RU182727U1 - INFRARED INTERFEROMETER - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и касается инфракрасного интерферометра. Интерферометр включает в себя: ИК лазер, расширитель, светоделитель в виде оптического клина, опорную и рабочую ветви. Опорная ветвь содержит компенсатор разности хода с линейной направляющей, кареткой и эталонным плоским зеркалом с двухкоординатной угловой подвижкой. Рабочая ветвь содержит эталонный объектив, проекционную систему и матричный ИК фотоприемник, подключенный к ЭВМ. Эталонное плоское зеркало с помощью двухкоординатной угловой подвижки установлено перпендикулярно оптической оси и имеет возможность линейного осевого и углового перемещений на пьезоприводе, подключенном к блоку управления, связанному с ЭВМ. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении точности измерений.1 ил.The utility model relates to the field of measurement technology and relates to an infrared interferometer. The interferometer includes: an IR laser, an expander, a beam splitter in the form of an optical wedge, a support and a working branch. The reference branch contains a travel difference compensator with a linear guide, a carriage and a reference flat mirror with two-coordinate angular movement. The working branch contains a reference lens, a projection system, and a matrix IR photodetector connected to a computer. The reference flat mirror is installed perpendicular to the optical axis using two-coordinate angular movement and has the possibility of linear axial and angular movements on the piezoelectric drive connected to the control unit connected to the computer. The technical result consists in expanding the functionality and increasing the accuracy of measurements. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники, к измерительным устройствам, характеризующимся оптическими средствами измерений, и может быть использована для определения формы волнового фронта инфракрасных (ИК) оптических систем.The utility model relates to the field of measuring technology, to measuring devices characterized by optical measuring instruments, and can be used to determine the wavefront shape of infrared (IR) optical systems.

Применение интерференционных методов контроля позволяет существенно ускорить процесс создания линзовых и зеркально-линзовых оптических систем. Для оптических систем ИК диапазона необходимо осуществлять интерференционный контроль на длине волны излучения, лежащей в рабочем спектральном диапазоне.The use of interference control methods can significantly accelerate the process of creating lens and mirror-lens optical systems. For optical systems in the infrared range, it is necessary to carry out interference monitoring at a radiation wavelength lying in the working spectral range.

Контроль современных длиннофокусных ИК оптических систем требует использования малогабаритных ИК интерферометров, которые могут работать в широком диапазоне фокусных расстояний контролируемых систем.The control of modern long-focus IR optical systems requires the use of small-sized IR interferometers that can operate in a wide range of focal lengths of controlled systems.

Известен интерферометр IR-80 фирмы Kern [Описание интерферометра IR-80, фирма Kern, Швейцария]. Он включает гелий-неоновый лазер на длину волны λ=3,39 мкм, сменные лазеры (гелий-неоновый на длину волны λ=0,63 мкм и СО₂ - лазер на длину волны λ=10,6 мкм), расширитель, светоделитель в виде плоскопараллельной пластины, расположенные в опорной ветви компенсатор разности хода с линейной подвижкой и плоское эталонное зеркало с угловыми подвижками, установленный в рабочей ветви эталонный объектив, проекционную систему и многоэлементный инфракрасный фотоприемник.Known interferometer IR-80 company Kern [Description of the interferometer IR-80, company Kern, Switzerland]. It includes a helium-neon laser at a wavelength of λ = 3.39 μm, replaceable lasers (helium-neon laser at a wavelength of λ = 0.63 μm and CO ₂ laser at a wavelength of λ = 10.6 μm), an expander, a beam splitter in the form of a plane-parallel plate, a distance difference compensator with linear movement located in the reference branch and a flat reference mirror with angular movements, a reference lens mounted in the working branch, a projection system and a multi-element infrared photodetector.

