Интерферометр для измерения расстояний Советский патент 1985 года по МПК G01B9/02 

Изобретени относится к контрольно-измерительной texHHite и может быть предназначенЬ для измерения больших расстояний и использовано преимущественно при проведении измерений в геодезии.

Известны интерферометры для измерения расСтояш1й, построенные по схе ме Майкельрона и реализукяцие принцип счета йнтерференсционных полос, пересекающих чувствительную площадку фбтоприемникб( при перемещении одного из концевых отргосателёй Ш .

Недостатками известных интерферометров являются сложность измеремня больших расстояний, обусловленная необходимостыь применения высокочастотных ваправляклцих болыпбй длины дл перемещения концевого отр катепя а также низкая точностьизмерения больших расстояний обусловленная необходимостью счета бот1ьшого числа интерференционных полос.

Наиболее близким йо технической сущности и решаемой задаче, к изобретению является интерферометр для измерения расстояний, содержащий источник света, располож(эяные последовательно по ходу его луч(ей. коляимиРЗ/эдщу оптическую систему светодёлитель, концевые отраж)атели и регйст ратор интерферендноннгоЙ кгфтяцы Г2 .

Недостатком данного ййтерферометра является малый диапазон измеряемых расстояний, обуслоблейшйй большимн потерями света, возникающими при измерении больших расстоя{Шй..

Цель изобрете1П1я - увеличение диапазона изнеряе Ь)1Х расстояний.

Цель достигается тем, что интерферометр снабжен полупрозрачным сферическим зеркалом, установленным между коллнмирующей оптической системой и источником света, вьшолиенным в виде полупроводникового лазера, а зеркало ориентировано так, что центр его кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера в области его р -Л -перехода.

Кроме того, на грань лазера, прот тивоположную той, которая обращена к зеркалу, нанесеио отражающее пот крытие.

На чертеже приведена принципиальная схема интерферометра для измерекия расстояний.

Интерферометр содержит источник света, выполненный в виде полупроводникового лазера 1, полупрозрачное сферическое зеркало 2, коллимирующую оптическую систему, -выполненную в виде положительного объектива 3, светоделитель 4, разделяющий излучение на рабочий пучок и пучок сравнения, концевой отражатель 5 установлен в рабочем цучке, концевой отражатель 6 - в пучке сравнения регистратор 7 интерференхщонной картины и механизм 8 перемещения отражателя 6.

Сферическое зеркало 2 установлено объективом 3 и полупроводниковым лазером t и ориентировано так, что центр его кривизны лежит на поверхности обрап екной к нему грани лазера в области егр р-П-перехода, т,е, центр кривиз ны сферического зеркала 2 совмещен с излучающей площадкой лазера 1 и С фокусом объектива 3

На грань лазера 1, противоположную той, которая обращена к сферическому зеркалу 2, нанесено отражающее покрытие. . : Интерферометр работает следующим образом. .

Часть света от лазера 1 проходит сферическое зеркале 2, коллимируется объективом 3, проходит светоделитель 4 и поступает в рабочзпо ветвь интерферометра. Отражатель 5 возвращает падаю1ЦИЙ на него пучок в обратном направлении, а светоделитель 4 направляет его в регистратор 7;

Другая часть пучка света от лазера t многократно отражается от сферического зеркала 2 и граней лазера 1, коллимируется объективом 3 и направляется светоделителем 4 в ветвь Сравнения интерферометра. Отразившись от отражателя б, пучок проходит светоделитель 4 и поступает в регистратор 7. Втом С41учае, если длины оптических путей обоих пучков равны с точностью до длины когерентности излучения лазера 1 в используемом режиме работы (50 мкм), йозникает интерференционная картина, которая фиксируется регистратором 7. Фиксация момента получения максимального контраста позволяет уравнят оптические; ; 1лины пучков.

Измерение расстояний осуществляют в следующей последовательности .

6 рабочую ветвь устанавливают вспомогательное плоское зеркало (на 39 чертеже показано пунктиром) в положение, от которого ведется отсчет измеряемых расстояний. Механизмом 8 перемещают отражатель 6 до появления интерференционной картины макси мального контраста на входе регистратбра 7 и снимают соответствуниций этому положению отражателя 6 otC4eT Затем вспомогательное зеркало вьшод из хрда лучей, вновь перемещают отражатепь 6 до появления на входе регистратора 7 интерференционной картины максимального контраста и снимают соответствующий этому соложению отражателя 6 отсчет X.i При этом вьтолняется равенство: . (Xo-Xi) W где L- оптическая длина активной линии задержки, образованной трехзёркальным резонатором, состоящим из выходных граней лазера 1 и сферического зеркала 2j N - число прохождений лазерного пучка внутри трехзеркапьного резонатора; 3)- измеряемое расстояние. Значение N определяется из прилиженной оценки iT измеряемого растояния, например, с помощью светоальномера. При этом равно целой асти числа , . Искомое расстояние JJ определяется з ф ормулы (1) следующим обваз ом: -(N-ll Xo-Xi) (2) Снабжение-интерферометра полупрозрачным сферическим зеркалом 2. позволяет увеличить диапазон измеряемых расстояний за счет того, что при многократных отражениях пучка внзггри активной линии задержки потерь света не происходит. Увеличение диапазона измеряемых расстояний достигается также за счет того, что на одну из выходных граней лазера 1 нанесено отражающее Покрытие, увеличивающее полезную мощность его излучения.

1. ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ, содержащий источник . расположенные последовательно по ходу его лучей коллимирующую оптическую систему, светоделитель, концевые отражатели и регистратор интерференционной картины, отличающий с я тем, что, с. целью увеличения диапазона изм яемых расстояний, он снабжен полуйрозрачньм сферическим зеркалом, установленным между коллимирующей оптической системой и источником света, выполненным в виде полупроводникового лазера, а зеркало ориентировано так, что центр его кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера в области его р -И -перехода. 2. Интерферометр по п.1,о т л и чающийся тем, что на грань (Л лазера, противоположную той, которая обращена к зеркалу, нанесено отражающее покрытие.