ИНТЕРФЕРОМЕТР Российский патент 2004 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к интерферометрии, голографии, спектроскопии Фурье, оптоэлектронике и предназначено для электронного измерения пространственно-временного распределения амплитуд и фаз световых волн.

Известен интерферометр, содержащий интерференционно чувствительный фотоприемник и отражатель (N.P.Shestakov, A.A.Ivanenko, A.M.Sysoev. Photodetector interference field. Preseedings of SPIE, The 7-th International Symposium on Laser Metrology and Applied to Science, Industry and Everyday Life, 9-13 September, 2002, V.4900, Part Two, p.1276-1289).

Однако в этом интерферометре требуется точная настройка.

Известен интерферометр (Huns Buchner, US 4571083, G 01 В 9/02), содержащий оптически связанные: интерференционно-чувствительный фотоприемник, уголковый отражатель и зеркало.

Это устройство является прототипом изобретения.

Однако в этом интерферометре требуется точная настройка.

Техническим результатом изобретения является упрощение настройки интерферометра.

Технический результат достигается тем, что в интерферометре, содержащем оптически связанные интерференционно-чувствительный фотоприемник и два отражателя, первый отражатель выполнен уголковым, излучение, отраженное уголковым отражателем, попадает на второй отражатель и возвращается в обратном направлении, новым является то, что второй отражатель выполнен в виде зеркала, расположенного на одной подложке с интерференционно-чувствительным фотоприемником.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема интерферометра: 1 - интерференционно-чувствительный фотоприемник (фотоприемник, чувствительный к распределению интерференционного поля, - фотоприемник интерференционного поля); 2 - уголковый отражатель; 3 - второй отражатель. На фиг.2 представлена схема экспериментальной установки, на которой проводились испытания, здесь 1 - фотоприемник, чувствительный к распределению интерференционного поля; 2 - уголковый отражатель; 3 - второй отражатель; 4 - лазер; 5 - оптический вентиль; 6 - коллиматор.

Интерферометр работает следующим образом.

Световой поток S1 с плоским волновым фронтом (фиг.1) проходит через интерференционно-чувствительный фотоприемник, отражается уголковым отражателем 2 в направлении второго отражателя 3, а затем возвращается в обратном направлении, вторично пересекая интерференционно-чувствительный фотоприемник 1. Так как световые лучи, идущие как в одном, так и обратном направлениях, дважды пересекают расстояние между уголковым отражателем 2 и вторым зеркалом 3, которое механически связано с фотоприемником 1, то интерферометр имеет высокую чувствительность к изменению этого расстояния.

Интерферометр не чувствителен к перемещению уголкового отражателя в плоскости, параллельной волновому фронту светового потока. Это перемещение допускается в пределах попадания светового потока S1 на половину уголкового отражателя 2 и светового потока, отраженного от него на отражатель 3. Световые потоки, идущие в прямом и обратном направлениях, будут совмещены на интерференционно-чувствительном элементе фотоприемника, если отражатель 3 установлен параллельно интерференционно-чувствительному элементу фотоприемника. Это условие автоматически соблюдается, если отражатель 3 выполнен в виде отражающего покрытия на одной подложке с интерференционно-чувствительным элементом фотоприемника. Настройка интерферометра сводится к установке отражателя 2 таким образом, чтобы световой поток S1 попадал на одну половину отражателя 2, а отраженный от него световой поток на отражатель 3. Точная настройка по высоте и углу не требуется.

Примеры выполнения интерферометра.

1. На фиг.2 представлена оптическая схема интерферометра, на котором производились испытания. Излучение лазера 4 направлено на оптический вентиль 5, необходимый для устранения обратного луча в резонатор лазера. Коллиматор 5 формирует параллельный световой поток S1, идущий в направлении фотоприемника 1, чувствительного к распределению интерференционного поля. Излучение, прошедшее через фотоприемник 1, отражается уголковым отражателем 2 в направлении второго отражателя 3 и этим же путем возвращается обратно. Фотоприемник интерференционного поля 1 регистрирует пространственное и временное распределение интерференционного поля, образованного встречными световыми потоками S1 и S2.

Интерферометр может быть использован для измерения линейных перемещений в широком диапазоне длин и других физических величин, связанных со сдвигом интерференционных полос. Интерферометр имеет малое число элементов, габариты, отличается простотой в настройке и надежностью в эксплуатации. Реверсивность измерения сдвига интерференционных полос может быть обеспечена за счет применения фотоприемника с заданным расположением интерференционно-чувствительных элементов в пространстве. Например, квадратурное расположение двух и более элементов фотоприемника в интерференционном поле с фазовым сдвигом (π/2, 0, -π/2) позволяет получить интерференционные сигналы, необходимые для учета направления движения при измерениях перемещений.

Интерферометр содержит оптически связанные интерференционно-чувствительный фотоприемник и два отражателя, первый отражатель выполнен уголковым. Излучение, отраженное уголковым отражателем, попадает на второй отражатель и возвращается в обратном направлении. Второй отражатель выполнен в виде зеркала, расположенного на одной подложке с интерференционно-чувствительным фотоприемником. Технический результат - упрощение настройки интерферометра. 2 ил.

Интерферометр, содержащий оптически связанные интерференционно-чувствительный фотоприемник и два отражателя, первый отражатель выполнен уголковым, излучение, отраженное уголковым отражателем, попадает на второй отражатель и возвращается в обратном направлении, отличающийся тем, что второй отражатель выполнен в виде зеркала, расположенного на одной подложке с интерференционно-чувствительным фотоприемником.