Интерферометр работает следующим образом. Пучок излучения многомодового гелий-неонового лазера (λ=3,39 мкм) преобразуется расширителем в параллельный пучок необходимого диаметра (80 мм). Параллельный пучок отражается от светоделительного покрытия плоскопараллельной светоделительной пластины и попадает на эталонное плоское зеркало. Эталонное зеркало имеет угловые подвижки для настройки частоты интерференционной картины и линейную подвижку вдоль оптической оси для компенсации разности оптического хода в опорной и рабочей ветвях интерферометра. Лучи, отраженные от эталонного зеркала, проходят светоделительную пластину, проекционную систему и попадают на матричный инфракрасный фотоприемник.The interferometer operates as follows. The radiation beam of a multimode helium-neon laser (λ = 3.39 μm) is converted by the expander into a parallel beam of the required diameter (80 mm). A parallel beam is reflected from the beam splitter of the plane-parallel beam splitter plate and hits the reference plane mirror. The reference mirror has angular movements for adjusting the frequency of the interference pattern and linear movement along the optical axis to compensate for the difference in optical path in the reference and working branches of the interferometer. The rays reflected from the reference mirror pass through a beam-splitting plate, a projection system and fall on a matrix infrared photodetector.

В рабочей ветви пучок проходит светоделитель, эталонный объектив, отражается от объекта контроля (сферического зеркала или комбинации объектив - автоколлимационное зеркало), проходит в обратном ходе эталонный объектив, отражается от светоделительного покрытия плоскопараллельной светоделительной пластины, проходит проекционную систему и попадает на многоэлементный инфракрасный фотоприемник. В плоскости фотоприемника локализуется интерференционная картина, вид которой определяется разностью фаз излучения в объектной и опорной ветвях интерферометра.In the working branch, the beam passes through a beam splitter, a reference lens, is reflected from the object of control (a spherical mirror or a combination of a lens - an autocollimation mirror), a reference lens passes in the reverse direction, is reflected from the beam splitter of a plane-parallel beam splitter plate, passes through the projection system, and gets onto a multi-element infrared photodetector. An interference pattern is localized in the plane of the photodetector, the shape of which is determined by the phase difference of the radiation in the object and reference branches of the interferometer.

Интерферометр работает в амплитудном режиме, настройка на необходимое для расшифровки число интерференционных полос производится смещением интерферометра относительно автоколлимационной точки контролируемого объекта.The interferometer operates in the amplitude mode; the number of interference fringes necessary for decoding is adjusted by shifting the interferometer relative to the autocollimation point of the object under control.

Интерферометр имеет дополнительную погрешность от влияния паразитной интерференционной картины, образующейся в плоскопараллельной светоделительной пластине, контраст которой зависит от качества просветляющего покрытия пластины (качество просветляющих покрытий в инфракрасном диапазоне на порядок хуже, чем в видимом диапазоне спектра, что затрудняет борьбу с паразитной интерференцией).The interferometer has an additional error from the influence of the parasitic interference pattern formed in a plane-parallel beam splitting plate, the contrast of which depends on the quality of the antireflection coating of the plate (the quality of antireflection coatings in the infrared range is an order of magnitude worse than in the visible range of the spectrum, which makes it difficult to combat stray interference).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому ИК интерферометру является ИК-интерферометр [см. Пат. РФ №69982, МПК G01B 9/02, приор. 25.07.2007 г.], выбранный нами в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed IR interferometer is an IR interferometer [see Pat. RF №69982, IPC G01B 9/02, prior. July 25, 2007], selected by us as a prototype.

Интерферометр включает многомодовый ИК лазер, расширитель, светоделитель в виде оптического клина, размещенные в опорной ветви компенсатор разности хода с линейной подвижкой и отражателем, и эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками, размещенный в рабочей ветви эталонный объектив, проекционную систему и матричный ИК-фотоприемник, соединенный с ЭВМ.The interferometer includes a multimode IR laser, an expander, an optical wedge beamsplitter, a path difference compensator with linear movement and a reflector located in the reference branch, and a reference plane mirror with angular movements, a reference lens, a projection system, and an infrared photodetector located in the working branch, connected to a computer.

Интерферометр работает следующим образом.The interferometer operates as follows.

