Интерферометр бокового сдвига Советский патент 1990 года по МПК G01B9/02 

Ик1б;- г ( Iтедыь и i и ,овано и i

, н сиг ся i измериН Ч М( б|.1 1 Ь ИСПОПЬ- 11П , Hi V4HO-HCгчедовательских и пр 1 нодст венных i ювиях для юн i роли волпо- мо о фронта , создав оптичеСКИУИ гис-темами, и для исследования однородности оптических материалов .

Цель изобретения - повышение том- ности контроля за счет установки оптимальной величины сдвига волновых фронтов, обеспечения возможности плавной регулировки сдвига и за счет возможности установки требуемой ве- личин,i сдви а по двум ортогональным направлениям,

На фиг. 1 показаны взаимное положение призм интерферометра, а также ход лучей в интерферометре для обра- зования бокового сдвига в плоскости, параллельной главному сечению призмы, проходящей через ребро крыши призмы; на фиг. 2 - взаимное положение призм интерферометра и ход лучей в интер- ферометре для образования бокового сдвига в направлении, перпендикулярном главному сечению призмыJ на фиг.3 - один из возможных вариантов использования интерферометра для контроля качества отражающей оптической поверхности .

Интерферометр содержит две призмы 1 и 2, в основании каждой из которых лежит трапеция. Призмы выполнены с крышей на боковых гранях, проходящих ч,, рез меньшие основания трапеции и расположены друг к другу боковыми гранями, проходящими через большие основания трапеций.

Контролируемый волновой фронт, на- правление распространения которого показано штрихпунктирной линией на фиг. 1, падает на входную грань призмы 1 интерферометра под углом у( в плоскости главного сечения призмы по отношению к нормали к входной грани. На боковой грани, проходящей через большее основание трапеции и составляющей с входной гранью угол tf, , в призме 1 происходит светоделение вол нопого фронта. Часть его, отразившись, поступает на крышку призмы 1, а затем вновь на светоделителъную боковую грань, а другая часть попадает в призму 2, и после отражения от кры ши призмы 2 - на светоделительнуто грань 1. В результате взаимодействия волновых фронтов возникает интеферен цнонная картина.

,

,

Призма 2 установлена с возможностью смещений по трем направлениям, два из которых являются рабочими для создания необходимой величины сдвига

U волновых фронтов, а одно - юсти- ровочным. Смещение призмы 2 возможно в плоскости главного сечения призмы, проходящей через ребро крыши, в направлении, перпендикулярном ребру крыши (рабочее), в направлении, параллельном ребру крыши(котировочное) а также в направлении, перпендикулярном плоскости главного сечения призмы (рабочее). Сдвиг и волновых фронтов получается в результате смещения призмы 2 в плоскости главного сечения призмы 2, проходящей через ребро крыши призмы 2 (на фиг.1 эта плоскость совпадает с плоскост к чертежа) в направлении, перпендикулярном ребру крыши призмы 2, причем величина расстояния t определяется исходя из необходимого сдвига Л из соотношения

t -А- hl С 2Кг

2 „I u2-K

ГГ

ji

15 20 25

35г

40

5

-50

55

где

I . i n К sine/, .ju.-sin у,- cosoi, ;jnKu

h (- высота трапеции, лежащей в основании призмы 1i

п.- показатель преломления материала призмы 1{

hn- высота трапеции, лежащей в основании призмы 2-,

Пл показатель преломления материала призмы 2.

Сдвиг волновых фронтов р направлении, перпендикулярном плоскости главного сечения призмы 2 (фиг.2), получается за счет смещения призмы 2 на величину t, при этом t 0,5A,

Волновые фронты, образующие интерференционную картину бокового сдвига, после отражения от светопелнтопъной грани призмы 1 попадают в призму 2 и выходят через ее выходную грань, Призма 2 установлена, г возможностью перемещения в плоскости чанного сечения в направлении, параллельном ребру крыши призмы 2 (положение призмы 2 па фиг. 1 обозначено пунктиром). )то перемещение не образует C,IBHIа волновых фронтов, а устраняв возможней1 виньетирование интерференционной ктргины бокового сдвига роброн призмы 2, образованным ее боковой гр. и выходной гранью, а таки- . к pin;:, и.

Высота трапеций h, км.ммпх в основании каждой из -ipnir, i -. показатель преломпени г, т i рн -м призм

5

выбирается из условий равенства оптических длин путей, которые проходят волновые фронты после сяетоделения на грани призмы 1 до их совмещения на этой же грани, при величине сдвига & 0 из Соотношения

h,() h2()

Предлагаемый интерферометр можно использовать, например, при контроле качества отрэж н их оптических поверхностей, KJK показано на фиг.3. Излучение лазсгл 3 формируется оптической системой, cotтрятеи из коллиматора 4 и 5, светоделителя 6 и объектива 7, и отражаясь от поверхности контролируемой детали 8 после прохож дения обърктивт 7 и отражения от све тоделителя 6, поступает в интерферометр, состоящий из двух призм 1 и

2. После действия интерферометра волновой фронт проецируется с помощью объектива 9 в плоскость 10 наблюдения интерференционной картины. Смещением призмы 2 интерферометра получают необходимую величину сдвига Д волновых фронтов в плоскости главного сечения призмы за счет смещения на величину t в направлении, перпендикулярном ребру крыши, и в направлении, перпендикулярном плоскости главного сечения на величину t .

Формула изобретения

Интерферометр бокового сдвига, содержащий дне призмы с основанием в виде трапеции, окрашенные одна к

361956

другой боковыми гранями, проходящими через большие основания трапеций, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, призмы выполнены с крышей на боковых гранях, проходящих через меньшие основания трапеций, одна из призм установлена с возможностью смещения в плоскости главного сечения призмы, проходящей через ребро крыши, и на расстоянии t от первой призмы в направлении, перпендикулярном плоскости главно о сечения, определяемом из -соотношения

10

15

2К

. ,-,

25

30

40

20 где К sinc, - n - sirTfl, - , sin(1

t - величина смещения-,

u - величина сдвига волновых

фронтов; h, - высота трапеции, лежащей в

основании первой призмы; п - показатель преломления материала первой призмы ha - высота трапеции, лежащей в

основании второй призмы; П2 - показатель преломления материала второй призмы{ С/,- угол в первой призме, образованной входной гранью и боковой гранью, проходяшеи че- - рез большее основание трапеции;

У, - угол между нормалью к входной грани первой призмы и направлением распространения падающего на входную грань волнового фронта.

.Т.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в лабораторных, научно-исследовательских и производственных условиях для контроля формы волнового фронта, создаваемого оптическими системами, и для исследования однородности оптических материалов. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет обеспечения возможности установки оптимальной величины сдвига волновых фронтов и реализации сдвига в двух взаимно ортогональных направлениях. Интерферометр состоит из двух призм 1 и 2, в основании каждой из которых лежит трапеция. Призмы выполнены с крышей на боковых гранях, проходящих через меньшие основания трапеции, и расположены друг к другу боковыми гранями, проходящими через большие основания трапеций. Призма 2 установлена с возможностью смещения в плоскости ее главного сечения, проходящего через ребро крыши, в направлениях, перпендикулярном ребру крыши (рабочее смещение) параллельном ребру крыши (юстировочное смещение), и в направлении, перпендикулярном плоскости главного сечения. Величина T смещения в плоскости главного сечения призмы 2 в направлении, перпендикулярном ребру крыши, в зависимости от необходимой величины сдвига Δ волновых фронтов определяется из соотношения, приведенного в описании изобретения. 3 ил.

й

w/ fc

fe.J