Интерференционное устройство для измерения линейных перемещений объекта Советский патент 1993 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при точных измерениях линейных перемещений различных объектов.

Целью изобретения является повышение точности и обеспечение инвариантности к применяемому интерференционному измерителю линейных перемещений объекта.

Цель достигается тем, что в устройство введен стабилизатор тока накачки лазера, включенный между источником питания и лазером, причем управляющий вход стабилизатора тока накачки подключен к выходу формирователя.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Интерференционное устройство для измерения линейных перемещений объекта содержит полупроводниковый лазер 1. светоделитель 2, второй светоделитель в виде куб-призмы 3, угловые отражатели 4 и 5, фотоприемники 6, 7, 8, 9 и 10, третий светоделитель 11, первое,второе и третье, зерка- ла 12. 13, и 14 оптический блок 15 каскадного интерферометра, анализатор 16 изменения длины волны лазера, формирователь 17. стабилизатор 18 тока накачки лазера, источник 19 питания,

Луч от лазера 1 расщепляется светоделителем 2 на два потока а и б. Поток а направлен на светоделитель 3, где расщепляясь и рекомбинируя, несет информацию о перемещении отражателя 5, которая фиксируется фотоприемни.ком 6. Поток б расщепляется светоделителем 11 на два пучка, направляемых в оптический блок каскадного, интерферометра 15, причем зеркалами 12, 13 и 14 создается постоянная разность длин оптических путей, величина которой

00

о ю со о ю

сш

обеспечивает изменение разности фаз пучков на входе в оптический блок каскадного интерферометра 15 на 360°, при изменении длины волны лазерного излучения на расчетную величину ДА. На выходе оптического блока каскадного интерферометра 15 образуются две пары потоков, максимумы интенсивности которых сдвинуты относительно друг друга в парах на ДА /2, а между парами на ДА /4. Потоки фиксируются фотоприемниками 7, 8, 9 и 10, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым входами анализатора 16, выход которого через формирователь 17 подключен к управляющему входу стабилизатора 18 тока накачки лазера, включенного между источником питания 19 и лазером 1.

Работа интерференционного устройства осуществляется следующим образом.

Луч света от лазера 1 расщепляется светоделителем 2 на два потока А и В. Поток А направлен в интерферометр (интерференционный измеритель линейных перемещений объекта) перемещений и делится светоделителем 3 на два луча: опорный и измерительный. Опорный луч падает на уголковый отражатель 4, измерительный - на уголковый отражатель 5. закрепленный на перемещающемся объекте (не показан). Фаза измерительного луча в точке рекомбинации при неизменной длине волны лазерного излучения является функцией, зависящей от положения уголкового отражателя 5. В результате рекомбинации опорного и измерительного лучей образуется поток, подающий на фотоприемник 6, причем интенсивность потока зависит от положения отражателя 5. Количество зафиксированных фотоприемником 6 ин- терференцированных полос является информацией о перемещении отражателя 5.

При изменении длины волны лазерного излучения фазы опорного и измерительного лучей в точке рекомбинации на полупрозрачной грани светоделителя 3 меняются, но меняются на разные величины из-за разности путей, проходимых лучами, вследствие чего интенсивность потока после их рекомбинации зависит дополнительно от величины измерения длины волны лазерного излучения ДА. Однако при изменении длины волны излучения происходит изменение освещенности фотоприемников 7, 8, 9 и 10, которое является функцией только изменения длины волны лазерного излучения. При изменении длины волны излучения на величину ДА максимум освещенности поочередно появится на каждом из фотоприемников, 8,9 и 10. Появление максимума на каждом из фотоприемников фиксируется анализатором 16. При этом появление каждого последнего максимума является информацией об изменении длины волны излучения на величину ДА /4. Очередность появления максимумов в виде импульсов с фотоприемников, являющаяся информацией о направлении изменения (уменьше- ние или увеличение) длины волны лазерного излучения преобразуется анализатором 16 в код, поступающий нз формирователь 17, с выхода которого напряжение подается на управляющий вход стабилизатора 18. Кото- рый изменяет величину тока накачки лазера 1. Таким образом, при изменении длины волны излучения лазера 1 на величину ДА /4 происходит уменьшение или увеличение (в зависимости от направления изме- нения длины волны излучения)тока накачки лазера 1, вследствие чего увеличивается или уменьшается длина волны излучения, то есть осуществляется стабилизация длины волны.

Дополнительным положительным,эффектом устройства является быстродействие системы стабилизации длины волны лазера.

30

Формула изобретения

Интерференционное устройство для из-1 мерения линейных перемещений объекта, содержащее каскадный интерферометр, по- лупроводниковый лазер с источником питания, анализатор изменения длины волны лазера, три светоделителя, первый светоделитель установлен по ходу луча после лазера и делит подающее излучение на два потока, один из которых направлен на второй светоделитель в виде куб-призмы, делящий падающее излучение на два потока, а второй поток направлен на третий светоделитель , делящий падающее излучение на два потока, с постоянной разностью хода, которые направлены на оптический блок каскадного интерферометра,.два трехгранных уголковых отражателя, первый фотоприемник, являющийся измерительным устройст- вом, установленный е одном из потоков от второго светоделителя, второй, третий, четвертый и пятый фотоприемники, установленные на выходе оптического блока каскадного интерферометра, выходы фото- приемников соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами анализатора изменения длины волны . лазера с формирователем, являющимся корректирующим устройством, отличающ в в с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения области применения за счет обеспечения инвариантности к применяемому интерференционобъекта. он снабжен стабили накачки лазера, включенным ником питания и лазером, у вход стабилизатора тока нак

ному измерителю линейных перемещений 5 чем к выходу формирователя.

объекта. он снабжен стабилизатором тока накачки лазера, включенным между источником питания и лазером, управляющий вход стабилизатора тока накачки подклю

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения за счет обеспечения инвариантности к применяемому лазерному интерферометру. Цель достигается путем введения в устройство стабилизатора тока накачки лазера, включенного между источником питания и лазером, причем управляющий вход стабилизатора подключен к формирователю сигнала приращения длины волны лазера. Устройство содержит полупроводниковый лазер с источником питания, стабилизатор тока накачки лазера, интерференционный измеритель перемещений объекта, оптический блок каскадного интерферометра, выделяющий приращение длины волны лазера, соединенные последовательно анализатор и формирователь, управляющие через стабилизатор током накачки лазера. 1 ил. СО