Излучение многомодового ИК лазера проходит расширитель, полученный параллельный пучок отражается от светоделительной поверхности светоделителя в виде оптического клина и направляется по ходу луча на компенсатор разности хода, снабженный линейной направляющей, кареткой и отражателем, и эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками. Отраженный от эталонного плоского зеркала с угловыми подвижками пучок в обратном ходе проходит отражатель, светоделитель, проекционную систему и попадает на матричный ИК фотоприемник. Прошедший светоделитель в виде оптического клина пучок проходит эталонный объектив, отражается от объекта контроля (сферическое зеркало или комбинации объектив - автоколлимационное зеркало), проходит в обратном ходе эталонный объектив, отражается от светоделительной поверхности светоделителя в виде оптического клина, проходит проекционную систему и попадает на матричный ИК фотоприемник. В плоскости фотоприемника образуется интерференционная картина, вид которой определяется разностью фаз излучения в объектной и опорной ветвях интерферометра.The radiation of a multimode IR laser passes through the expander, the resulting parallel beam is reflected from the beam splitter surface of the beam splitter in the form of an optical wedge and is directed along the beam to the path difference compensator, equipped with a linear guide, a carriage, and a reflector, and a reference plane mirror with angular motions. Reflected from a reference plane mirror with angular displacements, the beam in the reverse stroke passes through the reflector, beam splitter, projection system and enters the matrix IR photodetector. A beam that has passed through a beam splitter in the form of an optical wedge passes through a reference lens, is reflected from the test object (a spherical mirror or a combination of a lens – autocollimation mirror), a reference lens passes in reverse, is reflected from the beam splitter surface in the form of an optical wedge, passes through the projection system, and enters the matrix IR photodetector. An interference pattern is formed in the plane of the photodetector, the form of which is determined by the phase difference of the radiation in the object and reference branches of the interferometer.

Вследствие применения светоделителя в виде оптического клина паразитный блик от нерабочей (просветленной) поверхности светоделителя не попадает в апертуру проекционной системы и не участвует в образовании интерференционной картины, что повышает точность определения волнового фронта контролируемой оптической ИК системы.Due to the use of a beam splitter in the form of an optical wedge, parasitic flare from a non-working (enlightened) beam splitter surface does not fall into the aperture of the projection system and does not participate in the formation of an interference pattern, which increases the accuracy of determining the wavefront of a controlled optical IR system.

Интерферометр работает в амплитудном режиме, настройка на необходимое для расшифровки число интерференционных полос производится смещением интерферометра относительно автоколлимационной точки контролируемого объекта.The interferometer operates in the amplitude mode; the number of interference fringes necessary for decoding is adjusted by shifting the interferometer relative to the autocollimation point of the object under control.

Интерференционная картина в виде изображения вводится в ЭВМ для расчета параметров волнового фронта.An interference pattern in the form of an image is introduced into a computer to calculate the wavefront parameters.

Существенным недостатком является то, что в интерферометре, работающем в амплитудном режиме (настройка интерференционной картины на конечное число полос, обычно 15-20), возникает дополнительная погрешность, увеличивающаяся при увеличении апертуры контролируемой оптической системы. Это связано с тем, что при традиционной настройке амплитудного интерферометра на полосы путем поперечного сдвига интерферометра, эталонный объектив работает полевой точкой, причем полевой угол достигает 0,5 угл. град, в дальнем ИК диапазоне спектра (при настройке на 30 полос). Высокоапертурный безаберрационный эталонный объектив с такими полевыми углами изготовить чрезвычайно сложно из-за ограниченного выбора ИК материалов и большого количества элементов. Следует отметить, что все оптические системы для средней и дальней ИК области спектра являются высокоапертурными, поэтому решение этой проблемы является актуальным.A significant drawback is that in an interferometer operating in the amplitude mode (tuning the interference pattern to a finite number of bands, usually 15-20), an additional error arises, increasing with increasing aperture of the controlled optical system. This is due to the fact that with the traditional tuning of the amplitude interferometer into strips by lateral shift of the interferometer, the reference lens works as a field point, and the field angle reaches 0.5 angles. hail, in the far infrared range of the spectrum (when setting to 30 bands). It is extremely difficult to produce a high aperture-free aberration-free reference lens with such field angles due to the limited choice of IR materials and a large number of elements. It should be noted that all optical systems for the middle and far IR spectral regions are high aperture, therefore, the solution to this problem is relevant.

