Юстировочное устройство

СОВХОЗ СОВЕ1СКИХ сациАлистических

РЕСПУБЛИК (s1)s 6 01 M 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4336665/10 (22) 06,10.87 (46) 23:04.91. Бюл. N.- >5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт радиовещательного приема и акустики им, А.С,Попова (72) В.С. Гуревич и Л. М, Ш и и г ел ь (53) 535.8 (088.8) (56) Патент CLIJA

N. 4212540, кл. G 01 В 9/02, 1980. (54) ЮСТИРОВОЧ НОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и мажет быть использована в устройствах испытания оптических систем, при юстиравке прецизионных лазерных измерительных устройств и оптической записи и воспроизведения информации.

Устройство содержит основание 1, на котором соасно установлены лазер 4, коллиматор

5 и фатоп риемник 8, связанный с измерительИзобретение относится к пр.Лорам для испытания оптических систем н может быть использовано при настройке прецизионных лазерных измерительных устройств, а также

or тических систем записи и воспроизведения информации, Целью изобретения является уменьшение зависимости методики юстировки от распределения ин тенсивности в сечении лазерного пучка и уменьшение продольных габаритов устройства.

На.фиг, 1 показана схема устройства; на фиг, 2 — вид световых пятен на фотодетекторе; на фиг. 3 — вид дискриминационной характеристики датчика параллельности. ным устройством. Для уменьшения зависимости методики юстиравки ат распределения интенсивности в сечении лазерного пучка и уменьшения продольных габаритов устройства после коллиматора 5 установлена плоско параллельная полупрозрачная пластина 6, кинематически связанная с вибратором 7, причем начальный угол наклона пластины к оси лазерного пучка

sin2 0 выбирается из условия:—

VN2 3!10

= —, где 0 — начальный угол наклона пла0 стины к оси лазерного пучка; N -- показатель преломления материала пластины; 0 — толщина пластины; R — радиус сечения лазерного пучка после коллиматора. а измерительное устройство выполнено в виде осциллографа. 3 ил.

Схема содержит основание 1 с двумя кронштейнами 2 и 3, На кронштейне 2 установлен настраиваемый прибор, формирующий лазерный пучок, включающий в себя лазер 4 и коллиматор 5, Между кронштейна. ми установлена плоскопараллельная пластина б с полупрозрачными поверхностями. кинематически связанная с пьезокерамическим вибратором 7, на кронштейне 3 соосно с настраиваемым прибором установлен фатоприемник 8, выход которого соединен с входом осциллографа 9.

Устройство работает следующим образом, Излучение лазера 4, преобразованное коллиматорам 5 в световой пучок, падает на

1643971 плоскопараллельную пластину, расположенную под углом а к оси лазерного пучка, и делится на ряд пучков, а, az, аэ, ..., сдвинутых один относительного другого. Указанные световые пучки падают на фотодиод 8, 5 где интерферируют между собой, Малые угловые колебания плоскопараллельной пластины вызывают колебания фазы интерферирующих пучков и соответствующие колебания мощности на фотодиоде. 10

При настройке, смещая коллиматор 5 вдоль оси, добиваются максимальной амплитуды синусоидального сигнала на экране осциллографа 9. Максимум амплитуды сигнала достигается только тогда, когда в пло-. 15 скости фотодиода интерферируют пучки с плоским волновым фронтом, при этом максимальная точность достигается, когда пластина установлена под углом, определяемым по формуле 20

stn2Q R

D где R — радиус поперечного лазерного пуч- 25 ка;

Π— толщина пластины;

Q — угол наклона пластины к оси лазерного пучка;

N — показатель преломления пластины. 30

На фиг. 2 показан вид световых пятен а1, а, .... на фотоприемнике 8. Центры световых пятен отстоят друг от друга на величину, равную радиусу светового пучка.

