Оптический интерферометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в интерферометрии для исследования неоднородностей Цель изобретенияповышение точности и чувствительности интерференционных измерений за счет стабилизации интерференционной картины путем устранения влияния механических и тепловых колебаний элементов интерферометра на соотношение волновых фаз интерферирующих пучков излучения. Разделенные пучки излучения, пройдя поляризаторы 6 и 7, оси пропускания которых скрещены одна с другой, превращаются в линейно поляризованное излучение с ортогональной ориентацией поляризацией. Совмещенные с помощью второго светоделителя 5 пучки проходят четвертьволновую фазосдвигающую пластинку 8, отражаются зеркалом 9 и повторно проходят пластинку 8. Затем излучение, прошедшее в плечо А интерферометра, проходит через поляризатор 7, формирует плечо А интерферометра и поступает через первый светоделитель 2, анализатор 10 и объектив 12 на регистратор, а излучение, прошедшее плечо В интерферометра, проходит поляризатор 6, формирует плечо В интерферометра, проходит через исследуемый образец, отражается от светоделителя 2, проходит анализатор 10 и объектив 12 и также поступает на регистратор интерференционной картины. 2 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si >s 6 01 В 9/02 (t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4677195/28 (22) 11,04.89 (46) 07.04.91. Бюл. ¹ 13 (71) Ленинградский государственный университет (72) Б.П.Дымов и Р.Ш.Тедеев (53) 531,715.1 (088.8) (56) Зайдель А.Н., Островская Г.В„Островский lO.Н. Техника и практика спектроскопии. M.. 1976. с. 365. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в интерферометрии для исследования неоднородностей. Цель изобретения — повышение точности и чувствительности интерференционных измерений эа счет стабилизации интерференционной картины путем устранения влияния механических и тепловых колебаний элементов интерферометра на соотношение волновых фаз интерферирующих пучков излучения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в интерферометрйи для исследования неоднородностей.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности интерференционных измерений за счет стабилизации интерференционной картины путем устранения влияния механических и тепловых колебаний элементов интерферометра.

На фиг. 1 приведена схема оптического интерферометра; на фиг. 2 †.взаимная ориентация осей четвертьволновой фазосдвигаю щей пластинки и направлений электрических векторов падающих на нее пучков излучения.

„„5U„„1640530 А1

Разделенные пучки излучения, пройдя поляризаторы 6 и 7, оси пропускания которых скрещены одна с другой, превращаются в линейно поляризованное излучение с ортогональной ориентацией поляризацией. Совмещенные с помощью второго светоделителя 5 пучки проходят четвертьволновую фазосдвигающую пластинку 8, отражаются зеркалом 9 и повторно проходят пластинку 8. Затем излучение, прошедшее в плечо А интерферометра, проходит через поляризатор 7, формирует плечо А интерферометра и поступает через первый светоделитель 2, анализатор 10 и объектив 12 на регистратор, а излучение, прошедшее плечо

В интерферометра, проходит поляризатор

6; формирует плечо В интерферометра, проходит через исследуемый образец, отражается от светоделителя 2, проходит анализатор 10 и объектив 12 и также поступает на регистратор интерференционной картины. 2 ил.

Интерферометр содержит источник 1 излучения, первый светоделитель 2, формирующий два плеча интерферометра, s каждом из которых установлено по одному зеркалу 3 и 4, второй светоделитель 5, поляризаторы 6 и 7, четвертьволновую фааосд вигающую пластинку 8, зеркало 9, установленное под углом а к оптической объектив 12 и поляризатор 13. Угол а оп> ределяется выражением а arcsin.

° (h/2L), где h — линейный размер образца в плоскости распространения лучей; — расстояние по оптической оси от зеркала 9 до образца, установленного на держателе 11 образца, через элементы 5 и 4. Оси пропускания поляризаторов 6 и 7 скрещены одна оси, анализатор 10, держатель 11 образца

1640530 с другой, а ось пропускэния одного из них параллельна плоскости соответствующего зеркала.