Техническим эффектом заявляемого устройства является расширение функциональных возможностей интерферометра путем обеспечения работы в двух режимах: фазовом и амплитудном, - при повышении точности измерения волнового фронта ИК оптических систем в амплитудном режиме.The technical effect of the claimed device is to expand the functionality of the interferometer by providing operation in two modes: phase and amplitude, while increasing the accuracy of measuring the wavefront of IR optical systems in the amplitude mode.

Такой технический результат достигнут нами, когда в инфракрасном интерферометре, включающем ИК-лазер, размещенные по ходу луча расширитель, светоделитель в виде оптического клина, в опорной ветви: компенсатор разности хода с линейной направляющей, кареткой и эталонным плоским зеркалом с двухкоординатной угловой подвижкой, - в рабочей ветви - эталонный объектив, проекционную систему и матричный ИК фотоприемник, подключенный к ЭВМ, новым является то, что эталонное плоское зеркало установлено с возможностью линейного осевого и углового перемещения на пьезоприводе, подключенном к блоку управления, связанному с ЭВМ, при этом эталонное плоское зеркало с помощью двухкоординатной угловой подвижки установлено перпендикулярно оптической оси.We achieved such a technical result when, in an infrared interferometer that includes an IR laser, an extender placed in the direction of the beam, a beam splitter in the form of an optical wedge, in the reference branch: a path difference compensator with a linear guide, a carriage, and a reference flat mirror with two-coordinate angular displacement, in the working branch there is a reference lens, a projection system and a matrix IR photodetector connected to a computer, new is that the reference flat mirror is mounted with the possibility of linear axial and angular per room on a piezoelectric actuator connected to a control unit connected to a computer, while the reference flat mirror using a two-coordinate angular displacement is installed perpendicular to the optical axis.

Пьезоприводы, реализующие линейное и угловое перемещение известны. Это может быть комбинация приводов, например, линейный привод, как более высокочастотный, может быть установлен на угловом приводе. Может использоваться дифференциальный привод, который при синфазном включении дает линейное перемещение, а при парафазном - угловое. Выбор привода определяется экономическими соображениями и требованиями по диапазону угловых и линейных перемещений, который зависит от рабочей длины волны и светового диаметра прибора.Piezo drives implementing linear and angular movement are known. It can be a combination of drives, for example, a linear drive, as a higher frequency drive, can be mounted on a corner drive. A differential drive can be used which, when switched on in phase, gives linear movement, and when paraphased, it gives an angular movement. The choice of drive is determined by economic considerations and requirements for a range of angular and linear movements, which depends on the operating wavelength and light diameter of the device.

На Фиг. приведена функциональная схема ИК интерферометра, где ИК лазер 1, расширитель 2, светоделитель 3 в виде оптического клина, поворотные зеркала 4, компенсатор разности хода с направляющей 5, кареткой 6 и эталонным плоским зеркалом 7, ортогональная двухкоординатная угловая подвижка 8, угловой пьезопривод 9, линейный пьезопривод 10, проекционная система 11, матричный ИК фотоприемник 12, эталонный объектив 13, контролируемый объектив 14, автоколлимационное зеркало 15, блок 16 управления пьезоприводом, ЭВМ 17.In FIG. the functional diagram of the IR interferometer is shown, where IR laser 1, expander 2, beam splitter 3 in the form of an optical wedge, rotary mirrors 4, travel difference compensator with guide 5, carriage 6 and reference flat mirror 7, orthogonal two-coordinate angular movement 8, angular piezo drive 9, linear piezoelectric drive 10, projection system 11, matrix IR photodetector 12, reference lens 13, controlled lens 14, autocollimation mirror 15, piezoelectric drive control unit 16, computer 17.

Предлагаемый ИК-интерферометр работает следующим образом. При первоначальной настройке при помощи ортогональной подвижки 8 эталонное плоское зеркало 7 устанавливают перпендикулярно оптической оси так, что «бесконечная полоса» интерферограммы соответствует центру поля эталонного объектива 13.The proposed IR interferometer works as follows. Upon initial adjustment using the orthogonal movement 8, the reference plane mirror 7 is set perpendicular to the optical axis so that the “infinite strip” of the interferogram corresponds to the center of the field of the reference lens 13.

