиностроении. М., Машиностроение "

1964, с. 32-35 — прототип.

Составитель В, Климова

Редактор Т, Колоддева Техред 3. Фанта . Корректор М, Вигула

Заказ 8057/65 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 664496 6 в том, что на поверхность пластины нормально ряемой мощности прошедшего через пластину к ее поверхности направляют коллимированное излучения. излучение с заданным диаметром пучка и измеряют мощность прошедшего через пластину излучения,отличающийся тем,что,с целью повышения производительности измерений, контролируемую пластину плавно отклоняют от ее первоначального положения и судят о клиновидности по относительному изменению иэме