Интерферометр

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1633272

А1 (5)) 5 G 01 В 9/02 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641420/28 (22) 25.01.89 (46) 07, 03. 91. Бюл. Х - 9 (72) А.Л.Захаров, А, В.Лукин и Л.Т.Мустафина (53) 531.715.1(088.8) (56) Квантовая электроника, М., 1974, т. 1, Ф 11, с. 2494-2496. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследованиях оптических ° неоднородностей в прозрачных средах.

Целью изобретения является повышение точности за счет улучшения оптических характеристик пучков излучения, уменьшение габаритов и повышение информативности. Излучение лазера расширяет. ся коллиматором и попадает на первый све тоделитель, который н аправляе т часть излучения в опорное плечо, где оно образует опорный пучок. Опорный пучок отражается от зеркала, прохоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследованиях оптических неоднородностей в прозрачных средах.

Целью изобретения является повышение точности за счет улучшения оптических характеристик пучков излучения, уменьшение габаритов и повышение информативности.

На фиг. 1 изображен интерферометр; на фиг. 2 — основной коллимирующий .объектив интерферометра. дит плосковогнутую JIH».çó, две плосковыпуклые линзы, еще одну плосковогнутую линзу, третий светоделитель, объектив и попадает на фоторегистратор.

Остальное излучение проходит первый светоделитель и попадает в предметное плечо, где оно образует предметный пучок. Предметный» пучок последовательно проходит телескопическую сис тему увеличения, рабочий объем, телескопическую систему уменьшения и попадает на второй светоделитель. Часть предметно го пучка, пройдя в торой светоделитель, ппадает в двухкомпонентную оборачивающую систему, проходит ее и попадает на второй фоторегистратор, регистрируюший теневую картину.

Вто рая часть предме тно го пучка о тражается вторым светоделителем, попадае т на тре тий све тоде литель, отражается от него, проходит объектив и попадает на фоторегистратор, регистрирующий интерференционную картину.

2 ил.

Интерферометр содержит лазер 1, установленные по ходу е го излучения коллиматор 2, первый светоделитель 3, формирующий опорное плечо, включающее зеркало 4 и объектив 5, и предметное плечо, включающее соосно установленные теле скопиче скую систему увеличения, состоящую из фокусируюшего и основного коллимирующего объективов, телескопическую сис тему умен ьше ния, состоящую из основного фокус»»рующего и коллимирующе го о бъе к тип он, и ра бочий

1633272 объем 6, размещенный между телескопическими системами, второй светоделитель 7, фоторегистратор 8, две плосковогнутые линзы 9 и 10, размещенные в

5 опорном плече между зеркалом 4 и объективом 5 и имеющие угол»К клиновидности, равный

h ф, = arcsin — —, кКр

rpe h — расстояние между оптическими осями опорного и предметного плечей;

R к — Радиус кривизны сфеРической 15 поверхности плосковогнутых линз 9 и

10, двухкомпонентную оборачивающую систему с компонентами 11 и 12, обладающими общей фокальной плоскостью, размещенную на оси предметного плеча за вторым светоделителем 7, визуализирующую диафрагму 13, размещенную в общей фокальной плоскости компонент

11 и 12 оборачивающей системы, второй фоторегистратор 14, размещенный за оборачивающей системой, и третий светоделитель 15, размещенный между объективом 5 и плосковогнутой линзой

10 опорного плеча, основные коллимирующий и фокусирующий объективы выполнены двухкомпонентными, состоящими каждый из соосно установленных плоско»выпуклой линзы 16 (17), размещенной плоской поверхностью к рабочему объему 6, и плоскопараллельной пластины

18 (19), расположенной со стороны сфериче ской пове рхнос ти плосковыпуклой линзы 16 (17), поверхности 20 (21) пластин 18 (19), обращенные к светоделителям 3 (7), выполнены с осе симметричной кольцевой рельефнофазовой структурой, распределение колец в которой определяется соотношением

bl (Р )= (Р ) +г +д (---- — и ) +

1Я nn 45

m m» n cosy

R L

1 — (r +гд) = 5 (m + ---)

»

9, и sing= — — -- — ----- + sing;

2(о ) — (Р )J

+ (Р„) и (P ) — радиусы начала и конца

IYl

m-го кольца рельефнофазовой структуры; — длина волны; скважность (отношение периода рельефно-фазовой структуры к ширине кольца ((Р ) †(Р ) ) расстояние между оптическими осями опорного и предметного плечей; (4 — угол клиновидности плосковогнутой линзы 9, сферические поверхности плосковыпуклых линз 16 и 17 установлены в контакте с соответствующими сферическими поверхностями плосковогнутых линз

9 и 10 и имеют такой же по величине радиус кривизны, третий светоделитель 15 выполнен с одинаковыми коэффициентами отражения О и пропускаЛ

3 ния ь, а коэффициенты о»ражения первого светоделителя 3 и р второго светоделителя 7 связаны соотношением р» (p) rlqz где г<

"n

r2 пп к» расстояние от фокуса основного объектива телескопиче ской системы до поверхности 20 рельефно-фаэовой структуры; толщина плоскопараллельной пластины 18; показатель преломления плоскопараллельной пластины 18; расстояние от плоской поверхности плоскопараллельной пластины 18 до вершины выпуклой поверхности плосковыпуклой линзы 16; показатель преломления плосковыпуклой линзы 16; радиус кривизны сферической поверхности плосковыпуклой линзы 16; угол, в пределах которого распространяется излучение, поступающее на рельефно-фазовую структуру; угол дифракции излучения на рельефно- фазовой структуре, связанный с углом » соотношением7 1633272 труктурой, распределение колец в когорой определяется соотношением

nh sin% угол, в пределах которого распространяется излучение поступающее на рельефно-фазовую структуру