Способы юстировки известны. Обычно при снятом эталонном объективе 13 в рабочее плечо устанавливают уголковый ретроотражатель (на Фигуре не показан, используется только при заводской юстировке прибора), и двухкоординатной угловой подвижкой 8 добиваются на приемнике 12 «бесконечной полосы».Adjustment methods are known. Usually, when the reference lens 13 is removed, an angular retroreflector is installed in the working arm (not shown in the Figure, it is used only for factory alignment of the device), and a two-coordinate angular shift 8 is achieved on the receiver 12 of "infinite strip".

Затем к посадочному фланцу эталонного объектива 13, который с высокой степенью точности перпендикулярен оптической оси объектива, прижимают плоское автоколлимационное зеркало и котировочными подвижками фланца (на Фигуре не показаны, используются только при заводской юстировке прибора) на приемнике 12 добиваются «бесконечной полосы». Таким образом, эталонное плоское зеркало 7 и фланец эталонного объектива 13 будут установлены перпендикулярно оптической оси интерферометра и «бесконечная полоса» интерферограммы при контроле будет соответствовать центру поля зрения объектива.Then, a flat autocollimation mirror is pressed against the mounting flange of the reference lens 13, which is perpendicular to the optical axis of the lens with a high degree of accuracy, and the flange’s quotation movements (not shown in the Figure, are used only for factory adjustment of the device) on the receiver 12 achieve an “endless strip”. Thus, the reference flat mirror 7 and the flange of the reference lens 13 will be installed perpendicular to the optical axis of the interferometer and the “endless band” of the interferogram during control will correspond to the center of the field of view of the lens.

При работе в амплитудном режиме поперечным смещением интерферометра настраивают его на «бесконечную полосу», соответствующую центру поля объектива 13. Настройку интерферометра на полосы осуществляют включением по команде от ЭВМ 17 через блок 16 управления пьезоприводом углового пьезопривода 9, осуществляющего угловое перемещение эталонного плоского зеркала на угол, соответствующий 15-20 интерференционным полосам. Таким образом, настройку интерферометра на полосы всегда осуществляют с одним знаком угла, при этом эталонный объектив 13 всегда работает центром поля, что исключает дополнительные ошибки при контроле, связанные с полевыми аберрациями объектива. Затем осуществляют регистрацию интерференционной картины матричным приемником 12 и считывание изображения в память ЭВМ 17 для последующей обработки (определение формы волнового фронта). При отключении углового пьезопривода 9 настройка интерферометра возвращается на «бесконечную полосу».When operating in the amplitude mode, the transverse displacement of the interferometer sets it to an “infinite strip” corresponding to the center of the field of the lens 13. The interferometer is tuned to the bands by turning on the command of the computer 17 through the piezoelectric drive control unit 16 of the angular piezoelectric drive 9, which angularly moves the reference plane mirror by an angle corresponding to 15-20 interference fringes. Thus, the interferometer is always tuned to the strips with one angle sign, while the reference lens 13 always works as the center of the field, which eliminates additional control errors associated with field aberrations of the lens. Then, the interference pattern is recorded by the matrix receiver 12 and the image is read into the computer memory 17 for subsequent processing (determination of the wavefront shape). When the angular piezo actuator 9 is turned off, the interferometer setting returns to the “infinite band”.

При настройке интерферометра на «бесконечую полосу» и использовании линейного пьезопривода 10, реализующего шаговое линейное осевое смещение эталонного зеркала 7, интерферометр работает в фазовом режиме с последовательным сдвигом фазы, что значительно повышает точность контроля. Принцип работы фазового интерферометра с последовательным механическим сдвигом фазы известен. При этом ЭВМ 17 по программе выдает на блок 16 управления пьезоприводом последовательные сигналы на осевое перемещение эталонного зеркала 7 и считывание информации с матричного ИК приемника 12 в память ЭВМ 17. Величина осевого шага эталонного зеркала 7 и количество шагов определяются используемым алгоритмом обработки. Алгоритмы работы интерферометра в фазовом режиме с последовательным сдвигом фазы известны.When the interferometer is tuned to an “infinite band” and a linear piezoelectric drive 10 is used that implements a stepwise linear axial displacement of the reference mirror 7, the interferometer operates in phase mode with a sequential phase shift, which significantly increases the accuracy of the control. The principle of operation of a phase interferometer with a sequential mechanical phase shift is known. In this case, the computer 17 according to the program provides sequential signals to the piezodrive control unit 16 for axial movement of the reference mirror 7 and reading information from the matrix IR receiver 12 to the memory of the computer 17. The value of the axial step of the reference mirror 7 and the number of steps are determined by the processing algorithm used. Algorithms for the operation of an interferometer in phase mode with a sequential phase shift are known.

