Двухлучевой интерферометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1, 932 219 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 210380 (21) 2899350/25-28 с присоединением заявки М(23) Приоритет (5I)М. Кл.

5 01 В 9/02

ГовударвтвоеЫ1 хвнхтвт

СССР

66 делан «звбрвтвннк х открытий

Опубликовано 300582. Бюллетень М 20 (53)>3,K 531 517;1 (088. 8) Дата опубликования описания 30.05.82 (72) Автор изобретения

А.В.Слободянюк (71) Заявитель

Киевский ордена Ленина государственный университет им.Т.Г.Шевченко 54) ДВУХЛУЧЕВОЙ ИНТЕРФЕРОИЕТР. Изобретение относится к интерферо,метрии и может быть использовано,в частности, для исследования прозрачных оптических материалов.

Известен двухлучевой интерферометр Лебедева, в котором используется интерференция двух когерентных пучков света, имеющих взаимноортогональную линейную поляризацию, и сьдержащий поляризатор, анализатор, две плоскопараллельные пластины из двуte преломляющего материала, полуволновую и четверть волновую фазосдвигающие пластинки Г13.

Однако интерферометр характеризуl$ ется малым расстоянием между когерентными пучками, что не позволяет ис" следовать образцы, имеющие большие линейные размеры. В таком интерферометре невозможно исследование оптически активных (гиротропных) материалов, поскольку поворот плоскости поляризации в исследуемом материале приводит к нарушению работы интерферомет2 ра. 8 таком интерферометре нельзя получать большие разности хода, в частности, путем изменения геометрической длины пути света, что исключает его использование для измерения линейных перемещений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является; двухлучевой интерферометр (построен ный по схеме Иайкельсона), содержа- . щий расположенные на одной оптической оси осветитель и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, отражатели, расположенные в этих ветвях, и наблюдательное устройство, расположенное в плоскости, перпендикулярной оптической оси. Светодели; тель выполнен в виде элемента с полупрозрачной отражающей поверхностью, например, в виде полупрозрачной пластины. Наблюдательное устройство расположено в плоскости, перпендикулярной оптической оси и проходящей через центр светоделителя 32).

32219 4 е

3 9

Недостатком этого интерферометра является то, что он не позволяет про водить исследования в поляризованном свете, а также нерациональное использование светового потока, floG кольку даже при отсутствии поглощения в .полупрозрачном слое светоделителя только 504 светового потока выводится в направлении наблюдательного устройства и участвует в создании интерференционной картины, а

503 бесполезно уводится в направлении осветителя. Нерациональное использование светового потока источ-ника света снижает КПД интерферометра.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей "и повышение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что двухлучевой интерферометр снабжен направленным поляризационным ответвителем, установленным между осветителем и светоделителем,а светоделитель выполнен в виде поляриэационного лучерасщепителя,плоскость пропускания направланногополяризационного ответвителя составляет равные углы с главными напр влениями поляриза-. ционного лучерасщепителя, а наблюдательное устройство расположено на .пути вышедшего иэ поляризационного ответвителя светового луча.

Кроме того поляризационный лучерасщепитель и направленный поляризационный ответвитель выполнены в виде многослойных интерференционных расщепителей луча °

На чертеже изображена принципиальная схема двухлучевого интерферометP8 °

Двухлучевой интерферометр содержит расположенные по одной оптической оси 0-0 осветитель-лазер 1, направленный поляризационный ответвитель

2, светоделитель,выполненный в виде поляризационного лучерасщепителя 3, и отражатель 4, отражатель 5 и наблюдательное устройство 6.

Двухлучевой интерферометр работает следующим образом.

Линейно поляризованное излучение лазера 1 беспрепятственно проходит через направленный поляризационный ответвитель 2, как совпадающее с его плоскостью пропускания (плоскость пропускания на чертеже показана отрезком р-р ) и падает на поляризационный лучерасщепитель 3 ° Поскольку

25 зо

З5

55 вектор поляризации падающего излучения составляет равные углы Х/4 с главными направлениями g и Ь поляриэационного лучерасщепителя 3, из последнего по направлению к отражателям 4 и 5 выходят два луча равной интенсивности и поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях (направления колебаний электрического вектора в разных лучах Ro казаны на чертеже стрелками) . Эти два луча являются когерентными, поскольку происходят из одного линейно-поляризованного луча, падающего на поляризационный лучерасщепитель 3.