R — радиус кривизны сфе р иче ской по ве рхности плосковыпуклой линзы;

n — показатель преломления плосковыпуклой линзы;

Я вЂ” длина волны скважность (отношение периода рельефно-фазовой структуры к ширине кольца ((г)-(р))), сферические поверхности плосковыпуклых линз установлены в контакте с соответствующими сферическими поверхностями плосковогнутых линз и имеют такой же по величине радиус кривизны, третий светоделитель выполнен с одинаковыми коэффициентами P q отражения и ь пропускания, а коэффициенты отражения (3, первого светоделителя и Р второго светоделителя связаны соотношением

1 — (r<+r ) =ф(ш P — ), 2 де (Р ) и (Р ) радиусы начала и конца m-го кольца рельефно-.Ьазовой структуры; расстояние от фокуса основного объек"n ()( и (Р) 2г где $< и g< — коэффициенты пропускания рельефно-фазовых структур основных коллимирующего и фокусирующего объективов.

+ z z

Ф пп 1 (P )= (P ) +г +d (- — -- — h )+

fn rn m > h cos g и 5

R к (n„1-n. sin +) +n„sin р т (P) dn

-1----, 1

1 !О

Pnh sing пй cosg J " "f тива теле с ко пиче ской системы до по- 25 верхности рельефнофазовой структуры; расстояние от плоской поверхности плоскопараллельной 3р пластины до вершины выпуклой поверхности плосковыпуклой линзы толщина плоскопа.35 раллельной пластины; показатель преломления плоскопараллельной пластины; уг» дифракции из- 4О лучения на рельефно-фазовой структуре, связанный с углом(соотношением A

+ si ng;.

2 ((Р,„) — (Рщ)) 163327

5 и о — коэффициенты пропускасй ния рельефно-фазовык структур основных коллимирующего и фокусирующего объективов, 5

На фиг. 1 показаны также фокусирующий объектив 22 и коллимирующий объектив 23.

Интерферометр работает следующим

10 образом.

Излучение лазера 1 расширяется коллиматором 2 и попадает на первый светоделитель 3. Светоделитель 3 направляет часть излучения в опорное плечо, где оно образует опорный пучок.

Опорный пучок отражается от зеркала 4, проходит плосковогнутую линзу 9, плосковыпуклые линзы 16 и 17, плосковогнутую линзу 10, третий светоделитель 15 объектив 5 и попадает на фоторегистратор 8 ° Остальное излучение проходит первый светоделитель 3 и попадает в предметное плечо, где оно образует предметный пучок. Предметный пучок проходит телескопическую систему увеличения, состоящую иэ фокусирующего объектива 22 и основного коллимирующего объектива, включающего плоскопараллельную пластину 18 с поверхностью 20, имеющей осесимметричную кольцевую рельефно-фазовую структуру, и плосковыпуклую линзу 16, и попадает в рабочий объем Ь. Затем предметный пучок проходит телескопическую систему уменьшения, состоящую из основного фокусирующего объектива, включающего плосковыпуклую линзу 17 и плоскопараллельную пластину 19 с поверхностью 21, имеющей осесимметрич40 ную кольцевую рельефно-фазовую структуру, и коллимирующего объектива 23.

Далее предметный пучок попадает на второй светоделитель 7.

Часть предметного пучка, пройдя светоделитель 7, попадает в двухкомпонентную оборачивающую систему с компонентами 11 и 12 и, пройдя ее компоненты 11 и 12 и визуалиэирующую диафрагму 13, попадает на второй фоторегистратор 14, который регистрирует теневую. картину. Вторая часть предметного пучка отражается вторым светоделителем 7, попадает на третий светоделитель 15, отражается от него и, пройдя объектив.5, попадает на фоторегистратор 8, регистрирунщий интерференционную картину, образованную при наложении он:>рного и предметного пучков.

Формула изобретения !

Интерферометр, содержащий лазер, установленные по ходу его излучения коллиматор, первый светоделитель, формирующий опорное плечо, включающее зеркало и объектив, и предметное плечо, включающее соосно установленные телескопическую систему увеличения, состоящую иэ фокусирующего и основного коллимирующего объективов, телескопическую систему уменьшения, состоящую иэ основного фокусирующего и коллимирующего объективов, и рабочий объем, размещенный между телескопическими системами, второй светоделитель и фоторегистратор, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, уменьшения габаритов и повышения информативности, он снабжен двумя плосковогнутыми линзами, размещенными в опорном плече между зеркалом и объективом и имеюш.ми угол

g, клиновидности, равный

0с = агсзхп Ь/R где h — расстояние между оптическими осями опорного и предметного плечей;

R — радиус кривизны сферической

K) поверхно сти плосково гнутых линз, двухкомпо е нтной о борачив ающей системой, компоненты которой имеют общую фокаль".;óþ плоскость, размещенной на оси предметного плеча за вторым светоделителем виэуализирующей диафрагмой, размещенной в общей фокальной плоскости компонент оборачивающей системы, вторым фоторегистратором, размещенным 3а оборачивающей системой, и третьим светоделителем, размещенным между объективом и плосковогнутой линзой опорного плеча, основные коллимирующий и фокусирующий объективы выполнены двухкомпонентными, состоящими каждый из соосно установленных плосковыпуклой линзы, размещенной плоской поверхностью к рабочему объему, и плоскопараллельной пластины, расположенной со стороны сферической поверхности плосковыпуклой линзы, поверхности пластин, обращенные к светоделителям, выполнены с осесимметричной кольцевой рельефно-фазовой

1633272

1б

Составитель В.Костюченко

Редактор И.Шулла Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ревская

Заказ 611 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101