Интерферометр для измерения линейных перемещений объектов Советский патент 1993 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к интерферометриче- ским измерениям линейных перемещений объектов.

Целью изобретения является увеличение информативности посредством измерения перемещений в двух направлениях.

На чертеже приведена схема предлагаемого интерферометра.

Интерферометр содержит двухчастот- ный лазер 1 линейно поляризованного излучения, дифракционный фазовый модулятор 2, предназначенный для расщепления излучения лазера на два пучка, оптический элемент 3, предназначенный для изменения направления пучков излучения, полуволновую фазовую пластину 4, установленную на пути одного из пучков излучения, отражатель 5, светоделитель 6, имеющий поляризационное покрытие, два коллиматора 7, два поляризационных светоделителя 8, два неподвижных уголковых отражателя 9, два подвижных уголковых отражателя 10, устанавливаемых на объектах измерения, поляроид 11, установленный в опорном канале, два поляроида 12, установленные в рабочих каналах, фотоприемник 13, установленный в опорном канале, два фотоприемника 14, установленные в рабочих каналах, а также свето- делитель 15, предназначенный для образования опорного канала. Коллиматоры 7, поляризационные светоделители 8, неподвижные уголковые отражатели 9, подвижные уголковые отражатели 10, поляроиды 12 и фотоприемники 14 установлены по одному в каждом из двух рабочих каналов. Оптический элемент 3 может быть выполнен в виде призмы либо в виде оптических клиньев.

00

8

ю ел ю

Интерферометр работает следующим образом.

Лазер 1 генерирует пучок излучения, состоящий из двух волн с разными частотами ш и ш и ортогональными линейными поляризациями, Модулятор 2 расщепляет этот пучок излучения на два пучка, направленных под углом один к другому. Каждый из этих пучков содержит две ортогональные поляризованные волны. При этом один пучок имеет частоты ой и wi , а другой - частоты 0)2 и а)2 . Оптический элемент 3 изменяет направления пучков излучения на взаимно параллельные. После элемента 3 один из пучков излучения проходит через полуволновую пластину 4, которая поворачивает плоскость поляризации каждой волны на 90°. Второй пучок попадает на отражатель 5, установленный под углом к его оси, и, отражаясь от него, пересекается с первым пучком на светоделителе 6.

Светоделитель 6, имеющий поляризационное покрытие, разделяет компоненты излучения каждого попадающего на него пучка по поляризациям и формирует два совмещенных пучка излучения с ортогональными поляризациями, при этом один из пучков излучения имеет частоты ш и , а другой - частоты ш- ,одг . Каждый пучок излучения может быть использован в самостоятельном рабочем канале. Для формирования опорного канала на пути одного из пучков устанавливают дополнительный светоделитель 15, отделяющий часть пучка и направляющий его на поляроид 11 и фотопрйемник 13. Этот опорный канал может работать на оба рабочих канала.

В каждом рабочем канале пучок излучения направляется через коллиматор 7 на поляризационный светоделитель 8, который разделяет компоненты излучения по поляризации, а тем самым и по частоте, направляя излучение с одной из частот на неподвижный уголковый отражатель 9, а с другой частотой - на подвижный уголковый отражатель 10. После отражателей 9 и 10 пучки в светоделителе 8 объединяются и направляются через поляроид 12 на фотоприемник 14, который на выходе формирует электрический сигнал, частота которого отличается от опорной и несет информацию о перемещении уголкового отражателя 10.

В предложенном интерферометре происходит преобразование пучка двухчастот- ного излучения с высокой разностью частот в два пучка излучения, каждый из которых состоит из двух волн с ортогональными линейными поляризациями и с задаваемой модулятором разностью частот. Использование в интерферометре пучков излучения с заданной разностью частот, в отличие от пучка с высокой разностью частот, не требует сложной дорогостоящей электроники для

преобразования сигнала. При этом появляется возможность использовать излучение двухчастотного лазера для образования в интерферометре двух рабочих каналов и измерения перемещений в двух направлениях.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и я

1. Интерферометр для измерения линейных перемещений объектов, содержащий двухчастотный лазер линейно поляризованного излучения и расположенные вдоль пучка излучения дифракционный фазовый модулятор, расщепляющий излучение лазера на два пучка, первый светоделитель и фотоприемник, образующие опорный канал, отражатель, установленный между

дифракционным модулятором и первым светоделителем, второй светоделитель, отражатель, устанавливаемый на объекте, и второй фотоприемник, образующие рабочий канал, отличающийся тем, что, с

целью увеличения информативности посредством измерения перемещения в двух направлениях, он снабжен оптическим элементом, предназначенным для изменения направления пучков излучения, установленным между дифракционным модулятором и первым светоделителем, полуволновой фазовой пластиной, установленной между оптическим элементом, предназначенным для изменения направления пучков излучения,

и первым светоделителем, коллиматором,

установленным в рабочем канале между первым и вторым светоделителями, поляроидом, установленным в опорном канале между первым светоделителем и фотоприемником, вторым поляроидом, установленным в рабочем канале между вторым светоделителем и вторым фотоприемником, третьим светоделителем, установленным между первым светоделителем и поляроидом, вторым коллиматором, четвертым светоделителем, вторым отражателем, устанавливаемым на объекте, третьим поляроидом и третьим фотоприемником, образующими второй рабочий канал, а первый светоделитель выполнен с поляризационным покрытием.

2. Интерферометр по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что оптический элемент, предназначенный для изменения направления пучков излучения, выполнен в виде призмы.

3. Интерферометр по п. 1,отличающий- с я тем, что оптический элемент, предназначенный для изменения направления пучков излучения, выполнен в виде оптических клиньев.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, к интерферометри- ческим измерениям линейных перемещений объектов, Цель изобретения - увеличение информативности посредством измерения перемещений в двух направлениях. Для этого интерферометр снабжен оптическим элементом, предназначенным для изменения направления пучков излучения, установленным между дифракционным модулятором и светоделителем, полуволновой фазовой пластиной, коллиматором, поляроидом, вторым поляроидом, третьим светоделителем, установленным между светоделителем и поляроидом, вторым коллиматором, четвертым светоделителем, вторым отражателем, третьим поляроидом и третьим фотоприемником, образующими второй рабочий канал, а светоделитель выполнен с поляризационным покрытием. Оптический элемент предназначенный для изменения направления пучков излучения, может быть выполнен в виде призмы либо в виде оптических клиньев. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. И