Светоделитель 2 разделяет падающий на нее параллельный пучок излучения от источника 1 на два одинаковых пучка А и В, каждый из которых, отражаясь от зеркал 3 и

4 соответственно, проходит через поляризаторы 6 и 7, которые скрещены друг с другом, причем ось одного из них параллельна плоскости отражения зеркал 3, 4 и превращается в линейно поляризованное излучение, т.е. плоскости поляризации пучков А и

В перпендикулярны одна к другой. После того как эти пучки света по прохождении светоделителя 5 сложатся, пройдут через четвертьволновую пластинку 8, отразятся от зеркала 9, повторно пройдут через четвертьволновую пластинку 8, плоскость поляризации каждой из них повернется на 90 . Оси

Хд и Хв четвертьволновой пластинки 8 должны быть ориентированы под углом 45 к векторам напряженности электрического поля Ед и Еп падающих на нее пучков света

А и В (фиг. 2). Таким образом, после повторного прохождения четвертьволновой пластинки 8 для луча А поляризатора 6 оказывается запертым и он может пройти только через поляризатор 7. Следовательно, то плечо интерферометра, которое прошел луч В через элементы 2, 3 и 5, теперь пройдет луч А (в которое преобразился луч

А после его отражения от зеркала 9). Аналогично и для луча B. Таким образом, повторив пути следования друг друга, два пучка света (А и В) сложатся в один пучок после прохождения ими светоделителя 2. По прохождении этим суммарным пучком анализатора

10 в фокальной плоскости объектива 12 наблюдается интерференционная картина.

Плоскость пропускания анализатора 10 составляет некоторый угол с плоскостями поляризации пучков А и В, близкий к 45, и

I I o в каждом конкретном случае выбирается из соображений максимальной контрастности интерференционной картины, В случае, если излучение является немонохроматичным, в качестве пластинки 8 необходимо использовать составную ахроматическую двулучепреломляющую четвертьволновую фазосДвигBIo+QIQ n lBGTvlHK j. EcRN NGToHHMK

1 излучения не обладает поляризационной когерентностью, то на пути от источника 1 излучения до первого светоделителя необходимо расположить поляризатор 13, ось

5 поляризации которого ориентирована под углом в 45 к плоскости распространения пучков света в интерферометре (плоскость рисунка на фиг. 1).

На зеркало 9 лучи падают под некото10 рым малым углом а, а ) arcsin(h/21 ), где L — расстояние, которое необходимо пройти лучу от зеркала 9 через элементы 5 и 3 до исследуемого образца, расположен15 ного на держателе 11;

h — линейный размер исследуемого образца в плоскости распространения лучей света (в плоскости рисунка).

Если амплитуда механических колеба20 ний зеркал составляет величину 1, то амплитуда Л хаотических изменений разности хода интерферирующих пучков излучения составит величину

Л= 10i К, 1+2sin a cos a

cos гх + sin гх таким образом, влияние дестабилизирующих факторов уменьшается в К раз.

30 Формула изобретения

Оптический интерферометр, содержащий источник излучения, первый светоделитель, формирующий два плеча интерферометра, в каждом из которых уста35 новлено по одному зеркалу, и второй светоделитель, установленный в месте пересечения оптических осей плеч интерферометра, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения точности и чувствитель40 ности интерференционных измерений, он снабжен двумя поляризаторами, установленными по одному в каждом плече после зеркала, что их оси пропускания скрещены одна с другой, а ось пропускэния одного из

45 них параллельна плоскости соответствующего зеркала, четвертьволновой фаэосдвигэющей пластинкой и зеркалом, установленными последовательно по ходу излучения после второго светоделителя, и

50 анализатором, установленным по ходу излучения после первого светоделителя.

1640530

Составитель M,Mèíèí

Техред М.Моргентал

Редактор Т.Зубкова

Корректор М.Самборская

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

Заказ 1262 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5