Лазерный интерферометр Советский патент 1990 года по МПК G01B9/21 

Изобретение относится к лазерной интерферометрии и может быть использовано для исследований слабых физических неоднородностей,

Целью изобретения является увеличение чувствитель 1ости измерений без перестройки оптических элементов.

На фиг. приведена схема лазерного интерферометра с резонатором в канале; на фиг, 2 - схема Лазерного интерферометра, в котором резонатор опорного канала совмещен с резонатором объектного канала; на фиг. 3 - блок-схема управле- ния оптическим затвором.

Лазерный интерферометр содержит оптически связанные импульсный источник 1 когерентн о излучения9 светоделитель 2, компенсатор 3 опти ческой разности хода лучей, образо ванный призмами 4,5 пил:тго внутреннего отражения и полностью отражающими зеркалами 6-9, Объектный канал интерферометра содержит оптическую телескопическую систему 10 расширени пучка и.резонатор П, состоящий из полупрозрачного плоского зеркала 12 и полностью отражающего плоского зеркала 13, размещеннитх нормально к on- тической оси объектного канала. Расстояние между зеркалами 2 и 33 таково, что база L резонатора П связана с длительностью импульса источника 1 когерентного излучения соотношением - 2L/C (с - ско- рость .света). Опорный канал интерфе рометра включает полупрозрачное зеркало 1А, резонатор 15, образованный плоскими Зеркалами 16 и 17, размещен ными нормально к оптической оси опор него канала. Причем коэффициент отражения зеркала 16 равен коэффициент отражения зеркала.12, коэффициент от ражения зеркала 17 равен коэффициен- ту отражения сверкала 13 и расстояние между зеркалами 16,17 равно расстоянию между зеркалами 2,3 т,е, база резонатора II равна базе резгнатора

15.

При .исследовании локализованных фазовых неоднородностей резонатор опорного канала бычь совмеиек с резонатором объектного канала (фиГо 2)о В этом случае объектный канал интерферометра включ ает полу- прозрачное зеркало. 18, размещен 1ое за компенсатором 3 отттической разности хода, полнссть о отраж.аюшее зеркало 19, расположенное за зеркалом 1А, оптическую систему 10 расширения пучка, резонатор II, образованный зеркалами 12 и 13, полупрозрачное зеркало 20, расположенное за полупрозрачным зеркалом 18, Опорный канал интерферометра включает полупрозрачное зеркало 18, резонатор 11, полупрозрачные зеркала 14 и 20, расположенные за зеркалом 18,

Блок выделения пучка заданной кратности прохождения через объект содержит фотодатчик 21, выход которого подан на вход блока 22 управления оптическим затвором, и оптичес кий затвор 23, Оптическая телескопическая система 24 размещается между оптическим затвором 23 н регистратором 25 интерферограммы.

Блок 22 управления оптическим затвором 23 (фиг. 3) состоит из последо вательно соединенных схемы временной привязки 26, пересчетный схемы 27 с переключаемым коэффициентом пересчета, одновибратора 28, усилителя 29, разрядника 30. Разрядник 30 подсоединен па-раллельно оптическому затво РУ 23.

Устройство работает следующим образом.

Светоделитель 2 делит излучение импульсного источника 1 излучения на два пучка: опорный и объектный, раз- н.ость хода-которых в плоскости регистратора 25 интерферограммы выравнивается компенсатором 3 разности хода оптических лучей перемещением призм 4 и 5, Объектный пучок интерферометра (фиг, 1) светоделителем 2 отклоняется в оптическую систему 10 расширения пучка и после расширения направляется в резонатор 11, Опорный пучок ий- терфероматра через светоделитель 2 направляется в резонатор 15..

В случае смещения в интерферометр резонаторов опорного и объектного каналов (фиг« 2) объектный и опорный пучки полупрозрачным зеркалом 18 направляются в резонатор П «

На вь ходе резонаторов 11 и 13 (или резонатора 1 в случае совмеще- - ния резонаторов опорного и объектног каналов) как в объектном, так ив опорном канале появляется последовательность световых импульсов, интенсивность которых спадает по закону :

I,IO(I-R), ,2,3,.,..

где 1„ - интенсивность светового импульса соответствующего 2п-кратному прохожде- нию резонатора (объекта) ; 1 - интсенсивность излучения

на входе резонатора; R - коэффициет отражения полупрозрачного зеркала резонатора.

