Поляризационный интерферометр Советский патент 1980 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к оптической интерферометрии и может быть использовано для исследования слабых неоднородностей в прозрачных средах, например обтекания моделей потоком небольшой плотности в газодинамическом эксперименте. Известен поляризационный интерферометр, содержащий осветительную систему .с источником монохроматического поляризованного излучения, двоякопреломляющую призму и поляроиданализатор Ц) . В этом интерферометре образуется интерференционная картина с обычным распр.еделением интенсивности по ширине полосы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является поляризационный интерферометр, содер жащий осветительную систему с источником монохроматического поляризован ного излучения, двоякопреломляющую призму и поляроид, в котором измеряемое изменение разности хода влияет на контраст вспомогательной системы полос. Измерения проводятся с помощь компенсатора поср.едстврм которого последовательно добиваются исчезнове .ния вспомогательных полос -на изображении объекта и в поле сравнения. Разность двух положений компенсатора с высокой точностью показывает измеряемую разность хода {2. Подобный интерферометр не применим при исследовании нестационарных процессов. Целью .изобретения является повышение точности измерений, преимущественно при исследовании слабых и притом нестационарных неоднородностей. Указанная цель достигается тем, что в интерферометр, содержащий осветительную систему с источником монохроматического поляризованного излучения, двоякопреломляющую призму и . поляроид, между двоякопреломляющей призмой и поляроидом установлены последовательно пластинка в четверть волны и две дополнительные двоякопреломляющие призьы с пластинкой в полволны между ними. На чертеже приведен один из возможнцх вариантов оптической схемы интерферометра. Устройство содержит лазер 1, объектив 2 для рааиирення лазерного пучка, коллимирующий объектив 3, объектив 4 приемной части, двоякопреломляющая призма 5, пластинка 6 в четверть волны. лополнительные двоякопреломляюадие призмы 7, 8/ пластинка в полволны 9, поляроид 10. Интерферометр работает следующим образом. Лазерный источник 1 освещает инте ферометр монохроматическим поляризов ным.светом, азимут поляризации котор го составляет угол с ребрами клй ев тризма 5. Пластинка 6. в четверть волны ориентирована так/ ее глав ные направления составляют углы ±45 к ребрам клиньев, т.е. параллельны осям эллипсов. Назначение дополнител ных призм 7 и 8 состоит в том, чтобы построить вспомогательную систему относительно частых полос, контраст которых существенно зависит от азимута поляризации света, падающего Иа призму 7. Ребра клиньев призм 7 и 8 параллельны между собой, главные направления пластинки 9 в полвол ны составляют с ним углы +45-. Пластинка 9 служит для исправления кривизны вспомогательных полос, аозиикающей вследствие расположения кристаллических элементов в сходящемся пучке. Поляроид 10 ориентирован так/ что его азимут пропускания составляет угол с ребрами клиньев, призм 7 и 8. Элементы 7-10 могут поворачиваться вокруг центрального луча как жесткое целое,тем полосам вспо могательной картины придаётся желаемое направление. . В интерферометре контраст вспомогательной картины выражается af K cos-r-&, где А - разность хода, создаваемая настройкой интерферометраи исследуемой неоднородностью - длина световой -волны. Из приведенного выражения видно, что при постепенном изменении разно сти хода на длину волны контраст дважды обращается в нуль, ,ria фоне вспомогательных полос линии, вдоль которых , заметны очень хорошо, по обеим сторонам такой линии максимумы и минимумы вспомогательной картины меняются местами. Одной обычной полосе соответствуют две линии обращения контраста, что способств ет повышению точности. Кроме того, эти линии весьма узкие, так как функция cos вблизи нуля изменяется НсШболее сильно. (В обычной картине, напротив, в областях максимумов или. минимумов, по которым выполняют измерения, интенсивность меняется наиболее слабо). Оба отмеченных фактора - удвоение числа полос и их сужение по сравнению с обычной картиной - весьма существенно повышают точность измерений. Таким образом, введение в известное устройство между двоякопреломляющей призмой и поляроидом пластинки в четверть во.пны и двух дополнительных двоякопреломпяющих призм с пластинкой в полволны между ними создает положительный зффект. Формула изобретения Полпризационный интерферометр, содержащий осветительную систему с источником-монохроматического поляризованного излучения, двоякопреломляющую призму и поляроид, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, между двоякопреломляющей и поляроидом установлены последовательно, гшастинка в четверть волны, две допол ни тел ь(-(ые двоякопреломляющие призмы с пластинкой в полволны, расположенной между призмами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Small R.D. и др. Applied Optics, 1972, V. 11, № 4, p. 858862. 2.V alther A. Optics in Metrology, New Jork, Pergamon Press, I960, p. 219.