Устройство контроля качестваКРиСТАлличЕСКиХ лиНз Советский патент 1981 года по МПК H03H3/02 

(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ

ЛИНЗ

I

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении кварцевых резонаторов .

Известно устройство контроля качества кристаллических линз, которое содержит последовательно размещеншле источник света, диафрагму, кювету, наполненную иммерсионной жидкостью, с образцом, поляроид и экран Источником света служит ртутная лампа сверхвысокого давления с кварцевым .конденсором ГП .

Недостатком известного устройства является сложность контроля и установки образца.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство контроля качества кристаллических линз, содержащее последовательно размещенные на оптической оси источник излучения , коллиматор, полупрозрачное зеркало 122.

Недостатком известного устройства является невысокая точность контроля качества кристаллических линз из-за искажений интерференционной к°артины в связи с двойным лучепреломлением в линзе.

1|елью изобретения является повышение точности контроля Ka4ecTjBa. кристаллических линз.

Это достигается тем, что в устройQство контроля качества кристаллических хкинз, введены расположенные за полупрозрачным зеркалом последовательно на оптической оси держатель дяя линз с приспособлением для их

5 поворотов вокруг оптической оси; поляроид, негативная фотомаска и фотоприемник, регулируемый фотоэлектрический блок динамического запоминания уровня отсчетного сигнала, расположенный на расстоянии удвоенной апертуры от полупрозрачного зеркала, блок сравнения, к выходу которого подключен индикатор качества кристаллических линз, при этом входы блока сравнения соединены соо.тветственно с выходами фотоприемника и регулируемого фотоэлектрического блока динамического запоминания уров ня отсчетного сигнала. На чертеже представлено предложенное устройство. Устройство содержит последователь но размещенные на оптической оси источник монохроматического плоскополяризованного света 1 (лазер); коллиматор 2, создакяций световой поток с площадью сечения, равной площади линзы; полупрозрачное зеркало Э, разделяющее световой поток на два равнь х потока и направляющее один поток на исследуемую линзу 4, а другой - на регулируемый фотоэлектрический блок динамического запоминания отсчетного сигнала 5, а так же держатель 6 линзы-резонатора обе печивающий правильную установку исследуемой линзы, полйроид 7, преобразующий эллиптически поляризованшлй световой поток в линейно поляри %ованный; негативную фотомаску 8, служащую для сравнения интерференци онных полей исследуемой и эталонной линз-.резонаторов и для образования сигнала-отклонения; фотоприемник сигнала сравнения интерферен1Ц1онных полей эталонной и исследуемой линз 9, преобразуюпдай световой сигнал в электрический; блок сравнения сигналов 10, соответствующие входы которого подсоеди нены к выходам регули1 уемого фотоэлектрического блока 5 и фотоприемника сигнала сравнения интерференци ОН1ШХ полей 9 и индикатор качества кристаллической линзы 1, измеряющий электрический сигнал, пропорцио нальный отклонению интерференционны картин исследуемой линзы от интерференционной картины эталонной линз Регулируемый фотоэлектрический блок динамического запоминания уровня отсчетного сигнала 5 расположен на пути отраженного от зеркала-делител 3 светового потока на расстоянии уд военной апертуры полупрозрачного зе кала и обеспечивает регистрацию уро ня отсчетного сигнала. Поляризационный монохроматически пуч от источника 1 (ЛГ-75)проходит через коллиматор 2, формирукяций поток параллельных лучей заданного се чения, который падает на полупроз44рачное зеркало-делитель 3 и делится им на два потока: отраженный и проходящий. Отраженный от зеркала-делителя пучок попадает на вход регулируемого фотоэлектрического блока динамического запоминания уровня отсчетного сигнала 5, а проходящий пучок направляется на исследудемую линзу 4. В исследуемой кристаллической линзе 4 каждый световой луч вследствие двойного лучепреломления делится на два луча (обыкновенный и необыкновенный) с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации и показателями прзломления п и Hg соответственно. Проходя через линзу, эти когерентные лучи приобретают разность фаз, зависящую от длины Р пройденного ими оптического пути в материале линзы, величины ,-ng и длины волны света Я . Поэтому в общем случае на выходе из линзы-резонатора каждый падающий плоскополярированный луч становится эллиптически поляризованным, причем эллиптичность лучей, прошедших различные участки линзы, будет различной. Для анализа лучей за линзой помещается поляроид 7, который проектирует колебания световых векторов всех лучей в одну плоскость, в результате чего за поляроидом 7 наблюдается интерференционная картииа, зависящая от разности азД когерентных лучей, об раэзгющихся в результате двойного лучепреломления . uM- &Cno-VЕсли главное сечение кристаллической линзы, направление которого должно быть отмечено реперной точкой на краю линзы, составляет угол 45 с плоскостью поляризации поляроида 7, что достигается соответствующей ycтaнoвkoй линзы в держателе 6, .то интерференционная картина будет состоять из системы темных и светлых колец. Изменения геометрической формы линзы-резонатора по апертуре светового пучка и ее ориентации относительно кристаллографических осей, а также наличие внутренних неоднородностей в материале линзы будут приводить к измерениям величин Р и (njj-ng) соответственно в различных точках световой апертуры, т.е. к изменениям ДLf, а следовательно, распределения интенсивности всета в различных точках интерференционной картины, что и используется при разбраковке исследуемых линз, если исследуемая линза имеет искажения геометрической формы, ориентации кристаллографических осей или содержит йнутренние дефекты, вызывающие появления локальных механических напряжений и деформаций, то ее интерференционная картина будет искажена по сравнению с интерференционной картиной от линзы, принятой за эталон, а величина этих искажений является, таким образом, показателем качества исследуемой линзы.