D sin2Q (2) В результате интерференции пятен а1 и аг в области их пересечения образуется ин- 40 терференционная картина, состоящая из чередующихся параллельных темных и светлых полос с периодом

i(R

aS (3) где Л вЂ” длина волны излучения;

S — расстояние между центрами соседних световых пятен; 50 .а- угол расходимости светового пучка, При колебаниях пластины 6 происходит смещение интерференционных полос по фотоприемнику, при этом, если период ийтерференционной картины меньше ширины 55 области перекрытия, сигнала на фотопри. емнике нет, При уменьшении угла расходимости светового пучка, падающего на пластину 6, период L.èíòeðôåðåíöèîííoé картины увеличивается, когда период интерференционной картины становится равным ширине области перекрытия световых пятен, движение интерферирующих полос по фотоприемнику представляется "миганием" в области перекрытия, и на фотоприемнике появляется переменный сигнал, в соответствии с формулой (3) это происходит при угле расходимости, равном

ЛR

BS (4) где  — ширина области перекрытия световых пятен; ад — угол детектирования, т,е. угол расходимости, соответствующий появлению заметного сигнала на фотоприемнике, При дальнейшем уменьшении угла расходимости амплитуда сигнала на фотоприемнике возрастает и становится максимальной при угле расходимости равном нулю, т.е. когда лазерный пучок становится параллельным, На фиг. 3 показан вид дискриминационной характеристики датчика параллельности предлагаемого устройства, т,е, зависимость амплитуды сигнала фотодетектора от угла расходимости лазерного пучка, Для получения максимальной точности настройки параллельности необходимо обеспечить максимальную крутизну дискриминационной характеристики, т.е. обеспечить минимальное значение угла детектирования. Согласно фиг. 2

B = 2R — S. (5)

С учетом (4) получают

ЛЯ (2R-S) S (6) Из формулы видно, что угол детектирования принимает минимальное значение при S =- R. С учетом (2) получают условие (1) максимальной крутизны дискриминационной характеристики, При выполнении условия (1) погрешность настройки параллельности меньше одной трети угла детектирования, т.е.

Ла = —.

Л

3R (7) Размах i и частота F вибраций пластины устанавливаются такими, чтобы частота сигнала на фотоприемнике была не менее 100

Гц для наблюдения на осциллографе устойчивой картины. Это.условие выполняется, если одному полупериоду колебания пластины соответствует не менее 10 периодов

1643971

F 501

10 А

Частота вИбраций выбирается с учетом того, что частота сигналов на фотоприемни- 20 ке в К = 2I/U раз выше частоты вибраций пластины, т.е.

sIn2 Q R

Рл= — F, 0 (10) в сигнале фотодиода. Следовательно, угловой размах вибраций пластины должен выбираться иэ условия

I >10U, (8) где 0 — угол поворота пластины, соответствующий одному периоду в сигнале фотоприемника, т.е, смещению интерференционной картины в плоскости фотоприемника на один период.

Поскольку О = il/S, и учитывая, что максимальная чувствительность достигается при S = R, получают для минимального размаха вибраций где F„— частота сигнала на фотоприемнике.

Тогда из условия Fл > 100 Гц получают зависимость минимально допустимой частоты вибраций пластины F от размаха! ее вибраций

Формула изобретения

5 Юстировочное устройство, содержащее основание, на котором соосно установлены лазер, коллиматор и фотоприемник, связанный с измерительным устройством, о т л ич а ю щ е е с я тем, что. с целью уменьшения

10 зависимости методики юстировки от распределения интенсивности в сечении лазерного пучка и уменьшения продольных габаритов устройства, после коллиматора установлена плоскопараллельная полу15 прозрачная пластина, кинематически связанная с вибратором, причем начальный угол наклона пластины и оси лазерного пучка выбирается иэ условия где Q — начальный угол наклона пластины к оси лазерного пучка;

25 N — показатель преломления материала пластины;

D — толщина пластины;

R — радиуС сечения лазерного пучка после коллиматора, 30 а измерительное устройство выполнено в виде осциллографа.

Составитель А.Вол пов

Редактор А.Шандор Техред М.Моргентал Koppe:

Заказ 1234 Тираж 35b Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, члл а;арина, 101