Интерферометр для измерения отклонений от прямолинейности Советский патент 1993 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, предназначено для измерения прямолинейности и может быть использовано для контроля направляющих в координатно-измерительных машинах, обрабатывающих станках и других устройствах, к прямолинейности которых предъявляются высокие требования.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже изображена схема интерферометра.

Интерферометр содержит лазер 1, создающий пучок поляризованного излучения, призму 2, включающую светоделитель с поляризационным покрытием 3 и два отражателя 4 и 5, две А /4 фазовые пластины 6 и 7, установленные после призмы 2 по одной на пути каждого пучка излучения, оптические клинья 8 и 9, установленные после фазовых пластин 6 и 7 по одному на пути каждого пучка излучения с возможностью отклонения их в разные от визирной оси стороны, и два подвижных зеркала 10 и 11, расположенных по одному на пути каждого излучения перпендикулярно ему и жестко соединенных между собой, В оптической схеме может быть использован лазер двухчастотно- го излучения с ортогональными линейными поляризациями, либо одночастотный лазер. При использовании одночастотного лазера плоскость поляризации должна быть ориентирована под углом к плоскости падения. При этом оптимальный угол между этими плоскостями составляет 45°. .

Интерферометр работает следующим образом.

Излучаемый лазером 1 пучок поляризованного излучения падает на светоделитель с поляризационным покрытием 3, где разде- ляется. При этом при использовании двух- частотного излучения пучок лучения с горизонтальной поляризацией проходит через поляризационное покрытие светоделителя 3, а с вертикальной поляризацией

ад отражается от него. Если в интерферометре использован одночастотный лазер, плоскость поляризации которого ориентирована под углом к плоскости падения, то поляризационное покрытие 3 пропускает горизонтальную составляющую поляризации и отражает вертикальную. Аналогичное разделение происходит при использовании лазера с круговой поляризацией излучения.

Отраженный от поляризационного покрытия 3 пучок излучения с вертикальной

поляризацией ад отражается затем от отражателя 4 и из призмы 2 выходят два пучка

излучения, один из которых имеет горизонтальную ftJi , а другой вертикальную ад линейные поляризации. Каждый из этих пучков проходит через одну из А /4 фазовых пластин 6 и 7, которые изменяют линейные

- rv |Л поляризации бич и ад на круговые ал и an.

Затем оптические клинья 8 и 9 отклоняют каждый пучок излучения на заданный угол а от визирной оси в разные от нее стороны и направляют каждый пучок перпендикулярно одному из отражателей 10 и 11, вследствие чего отраженные от них пучки совмещаются с падающими. Проходя на обратном пути через А /4 фазовые пластины 6 и 7, пучки излучения вновь изменяют свою поляризацию с круговой на линейную. Однако при этом изменении первоначальная горизонтальная поляризация йл преобразуется в вертикальную и соответственно вертикальная 0% в горизонтальную ад Затем пучок с вертикальной поляризацией отражается от светоделителя 3, а пучок с горизонтальной поляризацией ад - от отражателя 4 и проходит через светоделитель с поляризационным покрытием 3, пространственно совмещается с

пучком излучения ют и, отразившись от отражателя 5, направляется в блок обработки сигнала (на чертеже не показан).

При отклонении блоков 10 и 11 от прямолинейной оси изменяется величина хода каждого пучка излучения, изменяя его частоту, которая отражается на формировании сигнала о данном отклонении.

При использовании в схеме одночастотного лазера ил ад и информационным сигналом на выходе является разность Ай , характеризующая наличие и величину отклонения от прямолинейности.

Установка на пути каждого пучка поляризованного излучения А /4 фазовой пластины позволяет при двукратном прохождении через нее пучка излучения изменить поляризацию излучения на ортогональную. Такое решение позволяет для пространственного разделения пучка по поляризациям использовать светоделитель с поляризационным покрытием, которое пропускает излучение с горизонтальной поляризацией и отражает излучение с вертикальной поляризацией. В результате отраженный от покрытия пучок излучения с вертикальной поляризацией после двукратного прохождения через А/4 фазовую пластину изменяет поляризацию на горизонтальную и на обратном пути проходит через поляризационное покрытие светоделителя, а составляющая прямого пучка излучения, имевшая при разделении горизонтальную поляризацию и прошедшая через поляризационное покрытие, на обратном пути после изменения поляризации на вертикальную отражается от поляризационного покрытия.и пространственно совмещается с пучком, имеющим горизонтальную поляризацию.

Экономический эффект от реализации такого решения достигается за счет замены дорогостоящей поляризационной двулучеп- реломляющей призмы типа призма Волла- стона в комплекте с малоэффективным зеркальным светоотражателем на более эффективный и дешевый комплект в составе светоделительной призмы с поляризационным покрытием, двух Я /4 фазовых пластин и двух оптических клиньев. Это упрощает конструкцию, при этом в несколько раз увеличивается эффективность использования интенсивности излучения, а следовательно, выходной сигнал, и повышается точность измерений. Формула изобретения 1. Интерферометр для измерения отклонений от прямолинейности, содержащий источник поляризованного излучения и последовательно расположенные по ходу излучения светоделительный и зеркальный блоки, зеркальный блок выполнен из двух

жестко соединенных под заданным углом друг к другу зеркал, установленных по одному в каждом из пучков от светоделительного блока, и блок обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен двумя А /4 фазовыми пластинами и двумя оптическими клиньями, ориентированными вершинами к оптической оси, светоделительный блок выполнен в виде двух отражателей, соединенных друг с другом через светоделительное поляризационное покрытие по плоскости, ориентированной под заданным углом к оптической оси, клинья установлены по ходу излучения между светоделительным и зеркальным блоками так, что один из них расположен в пучке, отраженном от зеркала светоделительного блока, а второй - на пути пучка, прошедшего от поляризационного покрытия.

2. Интерферометр по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что источник поляризованного излучения выполнен в виде двухча- стотного лазера с ортогональными плоскостями поляризации.

3. Интерферометр по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что источник поляризованного излучения выполнен в виде одночастот- ного лазера с плоскостью поляризации под углом 45° в плоскости падения излучения.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений, интерферометр содержит лазер 1, призму 2, светоделитель 3, отражатели 4 и 5, две Я /4 фазовые пластины 6 и 7, оптические клинья 8 и 9, два подвижных зеркала 10 и 11. Интерферометр работает следующим образом: излучаемый лазером 1 пучок поляризованного излучения падает на светоделитель с поляризационным покрытием 3, где разделяется. Отраженный от поляризационного покрытия пучок излучения отражается от отражателя 4 и из призмы 2 выходят два пучка. Каждый из этих пучков проходит через одну из фазовых пластин 6, 7, которые измеряют линейные поляризации на круговые. Затем оптические клинья 8 и 9 отклоняют каждый пучок излучения на заданный угол от визирной оси в разные от нее стороны и направляют перпендикулярно одному из отражателей 10 и 11, вследствие чего отраженные от них пучки совмещаются с падающими. Проходя на обратном пути через А/4 фазовые пластины 6 и 7, пучки излучения вновь изменяют свою поляризацию с круговой на линейную. 1 ил. Ј