Интерферометр для измерения расстояний

 

1. ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ, содержащий источник . расположенные последовательно по ходу его лучей коллимирующую оптическую систему, светоделитель, концевые отражатели и регистратор интерференционной картины, отличающий с я тем, что, с. целью увеличения диапазона изм яемых расстояний, он снабжен полуйрозрачньм сферическим зеркалом, установленным между коллимирующей оптической системой и источником света, выполненным в виде полупроводникового лазера, а зеркало ориентировано так, что центр его кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера в области его р -И -перехода. 2. Интерферометр по п.1,о т л и чающийся тем, что на грань (Л лазера, противоположную той, которая обращена к зеркалу, нанесено отражающее покрытие.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИЙ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗО5ЙГИНИЙ И ФГНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

И АВТОРСКОМУ СВ ЕТИЧЬСТВУ

4 (51) (31) 3318107!2528 (22) 14..10.80 . (46) 15.03.85. Бюл. Р .10 (72) А.С.Иедовиков, И.Т.Прилепин, А.В.Сергеев и С.Е.Солодов (71) Московский ордена Ленина инсти-.

:тут инженеров геодезий, аэрофотосъемки и картографии .-(53) 531. 715. 1 (088.8) (56) 1«Ko" омийцов В.Б. Интерферометры. Л., Машиностроение, 1976, с. 189194.

2.Кондрашков А.B. Интерференция света и ее применение в геодезии.

И;, Геодевиздат. 1956. с. 87«88 (прототип). (54)(57) 1. ИНТЕРФЕРОИЕТР ДПЯ ИЗМЕРЕ"

НИЯ РАССТОЯНИЙ, содержащий источник света, расположенные последовательно („>SU(„> 921305 по ходу его лучей коллимирующую оптическую систему, светоделитель, концевые отражатели и регистратор интерференционной картины, о т л и ч а юшийся тем, что, с. целью увеличения диапазона измеряемых расстояний, он снабжен полупрозрачным сферическим зеркалом, установленным между коллимирующей оптической системой и источником света, выполненным в виде полупроводникового лазера, а зеркало ориентировано так, что центр eFo кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера s области его р -и -перехода.

2. Интерферометр по и. 1, о т л и - Б ч а ю шийся тем, что на грань лазера, противоположную той, которая обращена к зеркалу, нанесено отражающее покрытие.

Э 9213

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть предназначено для измерения больших расстояний и ибпольэовано преимущественно при проведении измерений в геодезии.

Известны интерферометры для измерения расстояний, построенные по схе ме Майхельсона и реализующие принцип счета интерфереицнонных поиос, пере- tO секающнх чувствительную площадку фотоприемника при перемещении одного иэ концевых отражателей Г13 .

Недостатками известных интерферо» метров являются сложность измерения 1у больших расстояний, обусловленная необходимостью применения высокочастотных йаправляющих большой длины для перемещения концевого отражателя, а также низкая точность измерения 2ф больших расстояний., обусловленная необходимостью счета большого числа интерференцйонных полос.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к иэобре- 2 тению является интерферометр для измерения расстоянйй, содержащий источник света, расположенные последвательно по ходу его лучей.колаимирующую оптическую сиСтеиу, светаде- З1 литель, концевые отражатели и регистратор интерференционной картины f2) .

Недостатком данного интерферометра является малый диапазон измеряемых расстояний, обусловленный большими потерями света, воэникакщими при измерении больших расстояний.

Цель иэобретеиия - увеличение диапазона измеряемых расстояний.

Цель достигается тем, что интерферометр снабжен полупрозрачным сфе- рическим зеркалом, устайовленным между коллнмирующей оптической системой и источником света, выполненным в виде полупроводникового лазера, а зеркало ориентировано так., что центр его кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера s области его -11 -перехода.

Кроме того, на грань лазера, про-. 50 тивопопожную той, которая обращена к зеркалу, нанесено отражающее покрытие.

На чертеже приведена принцийиальная схема интерферометра для измере- Я ння расстояний.

Интерферометр содержит источник света, выполненный в виде нолупро05 3 водникового лазера 1, полупрозрачное сферическое зеркало 2, коллимирующую оптическую систему, .выполненную в виде положительного объектива

3, светоделитель 4, разделяющий излучение на рабочий пучок и пучок сравнения, концевой отражатель 5 установлен в рабочем пучке, концевой отражатель 6 — в пучке сравнения, регистратор 7 интерференционной картины и механизм 8 перемещения отражателя 6.

Сферическое зеркало 2 установлено между объективом 3 и полулроводниковым лазером 1 и ориентировано так, что центр его кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера в области его p — - и -перехода, т,е, центр кривизны сферического зеркапа 2 совмещен с излучающей площадкой лазера 1 и с фокусом объектива 3, На грань:лазера 1, противоположную той, которая обращена к сферическому зеркалу 2, нанесено отражающее покрытие.

Интерферометр работает следующим образом.

Часть света от лазера 1 проходит сферическое зеркало 2, коллимируется объективом 3, проходит светоделитель

4 и поступает в рабочую ветвь интерферометра. Отражатель 5 возвращает падающий .на него пучок в обратном направлении, а светоделнтель 4 направпяет его в регистратор 7;

Другая часть пучка света от лазера 1 многократно отражается от сферического зеркала 2 и граней лазера 1, коллимируется объективом 3 и направляется светодеяителем 4 в ветвь сравнения интерферометра. Отразившись от отражателя 6, пучок проходит светоделитель 4 и .поступает в регистратор 7. В том случае, если дпины оптических путей обоих пучков равны с точностью до длины когерентности излучения лазера 1 в используемом режиме работы (" 50 мкм), воз.ннкает интерференционная картина, которая фиксируетая регистратором 7.

Фиксация момента получения максимального контраста позволяет уравнять оптические длины пучков.

Измерение расстояний осуществляют в следующей последовательности .

В рабочую ветвь устанавливают вспомогательное плоское зеркало (на

ЙЬ+2(Xe -Хо)=Ь И < >

Корректор М.Демчик

Заказ 1679/2 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F.-35, Рауюская наб., д.4/5

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

3 921305 чертеже показано пунктиром) в положение, от которого ведется отсчет измеряемых расстояний. Механизмом 8 перемещают отражатель 6 до появления интерференционной картины макси1 мального контраста на входе регистратора 7 и снимают соответствующий этому положению отражателя 6 отсчетХ

Затем вспомогательное зеркало выводят иэ хода лучей, вновь. перемещают от- 1О, рвжатель 6 до появления на входе регистратора 7 интерференционной картины максимального контраста и снимают соответствующий этому положению отражателя 6 отсчет Х„ 15

При этом выполняется равенство: где L- оптическая длина активной 2О линии задержки, образованной трехзеркальным резонатором, состоящим из выходных граней лазера 1 и сферического. зеркала 2; 25

Редактор Л. Письман Техред M. Надь

М вЂ” число прохождений лазерного пучка внутри трехэеркального резонатора, 3 — измеряемое расстояние.

Значение Й определяется из приближенной оценки 3 измеряемого расстояния, например, с помощью светодальномера. При этом Й равно целой части числа ф-Искомое расстоянйе 3 определяется из формулы (1) следующим образом:

Снабжение. интерфероме гра полупрозрачным сферическим зеркалом 2 позволяет увеличить диапазон измеряемых расстояний за счет того, что при многократных отражениях пучка внутри . активной линии задержки потерь света не происходит. Увеличение диапазона

;измеряемых расстояний достигается также за счет того, что на одну из . выходных граней лазера 1 нанесено отражающее покрытие, увеличивающее полезную мощность его излучения.