Гетеродинный интерферометр Советский патент 1993 года по МПК G01J9/02 

сти. Затем пучки интерферируют в областях 23, 24, 25 вдоль оптической оси 13, а также вдоль оси 14. При этом максимум интерференции для моды TEMoi соответствует минимуму интерференции для моды ТЕМ 10, поскольку колебания в представленных местами дольках 15, 16 взаимно противофаз- ны. В результате вдоль оптической оси 13 распространяется излучение преимущественно моды ТЕМсп, а в направлении оси 14 - моды ТЕМю. В случае равенства коэффициентов отражения светоделителей 2, 9 их коэффициентам пропускания (50%) в направлении оси 13 распространяется только модаТЕМот.ав направлении оси 14-только мода ТЕМю. Отразившись от уголковых отражателей 3, 4 и объединившись в светоделителе 2, излучения мод интерферируют на поверхности фотоприемника 5, Сигнал с фотоприемника 5 поступает на блок 6 регистрации, где из исходных колебаний интерференционной картины с частотой

(V - V2 ± Av)

где v - частота моды ТЕМ01, Гц; v о - частота моды ТЕМЮ, Гц; Av - добавка из-за перемещения отражателя 4, Гц;

вычисляется скорость перемещения отражателя 4 и его координата.

Целесообразно выполнить астигматический элемент 7 в виде сферической, на- пример, плоско-вогнутой линзы, установленной влазере 1 под углом Брюсте- ра к оптической оси 11, Это обусловлено высокой технологичностью сферических поверхностей в оптическом производстве в отличие от любых других криволинейных поверхностей.

Целесообразно также укрепить светоделители 2, 9 и отражательное зеркало 10 жестко на основании из материала с низким коэффициентом теплового расширения, например из инвара или плавленого кварца, и термостатировать его при температуре, соответствующей максимуму интерференции излучения моды TEMoi в направлении оптической оси 13.

Целесообразно также выбрать частоту биений мод v (см.выражение (1)) равной

v 2

V

Т

(2)

где Я-длина волны излучения лазера 1, м; V - максимально возможная скорость перемещения отражателя 4, м/с; v - частота биений, Гц;

тогда для радиуса сферической поверхности астигматического элемента 7 следует, согласно (1),

0)k

4 L

K(n-1)

(3)

где R - радиус, м;

с - скорость света, м/с;

L-длина резонатора лазера 1, м.

Например, при V 3 м/с следует V 10 МГц, и в гелий-неоновом лазере 1 ( А 0,63 мкм) длиной L 0,5 м при м 0,5 м имеем: R 7,2 м. С учетом того, что

R ш такая плоско-вогнутая линза несущественно отличается по вносимым потерям от плоско-параллельной пластины и в рамках общепринятых допусков на выполнение угла Брюстера ( ± 1°) она всегда может быть установлена в резонатор. При этом оптическая ось 11 должна пересекать сферическую поверхность линзы в точке, в которой плоскость, касательная к сфере, параллельна плоской поверхности линзы.

Для осуществления предлагаемого устройства может быть применена следующая элементная база. В качестве лазера 1 может быть использован любой одномодовый лазер; наиболее подходит широко применяемый лазер ОКГ-13 с небольшим-и доработками, связанными с установкой астигматического элемента 7. Светоделитель 2, уголковые отражатели 3, 4, фотоприемник 5 и блок регистрации 6 могут быть взяты из

комплекта узлов измерителя перемещений ИПЛ-ЗОК. В качестве астигматического элемента 7 может быть использована подложка от зеркала лазера ОКГ-13 или аналогичного лазера. Светоделитель 9 и зеркало 10 относятся к изделиям массового выпуска в оптической промышленности.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет расшить область задания разности частот мод и диапазон

скоростей подвижного отражателя, устранить из состава постоянные магниты, устранить чувствительность устройства к внешним магнитным полям и, и тем самым, повысить надежность.

Формула изобретения

Гетеродинный интерферометр, включающий лазер, светоделитель, подвижный и неподвижный уголковые отражатели, оптически связанный с лазером через отражатели и светоделитель фотоприемник, подключенный к нему блок регистрации и дополнительный светоделитель, установленный между лазером и основным светоделителем, отличающийся тем, что, с

целью повышения быстродействия, надежности интерферометр снабжен астигматическим элементом с непрозрачным участком, нанесенным на его поверхность и совмещенным с оптической осью лазера,

который установлен в резонаторе лазер; при этом оба светоделителя оптически свя заны через дополнительно введенный отра жатель.