Устройство для контроля формы зеркал

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советск нк

Соцналнстнческнк

Республик (11)!002828 Ю.Д.Щеглов и В.С.Соловь в (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ЗЕРКАЛ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля формы зеркал.

Известно устройство для контроля формы зеркал, использующее амплитудную модуляцию оптического сигнала и содержащее лазер, блок модуляторов, интерферометр Майкельсона, фотоприемник (диссектор ) и измеритель (фазомер) .

Преобразование оптической разности хода в фазу электрического сигнала осуществляемое в данном устройстве, обеспечивает чувствительность порядка сотых долей длины волны используемого лазера (1) .

Недостатком этого устройства является сравнительно невысокая чувствиго тельность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля формы зеркал, содердержащее последовательно расположенные лазер, интерферометр Майкельсона, фотоприемник и электрически связанный с ним измеритель. Чувствительность достигает тысячной долей длины волны используемого лазера (21.

Недостатком известного интерферометра является малая амплитуда смещения зеркала оптического резонатора, что ограничивает девиацию частотной модуляции, а следовательно, и чувствительность контроля.

Целью изобретения является повышение чувствительности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля формы зеркал, снабжено барабаном, выполненным с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости, проходящей через оптическую ось лазера, и по крайней мере одним уголковым отражателем, жестко закрепленным на боковой поверхности барабана и

3 расположенным в оптическом тракте лазера между его активным элементом и одним из егЬ зеркал.

На фиг. l приведена оптическая схема устройства для контроля формы зеркал; на фиг.2 — вид А на фиг. 1; на Фиг. 3 — график закона частотной модуляции лазерного излучения.

Устройство содержит лазер, включающий глухое плоское зеркало l,àêтивный элемент 2 и полупрозрачное зеркало 3.

Между глухим плоским зеркалом 1 и активным элементом 2 в оптический тракт лазера введен один или несколь ,ко уголковых отражателей 4,жестко закрепленных, например приклеенных, на боковой поверхности барабана

5, установленного на оси 6 электродвигателя (не. показан).

На оптической оси активного элемента 2 за полупрозрачным зеркалом

3 установлена положительная линза 7, с фокусом которой совмещена диафрагма 8, и светоделитель 9.

Светоделитель 9, объектив 10, опорное сферическое зеркало 11 и контролируемое зеркало 12 образуют интерферометр Майкельсона, на выходе которого установлена диафрагма 13 и фотоприемник 14, например фотоэлектронный умножитель, соединенный с входом измерителя 15, в качестве которого используется измеритель вре" менных интервалов.

Диафрагмы 8 и 13, центр кривизны опорного зеркала 11 и передний фокус объектива 10 оптически соряжены.

Перед контролируемым зеркалом 12 установлена диафрагма 16, имеющая свободу перемещения по двум направлениям в своей плоскости.

Устройство работает следующим образом.

Лазер, образованный глухим плоским зеркалом l, активным элементом

2 и полупрозрачным зеркалом 3, генерирует в полосе усиления активного элемента 2 на частоте, определяемой мгновенным значением длины оптичес. кого резонатора и скоростью ее .изменения.

При вращении барабана 5 уголковые отражатели 4, поочередно попадающие в оптический тракт лазера, т.е. отрезок оптической оси лазера, заключенный между зеркалами 1 и 3, периодически изменяют длину оптического резонатора, вызывая тем самым частотную

1002828 4 ъюдулвцию лазерного излучения по некоторому пилообразному закону ((кривая 17 изменения частотной модуляции на фиг.3) .

Частотно-модулированное излучение лазера фокусируется линзой 7 на входную диафрагму 8 и с помощью светоделителя 9 расщепляется на два луча, проходящих опорное и, измерительное плечи интерферометра Майкельсона.

Опорный луч, отражаясь от опорного зеркала 11,и измерительный луч, прохо-.. дя объектив 10, диафрагму 16 и отражаясь от контррлируемого зеркала 12, - 1э фокусируются на выходную диафрагму 13 и попадают на,вход фотоприемника 14.

Диафрагмы 8 и 13 служат для защиты входа фотоприемника 14 от посторонней засветки.

Диафрагма 16 служит для выбора заданного участка контролируемого зеркала 12.

Оптическая разность хода опорного луча и измерительного луча в области диафрагмы 16 вызывает временной сдвиг закона модуляции на величину. с (фиг ° 3), а следовательно, и частотный сдвиг а3 .

Разнесенные по частоте опорный и измерительный сигналы, одновременно действующие на вход фотоприемника 14, вызывают на его выходе биения с частотой Ь1 .

Период Т= — биений сигнала фотоприемника 14 измеряется измерителем

l5 временных интервалов, проградуированным в единицах длины.

Введение вращающегося барабана

5 с уголковыми отражателями 4 в резонатор лазера и использование изме40 рителя 15 временных интервалов вместо фазометра позволяет резко увеличить чувствительность интерферо-, метра. аз Геометрическая разность хода измерительного и опорного лучей связана с периодом Т биений формулой

4о

B„RT где И - угловая скорость вращения барабана 5;

1О- максимальная длина оптического резонатора; - смещение оси вращения барабаИ на 5 относительно оптической оси активного элемента 2; о- длина волны используемого лазера.

1002828 6 барабана и расположенным в оптическом тракте лазера между его активным р- элементом и одним из его зеркал.

Формула изобретения

Устройство для контроля формы зе кал, содержащее последовательно расположенные лазер, интерферометр

Майкельсона, фотоприемник и электрически связанный с ним измеритель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, оно снабжено барабаном выполненным с возможностью вращения вокруг .оси, перпендикулярной плоскости, проходящей через оптическую ось лазера, и по крайней мере одним уголковым отражателем, жестко закрепленным на боковой поверхности

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Mottier F.M. Microprocessorbased automatic hetегоdyne interfегоmeter. - "Optical Engineering".

vol 18, N 5, September - October, 1979.

2. Esulun S.À., Molff E.G.Мчапces in interfегоmetric si gnal analyз1з. - "JSA Transactions". vol 19, Н 1, November-December, 1979 (прототип).

1002828

Заказ 1529119 Тираж 600

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л.Лобзова

Редактор Г:Безвераенко Техред А.Бабинец Корректор Л.Бокшан