Лазерный интерферометр для измерения линейных перемещений объекта Советский патент 1993 года по МПК G01B9/02 G01B11/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к лазерной интерферометрии, и может быть использовано для измерений с высокой точностью линейных перемещений объектов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является лазерный интерферометр, содержащий источник двухчастотного излучения, оптически связанные с ним неполяризационный и поляризационный све- тоделительные кубики, два отражателя опорного и измерительного плеч интерферометра и два фотоприемных устройства, связанные электрически с электронно-вычислительным блоком.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия лазерного интерферометра.

Указанная цель достигается тем, что источник двухчастотного излучения выполнен в виде двухмодового частотно-стабилизи- ровнного лазера, а каждое фотоприемное устройство состоит из фазовой пластинки А/4, поляризатора и фотодиода.

На чертеже изображен предлагаемый интерферометр.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, работающий в режиме генерации двух продольных мод, оптически связанные с ним поляризационный 2 и поляризационный 3 светоделитель- ные кубики, отражатели 4 и 5 опорного и измерительного плеч интерферометра и два фотоприемных устройства 6 и 7. Каждое фотоприемное устройство состоит из четвертьволновой фазосдвигающей пластинки 10, поляризатора 11 и фотодиодов 12, работающих на частоте межмодовых биений. Выходы фотоприемных устройств соединены с электронным блоком R и блоком 9 цифровой индикации.

Излучение источника монохроматического излучения представляет собой две моды излучения с ортогональными линейными поляризациями и отличающиеся по частоте на 640 МГц. После отражения от светодели- тельной грани кубика 2 обе поляризации поступают на фотоприемное устройство 6.

со С

4 Ю GJ

ю

g

Фазовая А/4 пластинка 10 ориентирована так, что главная ось ее составляет углы в 45° к поляризациям компонент лазерного излучения. На выходе фазовой пластинки образуются две ортогональные круговые поляризации с той же разностью частот, Поляризатор 11 пропускает на фотоприемник 12 линейно поляризованные разночастот- ные излучения. В результате оптического гетеродинирования на выходе фотоприемника появляется электрический сигнал на частоте межмодовых биений f0 640 МГц

Uo Uosln2 fot,(1) где U0 - амплитуда сигнала,

Прошедшее через кубик 2 излучение лазера попадает на поляризационный кубик 3 интерферометра Майкельсона, на котором оно делится по поляризациям. Отразившись от измерительного и опорного отражателей интерферометра лучи с разными поляризациями совмещаются на том же кубике и поступают на фотоприемнбе устройство 7, на выходе которого возникает электрический сигнал на частоте to,аналогичный (1).

Работает устройство следующим образом. . ,. : ;. :; . ..;

При перемещении измерительного отражателя 5, закрепленного на подвижной части машины, относительно опорного отражателя 4 с кубиком 3 частота электрического сигнала на фотоприемнике 7 изменяется на величину допплеровского сдвига

XMt)

где v(t) - скорость движения объекта; А-длина волны света; t-время.

При перемещении отражателя 5 в на- правлении к кубику 3 частота сигнала на фотоприемнике 7 увеличивается, а при перемещении в обратном направлении - уменьшается на величину (2). Сигналы с фотоприемных устройств 6 и 7 подаются в электронный блок 8, где они усиливаются, преобразуются по частоте и поступают в блок 9 цифровой индикации. В последнем происходит измерение фазового сдвига сигналов фотоприемников 6 и 7, равного -

Др .Г0 (t)dt V(t),

-ТгЛV(t),(3)

Где X - перемещение отражателя 5; . k - оптическое волновое число, k 2 л/А Блок цифровой индикации 9 представляет значение перемещения X в цифровом виде с дискретностью А/8 или А /64.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью линейных перемещений. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения. Интерферометр содержит источник двухчэ- стотного.излучения, оптически связанный с поляризационным и неполяризационным све- тоделительными кубиками, двумя отражателями и двумя фотоприемными устройствами, связанными с электронно-вычислительным блоком. В качестве источника излучения используется двухмодовый лазер, а каждое фотоприемное устройство состоит из фазовой А /4 пластинки, поляризатора и фотодиода, работающего на частоте межмодовых биений. 1 ил.

Формуламзобретения

Лазерный интерферометр для измерения линейных перемещений объекта, содержащий источник двухчастотного излучения, оптически связанные с ним неполяризационный и поляризационный светоделитель- ные кубики, два отражателя опорного и измерительного Плеч интерферометра и два фотоприемных устройства, связанные электрически с электронно-вычислительным блоком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, источник двухчастотного излучения выполнен в виде двухмодового частотно-стабилизированного лазера, а каждое фотоприемное устройство состоит из фазовой пластинки А /4, поляризатора и фотодиода.

г

:±3//|

XV