1
РГзобретение относится к технике оптических намерений и может быть использовано в лазерных интерферометрах, предназначенных для точного измерения размеров, углов, расстояний, перемещений н деформаций в метрологии, машиностроении, геодезии и геофизике.
На работу лазерных интерферометров заметное мешающее воздействие оказывают паразитные отражения и блики, которые иеизбежно возникают на оптических элементах интерферометра.
Известен способ развязки лазера и интерферометра 1, заключающийся в пространственном разделении лазерного иучка, поступающего в интерферометр и всех отраженных пучков, . возвращающихся от интерферометра в резонатор лазера.
Наиболее близким техническим решением можно считать способ развязки лазера и интерферометра 2, основанный на ослаблении возвраща1ои.1,егося от интерферометра в лазер излучения, состоянии в том, что линейно ноляризоваиное нзлучение лазера, поступающее в интерферометр, преобразуется в излучение с круговой поляризацией. Паразитные отражения и блоки, возвращающиеся от интерферометра к лазеру, задерживают с помощью комбинацни двулучеиреломляющих оптических элементов между лазером и интерферометром.
Недостатком описанного способа развязки лазера и интерферометра является 5 неполное ослабление мощности излучения возвращающегося в резонатор лазера, так как преобразование линейно поляризованного света в излучение с круговой поляризацией и наоборот обычно сонровол дается
10 появлением эллиптической поляризации.
Целью изобретения является повышение точности интерференционных измерений за счет увеличения степени развязки лазера и интерферометра.
15 Для достижения этой цели в способе развязки лазера и интерферометра при ннтерференционных измерениях, основанном на ослаблении возвращающегося от интерферометра в лазер излучения, изменяют
20 длипу оптического пути между лазером и иитерферометром, при этом регистрируют амплитуду колебаний интерференцнонной картины и оценивают погрешность интерферометра, затем одновременно модулнру25 ют излучение лазера и плавно измеияют глубииу модзляцни и длину оптического пути между лазером и иитерферометром до ползчення минимального значения погрешности интерферометра. При этом модуля30 цию лазерного излучеиия можно осуществлять по фазе или частоте, а после достижения мииимальиой амилитуды колебаиин интерференционной картины длину онтического пути между лазером и интерферометром иоддерл ивают постоянной. На фиг. 1 нредставлена схема предлагаемого устройства, а на фиг. 2 - график зависимости коэффициента Фурье от индекса модуляции для различных форм модуляции. Устройство состоит из лазера 1, интерферометра 2, фазового модулятора 3, генератора 4 неременного напрялсения с регулятором 5 амплитуды колебаний генератора, источником 6, ностояниого напряжения с регулятором 7 напряжения и ключей 8, 9 и 10. Развязку лазера и интерферометра осуществляют следующим образом. Подключают источник 6 постоянного напряжения к модулятору 3, изменяют регулятором 7 расстояние между лазером и интерферометром, при этом регистрируют амплитуду колебаний интерферометрической картины при пеизменном расстоянии между его элементами. Указанные колебания вызываются периодическими изменениями частоты излучения лазера вследствие ее затягивания внешним резонатором, образованным зеркалами лазера и интерферометром. Затем с помощью ключей 8 и 9 на модулятор 3 подается переменное напряжение, амплитуду которого можно регулировать. Поле волны, прощедшей через фазовый модулятор 3 в прямом направлении, можно записать в виде (/) п: , cos{oj -f тФ(Щ,(1 где со - частота излучения лазера, И - частота модулирующего сигнала, Ф(Ш) - его форма, т - глубина (индекс) модуляции. Еслн частота модуляции мала по сравнеиию с величиной, обратной времени задержки оптического сигнала в интерферометре (т. е. если -fi-Cl.S мГц для иитерферометров длиной до 100 м), то поле, ирощедщее через модулятор в обратном направлении и возвратившееся в резонатор E(i) , cos ш 4- 2тФ(Ш) + , (2) где ij} - дополнительный фазовый побег луча в интерферометре и в пространстве между лазером и интерферометром. Поле (2) кроме основной частоты со содержит ряд боковых частот; при частоте Q больщей полосы регистрации интерферометра или системы АПЧ лазера эти боковые частоты не будут влиять на работу лазерного интерферометра. Помехи будут вызываться только гармоникой поля (2) на частоте излучения лазера со. Амнлитуда этой гармоники определяется соответствуюи,им коэффицнеитом Фурье, который выражается интегралом вида 5оИ-4-и. (3) На фкг. 2 представлена зависимость коэффициентов (3) от индекса т для разных видов фазовой модуляции; кривая 11 для сипусоидальиой формы, кривая 2 для прямоугольной и кривая 3 для треугольной или пилообразной модуляции. Важной особенностью крнвых 11, 12 и 13 является наличие иекоторых оптимальных значений глубины модуляцни т, при которых В (т) обращается в ноль, а значит осуществляется полная развязка лазера и интерферометра. Эти значения т соответствуют «перекачке мощности основной оптической частоты в боковые составляющие. Приведенный выше анализ, естественно, в равной мере применим при работе лазера 1 также и в режиме генерации нескольких оптических частот. После достил ения минимальной связи между лазером и интерферометром 2 ключи 9 и 10 отключают и приступают неносредственно к иитерфереициоииым измерениям. Можно предложить и другие примеры реализации описанного способа развязки лазера и интерферометра. В схеме на фиг. 1 вместо фазового модулятора можно использовать акустоонтический кристалл или ячейку и выполиить частотную модуляцию лазерного излучения. Применение данного способа развязки лазера и интерферометра позволяет повысить точность измерений не менее, чем в 10 раз. Формула изобретения 1.Способ развязки лазера и интерферометра при ннтерференциониых измерениях, основанный на ослаблении возвращающегося от иитерферометра в лазер излучения, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности интерференционных измерений, изменяют длину оптического пути между лазером и интерферометром, при этом регистрируют амплитуду колебаний интерференционной картины и оценивают погрешность интерферометра, затем одиовременно модулируют излучение лазера и плавио изменяют глубииу модуляции и длину оптического иути между лазером и интерферометром до иолучеиия минимальной иогрешиости интерферометра, после чего длину оптнческого иути меладу лазером и интерферометром поддерл ивают постоянной. 2.Способ но п. 1, отличающийся тем, что модулируют фазу излучения лазера. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что модулируют частоту излучения лазера. Источники информации. принятые во внимание при экспертизе 5 1. Применение лазеров. Перевод с англ. под ред. В. П. Тычинского. М., «Мир, 1974, с. 110-112. 2. Патент США № 3601491, МКИ 356- 106, 1971.
ю
Фиг.
Фаг. 2
