Четырехлучевой поляризационный интерферометр Советский патент 1977 года по МПК G01N21/46 G01B9/02 

pa в peKmvie его максимальной чувствительности. Применение в прототипе электрооптичес го фазового нониуса в качестве компенсато ра позволяет достичь высокой точности измерений, однако при измерении предельно малых фазовых смещений, когда необходима высокая чувствительность прибора, наличие компенсатора, состоящего из нескольких оптических элементов, снижает помехоусто чивость прибора, а тем самым и его чувствительность. Для повышения чувствительности измерений в предлагаемом четырехлучевом поляризационном интерферометре первый светоцелительный элемент выполнен в виде склеенных прямоугольной призмы и ромба с полупрозрачным внутренним зеркалом и глухим наружным, второй светоделительный элемент вьшолньн в виде склеенных между собой равнобедренной призмы и ромба с полупрозрачным внутренним зеркалом и дву мя глухими внешними зеркалами, и расположен над четвертьволновой фазовой пластинкой с глухим зеркалом на внешней стороне, а между торым светоделительным элементом и фазовой пластинкой на пути о ной пары лучей установлены две дополнительные фазовые пластинки, поворачивающие соответственно плоскости поляризации лучей на угол /kit -ах / к-я ИХ 1т-%)) /ли.11-1 ; и- где к - целое число, а на пути другой пары лучей помещен исследуемый объем. Светоделительные элементы и фазовые пла стинки объед1й1ены посредством оптическог контакта в монолитный блок. На фиг, 1, 2 и 3 изображена схема предлагаемого четырехлучевого поляризацио ного интерферометра в трех проекциях; на фиг. 4 - направления колебаний электричес кого вектора луча лазера П| по отношени к оптическим осям П , где и -номер оп тического элемента на фиг, 1,2 и 3, Устройство содержит в качестве источника све та лазер 1, модулятор 2, два светоделител ных элемента 3 и 4, исследуемый объем 5 фотоприемник 6, усилитель 7, регистрирую щее- устройство 8, Первый светоделительный элемент 3 выполнен-в виде склеенных между собой прямоугольной призмы 9 и ромба 1О с полупрозрачнымвнутренним зеркалом 11 и внешним глухим зеркалом 12, Второй светоделительный элемент 4 выполнен в виде склеенных между собой равнобедренной призмы 13 и ромба 14 с полупрозрачным внутренним зеркалом 15 и гпухими внешними зеркалами 16, 17. Второй светоделительный элемент рас- положен над четвертьволновой фазовой пластинкой 18 с глухим зеркалом 19 на внешней стороне. Между вторым светоделительным элементом 4 и фазовой пластинкой 18 на пути одной пары лучей а. установлены две фазовые пластинки 2О и 21, поворачивающие соответственно плоскости поля-/ ризации лучей на угол «.H J-iill-) 2 4 2 4/ целое число, а на пути другой па ры лучей О. и а Т омещен исследуемый объем. Оптические элементы 3,4, 20, 21 и 18 соединены при помощи оптического контакта в монолитный блок. Устройство работает следующим, образом. Луч лазера проходит через модулятор 2, в качестве которого применен электрооптичес уий кристалл, ось которого повернута на 45 относительно направления колебаний электрического вектора луча, который стансЗвится эллиптически поляризованным с модулированной эллиптичностью. С помощью двух последовательно установленных светоделительных элементов 3,4 луч делится на четыре параллельных луча; два из них Qg проходят сквозь исследуемый объем 5, а два других d и еЛд - сквозь фазовые пластинки 2О и 21, поворачивающие соответственно плоскости поляризации лучей на угол /.iV./ Kft ftX гце К, 2 %ГГТТ/ целое число. Все четыре луча проходят сквозь четвертьволновую фазовую пластинку 18 с глухим зеркалом на внешней стороне. После отражения лучи идут в обратном направлении по тождественным траекториям и в резулмате их сложения на выхдае интерферометра образуются два взаимно ортогональных луча a oii-ajH o( .j интенсивность которых равна (i Slt-si« 2х), 6 7( Sii-sirt 2х). Результирующие лучи Olg и а попадают на дш{)ференциальный фотоприемник 6, разностный ток которого равен 2 J - &tnStibirt 2х J где С - чувствительность фотоприемника, Л - амплитуда луча лазера, X - измеряемая разность фаз, .Si - частота моцилирующего напряжения, на которую настроен мос1 лятор 2 и узкополосный усилитель 7. Как следует из; уравнения оля фототока прибор является аи|}|ф®Рйнциапькым нульинаикатором, работающим в режиме максимальной чувствительности, К преимуществам устройства можно отнести и его конструктивные особенности: все четыре луча проходят через оцну и ту же четвертьволновую фазовую пла-стинку 18, поэтому неточности изготовления и юстировки влияют на резулм-ируюшие лучи одинаково, а благодаря дифференциальной схеме влияние неточностей взаимно исключается. Кроме тог благодаря наличию фазовых пластинок 2О и 21 с осевой симметрией ваоль оси Z и поэтому н нуждаюишхся в настройке четвертьволновая фазовая пластинка 18 влияет ва лучи, по разному: азимуты осей эллиттсо лучей отменяются на 9О°;азимутыосей эппипсов лучей а J и а не меняются, но меж ними возникает разность фаз ТС . Настройка прибора ос уществляется при сборке интерферометра при помощи оптического контакта. Монолитная конструкция и небольи1ие размеры обеспечивают надежную I стабильность прибора, так как практически исключена расстройка интерферометра. Формула :изобретения 1, Четырехлучевой поляризационный интерферометр, содержащий лазер, модулятор. iiaa светоделительных элемента, фотоприемник, усилитель и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью попыщения чyrJCтnитeлы ocти измерений, первый с вето делите льны и элемент вьшолнен в виде склеенных прямоугольной призмы и ромба с полупрос.1рпчным внутг ренним зеркалом и глухим наружным, второй светоделительный элемент выполнен в виде склеенных между собой равнобедренной призмы и ромба с полупрозрачным внутренним зеркалом и двумя глухими внешними зеркалами и расположен над четвертьволновой фазовой пластинкой с глухим зеркалом на внешней стороне, а между вторым светоделительным элементом и фазовой . пластинкой на пути одной пары лучей установлены две допо;тнительные фазовые пластинки, поворачиваюише соответственно плоскости поляризации лучей на угол /Kit -ft / KU ftV KU It VT rrrTT/ где к - целое число, а на пути другой пары лучей помещен исследуемый объем, 2, Интерферометр по п, 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что светоделительные элементы и фазовые пластинки соединены посредством оптического контакта в монолитный блок.

12

ТТЛ

иг.З

Фиг Ч