Необходимо отметить, что в фазовых интерферометрах проблемы полевых аберраций эталонного объектива нет, так как его настройка осуществляется на «бесконечную» полосу, то есть объектив работает центром поля зрения. Однако фазовые ИК интерферометры с механическим последовательным сдвигом фазы на пьезоприводах имеют большое время считывания информации, не позволяющее работать в условиях вибраций.It should be noted that in phase interferometers there is no problem of field aberrations of the reference lens, since it is tuned to an “infinite” band, that is, the lens works as the center of the field of view. However, phase IR interferometers with a mechanical sequential phase shift on piezoelectric actuators have a long information reading time, which does not allow working under vibration conditions.

Амплитудный режим работы интерферометра используют при контроле в условиях воздействия вибрационных помех, когда скорость считывания информации в фазовом режиме с последовательном сдвигом фазы недостаточна.The amplitude mode of operation of the interferometer is used for monitoring under conditions of exposure to vibrational noise, when the speed of reading information in phase mode with a sequential phase shift is insufficient.

Фазовый режим используют при высокоточных измерениях формы волнового фронта ИК оптических систем на виброизолированном столе.The phase mode is used for high-precision measurements of the wavefront shape of IR optical systems on a vibration-insulated table.

Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.

По схеме, приведенной на Фиг, разработан и изготовлен опытный образец ИК интерферометра на длину волны λ=3,39 мкм. В качестве источника 1 излучения использован HeNe лазер типа ГНИК-3-3 производства АО «Плазма», Рязань. В качестве ИК фотоприемника использована охлаждаемая матрица типа ФЭМ-18М-02 формата 640×512 элементов производства АО «Орион», Москва. Светоделитель 3 выполнен в виде оптического клина из кремния с углом при вершине 0,5 угл. град. На одну поверхность клина нанесено 50% многослойное светоделительное покрытие, на другую поверхность нанесено многослойное просветляющее покрытие. Все оптические элементы расширителя 2, эталонного объектива 13 и проекционной системы 11 выполнены из ZnSe.According to the scheme shown in FIG, a prototype IR interferometer for a wavelength of λ = 3.39 μm was designed and manufactured. As a source of radiation 1, a HeNe laser of the GNIK-3-3 type manufactured by AO Plazma, Ryazan was used. As an infrared photodetector, a cooled matrix of the FEM-18M-02 type, format 640 × 512 elements, produced by AO Orion, Moscow, was used. The beam splitter 3 is made in the form of an optical wedge of silicon with an angle at the apex of 0.5 angles. hail. A 50% multilayer beam splitting coating is applied to one surface of the wedge, and a multilayer antireflection coating is applied to the other surface. All optical elements of the expander 2, the reference lens 13 and the projection system 11 are made of ZnSe.

Для сокращения габаритов в схему введены поворотные зеркала 4.To reduce the size of the scheme, rotary mirrors 4 are introduced.

