Поляризационный интерферометр для измерения линейных перемещений объекта Советский патент 1989 года по МПК G01B9/02 G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов, для измерения смещения некоторой контролируемой поверхности относительно опорной, для измерения изменения длины тела под влиянием различных воздействий.

Цель изобретения - упрощение конструкции поляризационного интерферометра за счет выполнения делителя светового пучка.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого интерферометра.

Интерферометр содержит установленные последовательно на одной оптической оси источник 1 света, делитель 2 светового пучка, поляризатор 3 и регистрирующий блок 4, Делитель 2 светового пучка выполйен в виде анизотропного элемента переменной оптической толщины и установлен так, что его оптическая толщина переменна в направлении оптической оси интерферометра, а каждая из его оптических осей составляет с оптической осью интерферометра угол (t пТГ, где п 0,1,2. .

Источником 1 света может служить лазер, делитель 2 светового пучка может быть выполнен в в иде жидкокристаллической ячейки переменной оптической толщины, заполненной од- ноосным анизотропным кристаллом, оптическая ось которого направлена вдоль вытянутых молекул, и сориентированным в процессе сборки жидко- - кристаллической ячейки оптической осью ортогонально ее основанию, т.е (у «/2,. т n ir, где п 0,1,2. Может быть использован и любой другой жидкий кристалл. Интерферометр работоспособен и при использовании в качеств анизотропного элемента обычных одноосных либо двухосных кристаллов (например, турмалина, известкового шпата и т.п.). В качестве поляризатора

3можно использовать призму Глана либо Волластона. Регистрирующий бло

4может быть вьшолнен на базе фотоприемников с реверсивным счетчиком.

Интерферометр работает следующим

образом.

Поскольку делитель 2 светового пучка выполнен в ввде анизотропного элемента переменной оптической толщны и установлен так, что его оптиче

5

0

5

0

дд 45

ская толщина переменна в направлении оптической оси интерферометра, а каждая из его оптических осей составляет с оптической осью интерферометра угол ф п7, где п 0,1,2, то при прохождении луча от источника 1 света через делитель 2 светового пучка и поляризатор 3 регистрирующий блок 4 фиксирует определенное распределение интенсивности света при интерференции обыкновенного и необыкновенного лучей. Поляризатор 3 в этом случае необходим для получения интерференционной картины в поляризованном свете. Полученное для определённой длины волны распределение интенсивности света, фиксируемое регистрирующим блоком 4, однозначно определяется разностью показателей преломления для- обыкновенного и необыкновенного лучей в анизотропном элементе, из которого вьшолнен делитель 2 светового пучка, и его оптической толщины в месте прохождения луча. Разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей определяется ориентацией оптиче ских осей анизотропного элемента о т- носительно направления луча источника 1 света. При перемещении анизотроя- ного элемента вверх (либо вниз) под воздействием исследуемого объекта оптическая толщина его в месте прохождения светового пучка будет увеличиваться (либо уменьшаться), что приведет к изменению разности Фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами. Это в свою очередь приведет к изменению интерференционной картины на регистрирующем блоке 4. Поскольку изменение оптической толщины анизотропного элемента в месте прохождения светового пучка определяется перемещением исследуемого объекта, то изменение ..интеференционной картины на регистрирующем блоке 4 однозначно характеризует величину перемещения объектов.

Т/2 и орВ частности, при ( тогональной ориентации оптической оси поляризатора и плоскости поляризации излучения лазера смещение U х исследуемого объекта определяется выражением

х N -. Nux

(п - Пе) tgcf

о;,

314552324

где N - число полос, на которое из- изготовления и расширяет возможности

п

пенилась интерференционная картина;

Л - длина волны излучения лазера;

5 и п - показатели преломления для необыкновенного и обык-. новенного лучей соответственно ;

Cf - угол при вершине анизотропного элемента.

Величина

.5

его применения для измерения линейных и угловых перемещений объектов, для измерения смещения некоторой контролируемой поверхности относительно опорной, для визирования от- дельных объектов, для измерения изменения размеров тела под влиянием 10 различных воздействий.

Формула изобретения

Поляризационный интерферометр для измерения лгаейных перемещений 15 объекта, содержащий последовательно установленные на одной оптической оси источник света, делитель светового пучка, предназначенный для связи с объектом, поляризатор

А V -, - -- j

о (по - пе) tgif

Поляризационный интерферометр для измерения лгаейных перемещений 15 объекта, содержащий последовательно установленные на одной оптической оси источник света, делитель светового пучка, предназначенный для связи с объектом, поляризатор

определяет смещение анизотропного

элемента, соответствующее смещению

на одну полосу картины интерференции. 20 и регистрирующий блок, о т л и - Аналогичное соотношение можно полу- чающийся тем, что, с целью чить и для параллельной ориентации ой- тической оси поляризатора 3 и лоскости поляризации излучения лазера,

упрощения конструкции, делитель светового пучка выполнен в виде анизотропного элемента переменной

Вьппеуказанное выполнение делителя 25 оптической толщины и установлен 2 светового пучка упрощает конструк- так что его оптическая толщина переменна в направлении оптической оси интерферометра, а каждая из его

цию поляризационного интерферометра, технологию изготовления его элементов, не требует сложной кинематической цепи для связи его с объектом, значительно уменьшает трудоемкость

оптических осей составляет с опти- 30 ческой осью интерферометра угол э пТ, где п 0,1 ,2. .

его применения для измерения линейных и угловых перемещений объектов, для измерения смещения некоторой контролируемой поверхности относительно опорной, для визирования от- дельных объектов, для измерения изменения размеров тела под влиянием различных воздействий.

Формула изобретения

Поляризационный интерферометр для измерения лгаейных перемещений объекта, содержащий последовательно установленные на одной оптической оси источник света, делитель светового пучка, предназначенный для связи с объектом, поляризатор

и регистрирующий блок, о т л и - чающийся тем, что, с целью

оптических осей составляет с опти- 30 ческой осью интерферометра угол э пТ, где п 0,1 ,2. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов, для измерения смет щения некоторой контролируемой поверхности относительно опорной, для измерения изменения длины тела под влиянием различных воздействий. Це-- лью изобретения является упрощение конструкции поляризационного интерферометра. Устройство содержит установленные последовательно на одной оптической оси источник 1 света, делитель 2 светового пучка, поляризатор 3 и регистрирующий блок 4. Делитель светового пучка вьшолнен в ввде анизотропного элемента переменной оптической толщины и установлен так, что его оптическая толщина переменна в направлении оптической оси интерферометра, а каждая из его оптических осей составляет с оптической осью интерферометра угол ( 4 n iT . где п 0,1,2. 1 ил.. I СЛ