Интерферометр радиального сдвига для контроля формы волнового фронта оптического излучения Советский патент 1989 года по МПК G01B21/02 G01B9/02 

CSeffJode uffte/ibHo a поверхность

СП

:п

3150А

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для контроля формы волнового фронта оптического излучения и может быть использовано в цеховых и лабораторных условиях оптического производства для контроля формы волновых фронтов, формируемых преимущественно крупногабаритными оптическими системами

Цель изобретения - расширение диапазона степени когерентности контролируемого излучения за счет обеспечения нулевой разности хода интер- ферирующих волновых фронтов, повышение точности контроля за счет исключения паразитных интерференционных картин.

На чертеже представлена принци- пиальная схема интерферометра.

Интерферометр содержит объектив 1 и регистратор 2, оптически связанные блоком радиального сдвига, состоящим из светоделителя 3, двух сферических зеркал 4 и 5, выполненных с отличающимися один от другого радиусами кривизны, и компенсатора 6о Компенсатор 6 выполнен в виде плоскопараллельной пластины, а светоделитель 3 - в ви- де другой плоскопараллельной пластины, на одну из поверхностей ко7орой нанесено светоделительное покрытие. Зеркала 4 и 5 расположены по разные стороны светоделителя и ориентирова- ны так, что их фокусы оптически совмещены, а оптические оси пересекаются под углом 90°о Светоделитель 3 ориентирован так, что поверхность со светодепительным покрытием обраще на к зеркалу 4 с меньшим радиусом кривизны, а регистратор 2 ориентирован так, что его оптическая ось перпендикулярна оптической оси этого зеркала. Компенсатор 6 размещен меж- ду светоделителем 3 и зеркалом 5 с большим радиусом кривизны и ориентирован так, что его рабочие поверхности параллельны оптической оси зеркала 4 с меньшим радиусом кривизны, а оптическая ось зеркала 5 с большим радиусом кривизны пересекает их под углом 45 Радиусы кривизны зеркал 4 и 5, толщины и показатели преломления материала светоделителя 3 и компенсатора 6 связаны зависимостью

d,(n - 1) .

,

т

nV 0,5

di(n

V r - 0,5

, - меньший радиус кривизны;

г - больший радиус кривизны;

п , - показатель преломления материала компенсатора;

п - показатель преломления материала светоделителя;

/ 1

fef , толщина компенсатора;

d.-.-Sr-- foV Vn - 0,5 -,

толщина

fltit

светоделителя, D/fgg - относительное отверстие объектива;

f , - фокусное расстояние объек- 00

тина.

Регистратор 2 выполнен в виде светочувствительного устройства, обеспечивающего регистрацию интерференционной картины, например в виде фотокамеры.

Интерферометр работает следующим образоМо

Объектив 1 преобразует сходящийся контролируемый волновой фронт в плоский и направляет его на светоделитель 3. Светоделитель 3 разделяет падающий на него волновой фронт по амплитуде на два волновых фронта, один из которых распространяется в направлении сферического зеркала 4, а другой проходит компенсатор б и распространяется в направлении сферического зеркала 5о Сферическое зеркало 4 преобразует поступающий на него плоский волновой фронт в сходящийся сферический с апертурным углом tf, , определяемым зависит ость

sin ,где D - световой диа 1

метр объектива; г, - радиус кривизны зеркала 4, и 1направляет;его на светоделитель 3,- а сферическое зеркало 5 преобразует поступающий на него плоский волновой фронт в сходящийся сферический с апертурным углом (f, определяемым зависимостью D

sin Уг -, где г-1 - радиус кривизны зеркала 5 и направляет его через компенсатор 6 на светоделитель 3.

Компенсатор 6 компенсирует астигматизм, вносимый светоделителем 3 в волновой фронт с апертурным углом tf. Волновые фроиты поступают на светоде515

литель 3 с отличающимися один от другого апертурными углами tf и IA и интерферируют на нем с образованием интерференционной картины радиального сдвига, содержащей информацию о форме контролируемого волнового фронта.

Нулевая разность хода интерферирующих волновых фронтов обеспечива- ется тем, что радиусы кривизны зеркал А и 5, толщины и показатели преломления материала светоделителя 3 и компенсатора 6 связаны зависимостью, приведенной выше. Полученная интер- ференционная картина регистрируется регистратором 2. Формула изобретения

Интерферометр радиального сдвига для контроля формы волнового фронта оптического излучения, содержащий блок радиального сдвига, объектив и ретистратор, оптически связанные блоком радиального сдвига, состоящим из светоделителя и двух сферических зеркал, вьшолненных с отличающимися одно от другого радиусами кривизны, расположенных по разные стороны светоделителя и ориентированных так, что фокусы зеркал оптически совмещен и их оптические оси пересекаются под углом 90, а регистратор ориентирован так, что его оптическая ось перпендикулярна оптической оси зеркала с меньшим радиусом кривизны, о т - личающийся тем, что, с целью расширения области использования за счет увеличения диапазона степени когерентности контролируемого излучения и повыгаения точности конт- роля, он снабжен компенсатором,выполненным в виде плоскопараллельной

6«

пластины, светоделителем, вьтолнен- ным в виде плоскопараллельной пластины, на одну из поверхностей которой нанесено светоделительное покрытие, и ориентированным так, что эта поверхность обращена к зеркалу с меньшим радиусом кривизны, компенсатор размеп1ен между светоделителем и зеркалом с большим радиусом кривизны и ориентирован так, что оптическая ось зеркала с меньщим радиусом кривизны параллельна рабочим поверхностям компенсатора, а оптическая ось

зеркала с большим радиусом кривизны

. о пересекает их под углом чЗ , радиусы

кривизны зеркал, толщины и показатели преломления материала компенсато- ра и светоделителя связаны зависимостью

25

30 35

де ГУ

d,

-меньший радиус кривизны;

-больший радиус кривизны;

-показатель преломления материала компенсатора;

-показатель преломления материала светоделителя;

° f0. fn - n.5 f,

оК,

толщина компенсатора;

fo s I i - 5 - толщина

светоделителя; относительное отверстие

объектива;

фокусное расстояние объектива.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для контроля формы волнового фронта оптического излучения. Целью изобретения является расширение диапазона степени когерентности контролируемого излучения за счет обеспечения нулевой разности хода интерферирующих волновых фронтов и повышение точности контроля за счет исключения паразитных интерференционных картин. Для этого волновой фронт разделяется светоделителем 3, выполненным в виде плоскопараллельной пластины, на два фронта, один из которых попадает на сферическое зеркало 4, а другой, проходя компенсатор 6, попадает на сферическое зеркало 5. Волновые фронты, сформированные зеркалами 4 и 5, попадая на светоделитель 3 с различными апертурными углами, интерферируют с образованием картины радиального сдвига, содержащей информацию о форме контролируемого волнового фронта. 1 ил.