Отразившись от отражателей 4 и 5 и пройдя через поляризационный лучерасщепитель 3 в обратном направлении, эти два когерентных луча объе" диняются в один, распространяющийся к направленному поляризационному ответвителю 2 луч. Состояние поляризации этого луча однозначно определя" ется величиной оптической разности хода лучей на пути между поляризационным лучерасщепителем 3 и отражателями 4 и 5. Если эта разность хода равна (2К + 1)Л/2, где А - длина волны света; К - целое число, то в результате сложения возникает.луч с линейной поляризацией, перпендикулярной первоначальной поляризации излучения лазера 1, который направленным поляризационным ответвителем 2 выводится в направлении наблюдательного устройства 6, образуя максимум освещенности в интерференционной картине. Если же разность хода двух когерентных ортого" нально поляризованных лучей составляет КХ, то в результате их сложения образуется луч, имеющий поляризацию, совпадающую с исходной, который беспрепятственно проходит через направленный поляриэационный ответвитель 2 в направлении лазера 1.

При этом в направлении наблюдательного устройства 6 не происходит отражение светового потока, т.е. такая разность хода соответствует минимуму освещенности в интерференционной картине.

В двухлучевом интерферометре в качестве отражателей могут быть использованы зеркала или призмы полного внутреннего отражения. В качестве поляризационного лучерасщепителя

3 и направленного поляризационного ответвителя 2 могут быть использованы

9322

5 многослойные интерференционные расщепители луча.

Интерферометр предназначен для испытаний (контроля, исследований) прозрачных оптических материалов в S линейно-поляризованном свете, в частности для измерения малых изменений показателей преломления линейно-поляризованного света при прямых измерениях электроаптических, пьеэооптических и подобных коэффициентов, Кроме того он может быть применен также для измерений линейных перемещении и измерения размеров различных иэделий, s частности в координатноиэмерительных машинах.

Предлагаемый двухлучевой интерферометр обладает широкими Функциональными возможностями, а именно позволяет проводить исследования ма» 20 териалов в линейно-поляризованном свете без применения дополнительных поляризаторов, причем измерительные каналы могут быть удалены друг от друга на любое требуемое расстояние, 2S в связи с чем отсутствуют ограничения на линейные размеры образцов.

Последнее обстоятельство существенно,, например, при измерении электрооптических коэффициентов материалоФ, за когда необходимо помещать в измерительный кайал интерферометра образец, окруменный системой высоковольтных электродов. Кроме того, интерферометр позволяет проводить в поляризованном з свете исследования оптически активных сред, характеризуется рациональным (вдвое более полным, чем в известном, т.е. близким к .1004 ) использованием светового потока, что 4в достигается направленным выводом световой энергии из интерферометра, который осуществляется направленным поляриэационным ответвителем.

Применение интерферометра в координатно-измерительных машинах и в приборах для измерения размеров различных изделий и величины линейных

19 перемещений позволяет вдвое уменьшить мощность используемых лазеров, уменьшив таким образом энергопотребление устройств, что приводит к повышению КПД.

Формула изобретения

1.. Двухлучевой интерферометр, со" держащий расположенные на одной оптической оси осветитель и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, отражатели расположенные в этих ветвях, и наблюдательное устройство, расположенное в плоскости, перпендикулярной оптической оси, ,отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения КПД, оно снабжено направленным поляризационным ответвителем, установленным между осветителем и светоделителем, а светоделитель выполнен в виде поляризационного лучерасщепителя, плоскость пропускания направленного поляризационного ответвителя составляет равные углы с главныминаправлениями поляризационного лучерасщепителя, а наблюдательное устройство расположено на пути вышедшего из поляризационного ответвителя светового луча.

2. Интерферометр по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что поляриэационный лучерасщепитель и направленный поляризационный ответви« тель выполнены в виде многослойных интерференционных расщепителей луча.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-1. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. И., Физматгиз, 1961, с. 190.

2. Коломийцов Ю.8. Интерферометры. Л., "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1976, с. 52 (прототип).

932219

Составитель Л.Лобэова

Редактор Е.Лушникова ТехредЖ. Кастелевич КорректорA.Ференц . Заказ 3740/55 Тираж 614 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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

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