Для оперативного сравнения интёференционных картин от исследуемой и эталонной линз световой пучок после поляроида 7, промодулированный по апертуре в результате интерференции поляризованных ,лучей, направляется на негативную фотомаску 8, представляющую собой запись интерференционной картины, получающейся в месте расположения этой маски от .эталонной линзы, которая при записи интерференционной картины (например, на фотопластинку) находилась на месте исследуемой линзы. Расстояние между держателем линзы 6 и фотомаской 8 целесообразно выбирать не менне фокусного расстояния F кристаллической линзы, пЬскольку при этом можно, увеличивая расстояние, получить любой размер интерференционной картины и выбрать оптимальный с учетом качества фотохромного материала, входного зрачка фо- топриемника и т.д. Если интерференционные картины от эталонной и исследуемой линз полностью совпадают, т.е линзы идентичны, то интенсивность Зо света на выходе негативной фотомаки 8 минимальной. При отклонениях параметров исследуемой и эталонной линз интенсивность света на выходе будет возрастать на величину D , характеризующую величину искажения интерференционной картины от исследуемой линзы по сравнению с интерференционной картиной эталонной линяы и определяющую, таким образом, качество исследуемой линзы-резонатора.

Световой сигнал сравнения нйтерференционных картин эталонной и исследуемой линз с интенсивнотью

преобразуется в электрический сигнал (,() фотоприемником 9, который поступает затем на соответствующий вход блока 5 сравнения 10 и сравнивается с величиной сигнала М , поступающего на второй вход блок сравнения от регулируемого фотоэлектрического блока 5,

10 На выхода блока сравнения формируется электрический сигнал, равный разности сравниваемых сигналов, т.е.

Лвых -

15 Точность контроля будет максимальной в том случае, если, . т.е. }(i0, и не зависит от флуктуации интенсивности излучения лазера. Поэтому назначение блока 5 20 состоит в том, чтобы при любых изменениях интенсивности излучения источника мгновенно изменять соответствующим образом величину U/2. сигнала, поддерживая ее равной Uo. -. 25 Поскольку величина О о пропорциональна т.е.

и Kolo КЛист,

где К - коэффициент фотоэлектричес3Q кого преобразования, то блок динамического запоминания уровня отсчетного сигнала 5 содержит фотоприемнИк светового пучка, отраженного от зеркала-делителя 3, регулируемый делитель электрического сигнала, причем коэфсЦмциент преобразования света в электрический сигнал должен быть таким, чтобы выполнялось условие Ug)j( -Al. Настройка блока 5 должна производиться при помещении эта40лонной линзы на место исследуемой до получения Ugi,.

Электрический сигнал с выхода блокt сравнения 10, пропорциональный величине U K(f искажений интер45ференционной картины от исследуемой лин:зы по сравнению с интерферен1щонной картиной эталонной линзы, изме- . ряется индикатором I1 и является интегральной количественной характеристикой качества исследуемой линзы: чем выше качество линзы-резонатора, тем меньше показания индикатора и наоборот.

Предложенное устройство позволяет повысить точность контроля кристаллических линз за счет обнаружения мелких локальных неоднородностей материала линзы. Формула изобретения Устройство контроля качества кр таллических линз, содержащее после довательно размещенные на оптической оси источник излучения, коллиматор, полупрозрачное зеркало, о ли чающееся тем, что, с целью повышения точности контроля качества кристаллических линз, в устройство введены расположенные за полупрозрачным зеркалом последовательно на оптической оси держатель, для линз с приспособлением для их поворотов вокруг оптической оси поляроид, негативная фотомаска и фото риемник, регулируе ый фотоэлектрический блок динамическо го запоминания уровня отсчетного

V

8 сигнала, расположенный на расстоянии удвоенной апертуры от полупрозрачного зеркала, блок сравнения, к выходу которого подключен индикатор качества кристаллических линз, при этом выходы блока сравнения соединены соответственно с выходами фотопр)|1емника и регулируемого фотоэлектрического блока дйнамического запоминания уровня отсчетного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Меланхолии Н.М. Методы иссле-дования оптических свойств кристаллов. М., Наука, 1970. 2, Дитчбери Р. Физическая оптика, М., Наука, 1965, с. 249.