SU1587328A1

SU1587328A1 - Интерферометр дл измерени рассто ний

Info

Publication number: SU1587328A1
Application number: SU884499586A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Бычков; Николай Лаврентьевич Городишенин; Андрей Владимирович Карцев; Максим Николаевич Коваленко; Евгений Федорович Титков; Сергей Вячеславович Черепица
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-08-23

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в прецизионных измерени х на основе лазерной интерферометрии. Целью изобретени вл етс расширение диапазона измерений за счет исключени вли ни ограниченности длины когерентности источника света. Излучение от лазера 1, пройд через первую четвертьволновую пластинку 2, становитс циркул рно пол ризованным, и двулучепреломл ющий кристалл 3, работающий в четвертьволновом режиме, под воздействием гармонического сигнала от СВЧ-генератора 10 трансформирует пол ризацию в линейную, ориентаци которой поворачиваетс по гармоническому закону. Отразившись от зеркала 6, закрепленного на контролируемом объекте, излучение попадает на дополнительный двулучепреломл ющий кристалл 8, после чего расщепл етс призмой Волластона. 1 ил.

Description

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

Цель изобретения - расширение диапазона измерений за счет исключения влияния ограниченности длины когерентности источника света.

На чертеже изображена функциональная схема интерферометра.

Интерферометр содержит источник света, выполненный в виде лазера 1, первую четвертьволновую пластинку 2, первый двулучепреломляющий кристалл 3, полупрозрачное зеркало 4, коллиматор 5, зеркала 6 и 7, дополнительный двулучепреломляющий кристалл 8. вторую четвертьволновую пластинку 9, СВЧ-генератор 10, выход которого соединен с кристаллами 3 и 8, призму 11 Валастона, фотоприемники 12 и 13, выходы которых подключены к входу фазового детектора 14, являющегося блоком измерения отношения сигналов.

Интерферометр работает следующим образом.

Плоскополяризованное излучение лазера 1 после прохождения первой четвертьволновой пластинки 2, установленной под углом 45° к плоскости поляризации лазера 1, становится циркулярно поляризованным. Кристалл 3, работающий в четвертьволновом режиме, под воздействием гармонического сигнала генератора 10 трансформирует циркулярную поляризацию падающего на него излучения в линейную поляризацию, ориентация которой поворачивается по гармоническому закону с частотой, равной удвоенной частоте СВЧколебаний генератора 10. Далее лазерное излучение с вращающейся плоскостью поляризации проходит полупрозрачное делительное зеркало 4 . и сквозь коллиматор 5 падает на подвижное зеркало 6.

После отражения от зеркала 6, пройдя через коллиматор 5 и отразившись последовательно от зеркал 4 и 7, излучение проходит через дополнительный кристалл 8, работающий в четвертьволновом режиме. Состояние поляризации излучения на выходе из кристалла 8 определяется с помощью второй четверьволновой пластинки 9 и призмой 11 Валастона излучение расщепляется на две взаимные ортогональные ли¹ нейно поляризованные компоненты, 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 ройство для измерения отношения интенсивности двух сигналов.

Максимальное отношение двух сигналов с фотоприемников 12 и 13 будет при 5 длине оптического пути коллиматор 5 - зеркало 6 - коллиматор 5. кратной длине волны вращения плоскости поляризации лазерного излучения. Измеряемое расстояние L определяется соотношением ¹⁰ L =4Т— (N +-£-) + К.

η \ 2л/ где N - целое число, известное из приближенного значения расстояния L;

Т = 1 /f, f - частота колебаний СВЧ-гене15 ратора:

η - показатель преломления среды (например, воздуха):

с - скорость света в вакууме:

φ= arctg I1/I2, h и I2 - интенсивности 20 сигналов с фотоприемников 12 и 13:

К- постоянная интерферометра.

При использовании интерферометра отпадает необходимость в применении высокостабилизированных источников лазер25 ного излучения с длиной когерентности порядка длин базы интерферометра. Точность измерения зависит только от точности частоты СВЧ-генератора и точности регистрации фазы φ и может составлять порядок 30 10'⁵ относительных единиц.

Claims

Формула изобретения

Интерферометр для измерения расстояний, содержащий источник света, последовательно установленные по ходу излучения 35 двулучепреломляющий кристалл, полупрозрачное зеркало, коллиматор, зеркало, установленное с возможностью перемещения вдоль направления излучения, и фотоприемник. блок измерения отношения сигналов 40 и СВЧ-генератор, выход которого электрически соединен с кристаллом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, интерферометр снабжен первой и второй четвертьволновыми 45 пластинками, дополнительным двулучепреломляющим кристаллом, дополнительным фотоприемником и призмой Валастона, первая четвертьволновая пластинка размещена между источником света и двулучепреломляющим 50 кристаллом, дополнительный двулучепреломляющий кристалл, вторая четвертьволновад пластинка и призма Валастона установлены последовательно по ходу излучения между полупрозрачным зеркалом и фотоприемником, 55 дополнительный фотоприемник размещен по ходу дополнительно разделенного призмой Валастона излучения, а дополнительный двулучепреломляющий кристалл электрически соединен с выходом СВЧ-генератора.