В линейном пьезоприводе 10 используется пьезокорректор КП-1 производства ОАО Элпа, Москва, в угловом пьезоприводе 9 используется линейный пьезоактюатор МПМА-1/1000 производства ОАО Элпа, Москва. Преобразование линейного перемещения пьезоактюатора в угловое перемещение эталонного зеркала производится традиционной рычажной конструкцией с замыканием пружиной. Благодаря тому, что пьезоактюатор имеет малый гистерезис, настройка интерферометра на необходимое число полос и возврат к настройке на бесконечно широкую полосу производится без применения дополнительных датчиков угла. При этом эталонный объектив поз. 13 работает всегда центром поля, что исключает дополнительную волновую ошибку, которая, например, если настраивать интерферометр на 30 полос при апертуре эталонного объектива 1:1 и длине волны 3,39 мкм поперечным смещением интерферометра, составила бы P_v=0,04λ (размах), а при апертуре 1:0,7 - P_v=0,08λ.The linear piezoelectric actuator 10 uses the KP-1 piezoelectric corrector manufactured by Elpa OJSC, Moscow; the angular piezoelectric actuator 9 uses the MPMA-1/1000 linear piezo actuator manufactured by Elpa OJSC, Moscow. The linear displacement of the piezoelectric actuator is converted to the angular displacement of the reference mirror by a traditional lever design with a spring circuit. Due to the fact that the piezoelectric actuator has a small hysteresis, the interferometer is tuned to the required number of bands and return to tuning to an infinitely wide band without the use of additional angle sensors. In this case, the reference lens pos. 13 always works with the center of the field, which eliminates the additional wave error, which, for example, if you set the interferometer to 30 bands at the aperture of the reference lens 1: 1 and the wavelength of 3.39 μm by the transverse displacement of the interferometer, would be P _v = 0.04λ (range ), and at an aperture of 1: 0.7 - P _v = 0.08λ.

При работе в фазовом режиме использован четырехшаговый алгоритм со сдвигом фазы в опорном плече на 90° в каждом шаге.When working in phase mode, a four-step algorithm with a phase shift in the support arm of 90 ° at each step was used.

Фазу волнового фронта в каждой точке поля определяют по формулеThe phase of the wavefront at each point of the field is determined by the formula

ϕ_i=arctg(I⁰ _i-I¹⁸⁰ _i)/(I⁹⁰ _i-I²⁷⁰ _i),ϕ _i = arctan (I ⁰ _i -I ¹⁸⁰ _i ) / (I ⁹⁰ _i -I ²⁷⁰ _i ),

где ϕ_i - фаза волнового фронта в i точке поля, град.;where ϕ _i is the phase of the wave front at the i point of the field, deg .;

I⁰ _i, I¹⁸⁰ _i, I⁹⁰ _i, I²⁷⁰ _i - интенсивность в i точке поля при сдвиге фазы в опорном плече на 0, 90, 180, 270 град., вт/м².I ⁰ _i , I ¹⁸⁰ _i , I ⁹⁰ _i , I ²⁷⁰ _i - intensity at the i point of the field during phase shift in the support arm by 0, 90, 180, 270 degrees, W / m ² .

Предполагается выпуск малой серии интерферометров для контроля линзовых и зеркально-линзовых оптических систем среднего и дальнего ИК диапазона.It is planned to produce a small series of interferometers for monitoring lens and mirror-lens optical systems of the middle and far infrared range.

Claims (1)

Инфракрасный интерферометр, включающий ИК лазер, размещенные по ходу луча расширитель, светоделитель в виде оптического клина, в опорной ветви: компенсатор разности хода с линейной направляющей, кареткой и эталонным плоским зеркалом с двухкоординатной угловой подвижкой, в рабочей ветви - эталонный объектив, проекционную систему и матричный ИК фотоприемник, подключенный к ЭВМ, отличающийся тем, что эталонное плоское зеркало установлено с возможностью линейного осевого и углового перемещений на пьезоприводе, подключенном к блоку управления, связанному с ЭВМ, при этом эталонное плоское зеркало с помощью двухкоординатной угловой подвижки установлено перпендикулярно оптической оси.An infrared interferometer including an IR laser, an extender placed along the beam, a beam splitter in the form of an optical wedge, in the reference branch: a path difference compensator with a linear guide, a carriage and a reference flat mirror with two-coordinate angular movement, in the working branch there is a reference lens, a projection system and matrix IR photodetector connected to a computer, characterized in that the reference flat mirror is mounted with the possibility of linear axial and angular movements on the piezoelectric actuator connected to the control unit In this case, the reference plane is connected with a reference plane mirror using a two-coordinate angular displacement perpendicular to the optical axis.

Images