Световые импульсы разделены временным интервалом Г 2L/C. При этом световые импульсы соответственной кратности в опорном и объектном каналах автоматически имеют в плоскости регистратора 25 интерферограм- мы постоянную разность хода которая может быть однократно скомпенсирова- на до нуля компенсатором 3 оптическо разности хода лучей, и постоянное 1: соотношение интенсивностей (поглощением фазового объекта можно пренебречь) . Светоделителем 2 (в случае раздельного размещения резонаторов опорного и объектного каналов) или зеркалами 14,19520 (в случае совмещения резонаторов опорного и объект™ кого каналов) световые импульсы . объектного и опорного каналов направ ляются в оптический затвор 23, расположенный перед регистратором 25 интерферограммы/ Оптический затвор 23 выделяет из последовательностей световых импульсов два когерентньгх импульса, соответствующих заданной кpatнocти прохождения резонатора (объекта), которые и участвуют в об разовании иНтер)ферограммы.

Управление оптическим затвором 23 осуществляется следующим образом. Зеркалом 1А последовательность световых импульсов на выходе резонатора опорного канала направляется на входное окно фотодатчика 21 и вызывает на его выходе соответствующую последовательность электрических импульсов, поступающих на вход схемы временной привязки 26. Схема временной привязки 26, срабатывая по переднему фронту каждого импусльса, рыра- батьгеает на своем вьрсоде импульсы; стандартной амплитуды и длительности, которые поступают на вход пересчетной схемы 27. После заполнения Пересчетной сх емы 27, коэффициент Пересчета k который установлен зарй- нее, k-й импульс вызывает срабатыва0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нис; однопибратора 28, сигнал которого, усиленный усилителем 29, запускает разрядник 30. Это вызывает падение запирающего напряжения V на оптическом затворе 23 и его открывание. Длительность импульса одно- вибратора 28 устанавливается такой, чтобы время, в течение которого оптический затвор 23 открыт, было меньше времени t двойного прохода световым импульсом резонатора ().

При данной базе резонатора работа блока выделения пучка заданной кратности прохождения объекта определяется суммарной задержкой ( вносимой его отдельными электронными модулями. При S, ; с схема временной привязки срабатывает по k-му импульсу, а открьюаиие затвора происходит для (k+1)-го. светового импульса. При Zc c-г 2г схема временной привязки срабатывает по k-му импульсу, А от-, крывание затвора про.исходит для (k+2)-ro -импульса я т.д.

Изменение чувствительности измерений происходит путем переключения . коэффициента пересчета пересчетн ой схемы 27 без какой-либо перестройки оптических элементов интерферометра , что значительно упрощае.т работу с ним и расширяет его эксплуатационные возможности.

л

Формула изобретения

ч

Лазерный интерферометр, содержащий оптически связанные импульсный источник когерентного излучения, светоделитель, компенсатор оптичес- . кой разности хода Лучей, объектный канал, включа.ю1ций опт..ические средства расширения обвектногр пучка, резонатор, размещенный нормально по отношению к оптической оси объектного канала и состоящий из полупрозрачного и полностью отражающего зеркал, параллельных друг другу, опорный канал и расположенные по ходу лучей оптический затвор с блоком управления, оптические средства расширения интерферирующих пучков, регистратор интерферограммы, отлича ющий с я тем, что, с целью увеличения чувствительности измерений беа перестройки- оптических элементов, в.опорный канал интерферометра введены резонатор, база которого и коэффициенты отражения зеркал равны базе и коэффициентам отражения соответствен5 . 1/405/4236

ных зеркал резонатора, размещенногодиненных схемы временной прнвязки,

в объектном канале, и фотодатчик, вы-пересчетной схемы с переключаемым

ход которого подключен на вход бло-коэффициентом пересчете, одновибрака управления оптическим затвором,тора, усилителя, разрядника, выход

а блок управления оптическим эатво-которого соединен с управляющим

ром выполнен из последовательно сое-электродом оптического затвора.

Изобретение относится к лазерной интерферометрии и может быть использовано для исследования слабых. фазовых неоднородностей. Целью изобретения является увеличение чувствительности измерений, без, перестройки оптических элементов. Изобретение позволяет расширить эксплуатационные возь ожности интерферометра за счет изменения чувствительности измерений без перестройки оптических элементов интерферометра, что достигнуто введением в опорный канал интерферометра резонатора, идентичного резонатору объектного канала. Это позволяет автоматически получать на входе оптического затвора для каждого пто импульса,, вышедшего из резонатора об-ьектного канала (кратность прохождения объекта 2п), когерентный ему опорный световой импульс. Причем разность хода между данными двумя импульсами равна , а соотношение интенсивности равно 1:1. Это, в свою очередь, приводит к возможности электронного управления чувствительностью измерений путем переключения коэффициента пересчета пересчетной схемы. 3 ил . &

IS С

ф л

п

I гэЙ

11

/ /3

Фа9.1

Фие.2