Многолучевой интерферометр с боковым входом лучей Советский патент 1982 года по МПК G01B9/02 

1

Изобретение относится к оптической интерферометрии и может быть использовано в спектральных приборах высокого разрешения для повышения монохроматичности излучения, например в дисперсионных резонаторах лазерных спектрометров.

Известны интерферометры с боковым входом лучей, содержащие отражательную пластинку пистоянной толщины, расположенную под большим углом к падающему входному излучению l.

Недостатком таких устройств является значительно увеличенная по сравнению со входной апертурой апертура выходного пучка, требующая применения специальных устройств для совмещения лучей и обеспечения их интерференции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многолучевой интерферометр с боковым входом лучей, содержащий наклонную плоскопараллельную пластинку с частйчно отражающей поверхностью и плоский отражатель 2.

В известном устройстве совмещение лучей и их интерференция осуществляется в фокальной плоскости линзы, установленной на выходе устройства. При этом, если анализируемое излучение содержит несколько спектраль-, ных компонентов, то контрастность интерференционной картины, обусловfOленной одной частотой спектра, будет мала ввиду наложения излучения остальных неинтерферирующих частот спектра. Это приводит к необходимости дополнительной монохроматизации

15 излучения для повышения контрастности и увеличения отношения сигнал/шум, что достигается путем усложнения оптической схемы.

20

Цель изобретения - повышение контрастности, увеличение отношения сигнал/шум и упрощение конструкции устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем плоскопараллельную прозрачную пластинку с частично отражающей поверхностью и плоский отражатель, пласти ка со стороны входа луча имеет полностью отражающую поверхность, а от ражатель установлен по ходу луча за пластинкой перпендикулярно оптической оси,. Повышение контрастности и увелич ние отношения сигнал/шум достигается в отраженном свете за счет пространственного разделения направлений распространения излучения - сиг нала и излучения - шума, при этом также отпадает необходимость доТюл.нительной монохроматизации излучения. На чертеже приведена функциональная схема многолучевого интер;ферометра с боковым входом лучей. Интерферометр содержит наклонную плоскопараллельную прозрачную пластину 1 с двумя отражающими покрытия ми 2 и 3 и плоский отражатель k. Пр этом покрытие пластинки 2 выполнено полупрозрачным, покрытие 3 является полностью отражающим, а 5 и 6 - направления входа и выхода лучей. Интерферометр работает следующим образом. Падающий на пластину 1 луч, попа дая на поверхности 2 и 3 внутри пла тинки, многократно Отражается от них и расщепляется на пучок коллинеарных невзаимодействующих лучей, выходящих из пластинки в сторону частично прозрачной поверхности 2. Для всего пучка на фиксированной длине волны излучения разность фаз между любой парой соседних лучей одна и та же. Выходящий из пластинки 1 пучо лучей попадает на плоский отражател и, отразившись от него, вновь попадает на пластинку 1. При этом в обратном ходе лучей внутри пластинки после отражения от поверхности 3 соседние лучи пучка совмещаются, и дальнейшая эволюция пучка определяет ся фазовыми соотношениями взаимодействующих лучей. При выполнении условия 4dcos oL k X (где d и Ы. толщина и угол наклона пластинки, - длина волны излучения,k - порядок интерференции) формируется один обратный луч, амплитуда которого равна сумме амплитуд лучей пучка, распространяющийся по напрев лению 5 входного луча. Для длин волн , отличающихся от указанное условие не выполняется, амплитуды лучей пучка не суммируются; в результате происходит отражение пучка .лучей в направлении 6. Таким образом достигается пространственное разделение направлений распространения излучений с длинами волн Х и Х,, что приводит к увеличению контрастности картины интерференции и к увеличению отношения сигнал/шум. Если на интерферометр падает параллельный пучок лучей диаметром А, содержащий излучение с двумя монохроматическими компанентами X и АО равной интенсивности, одна из которых является сигналом, а другая - шумом (причем разность - Л равна половине постоянной интерферометра), то на выходе интерферометра формируется параллельный пучок лучей того же диаметра Д, в котором соотношение интенсивности компонент сигнал/шум и контрастность интерференционной картины равны величине x(1+R-iR(2)7 (1- R,Rrj) где коэффициенты отражения поверхностей пластин. Для случая R 0,5, R 1 величина X в 9 раз больше, чем у известного. За счет повышения контрастности и увеличения отношения сигнал/шум предлагаемый интерферометр обладает по сравнению с известным повышенной селектирующей способностью, что исключает необходимость дополнительной монохроматизации, усложнения оптической схемы, позволяет использовать его также в параллельном пучке лучей и расширить область применения. Формула изобретения Многолучевой интерферометр с боковым входом лучей, содержащий наклонную плоскопараллельную пластинку с частично отражающей поверхностью и плоский отражатель, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения контрастности, увеличения отношения сигнала к шуму и упрощения конструкции, пластинка со стороны входа луча имеет полностью отражающую поверхность, а отражатель установлен по ходу луча за пластинкой перпендикулярно к оптической оси.

59399336

Источники информации. кой. М., Машиностроение. 1976, принятые во внимание при экспертизе с. .

1. Васильев Л.А., Ершов И.В. Ин- 2. Скоков И.В. Многолучевые интерферометр с дифракционной решет- терферометры. П., |уоу, с. э ;.