Интерферометр фазового сдвига

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы поверхности оптических элементов и качества оптических систем. Цель изобретения - повышение точности контроля и упрощение конструкции интерферометра . Пучок монохроматического излучения расширяют и направляют на светоделитель, где он делится на два пучка, один из которых - измерительный поступаИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы поверхности оптических элементов и качества оптических систем. Цель изобретения - повышение точности контроля и упрощение конструкции интерферометра . На чертеже приведена функциональная схема интерферометра фазового сдвига. ет на контролируемый объект, а второй - опорный направляют на эталонное зеркало. Отразившиеся от контролируемого объекта и эталонного зеркала пучки совмещаются светоделителем и образуют интерференционную картину на поверхности матричного фотоприемника, сигнал с которого обрабатывается ЭВМ. Для изменения оптической разности хода между опорным и измерительным пучками излучения в ходе одного из них установлена кювета с газом. Для осуществления изменения фазы пучка по заданному закону, например дискретно, регулируют давление в кювете известными способами: либо путем использования специальной конструкции собственно кюветы, либо с помощью дополнительного устройства для регулирования давления при контроле изменения давления соответствующим прибором. Использование кюветы с газом для точного изменения фазы одного из пучков интерферометра позволяет повысить точность контроля и упростить конструкцию интерферометра за счет исключения механических перемещений узлов интерферометра и устранения погрешностей, обусловленных в прототипе нелинейностью и нестабильностью свойств пьезопривода. 1 ил. Интерферометр содержит монохроматический источник 1 излучения (лазер), установленные по ходу излучения расширитель 2 пучка излучения и светоделитель 3, формирующий опорный и измерительный пучки излучения. В ходе опорного пучка излучения установлено эталонное зеркало 4. В ходе измерительного пучка излучения установлен контролируемый объект 5. Наполненная СО с оо сь w 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4730048/28 (22) 18.08 89 (46) 15.05.93. Бюл. М 18 (71) Всесоюзный научный центр "Государственный оптический институт им, С.И.Вави лова Научно-исследовательского института комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (72) П.П.Иванов, Ю.Ф.Агашков и Н.Б.Четыркин (73) Ю.Ф.Агашков, П.П.Иванов и Н.Б,Четыркин (56) Малакара Д. Оптический производст.венный контроль,. М.: Машиностроение, 1985, с. 42.

Applied Optics, vol 22, М 21, november, 1983, р. 3421. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ФАЗОВОГО СДВИГА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы поверхности оптических элементов и качества оптических систем, Цель изобретения — повышение точности контроля и упрощение конструкции интерферометра. Пучок монохроматического излучения расширяют и направляют на светоделитель. где он делится на два пучка, один иэ которых — измерительный поступаИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля формы поверхности оптических элементов и качества оптических систем, Цель изобретения — повышение точности контроля и упрощение конструкции инте рферометра.

На чертеже приведена функциональная

"схема интерферометра фазового сдвига, „„ „„1816313 АЗ. ет на контролируемый объект, а второй— опорный направляют на эталонное зеркало.

Отразившиеся от контролируемого объекта и эталонного зеркала пучки совмещаются светоделителем и образуют интерференционную картину на поверхности матричного фотоприемника, сигнал с которого обрабатывается ЭВМ. Для изменения оптической разности хода между опорным и измерительным пучками излучения в ходе одного из них установлена кювета с газом. Для осуществления изменения фазы пучка по заданному закону, например дискретно, регулируют давление в кювете известными способами: либо путем использования специальной конструкции собственно кюветы, либо с помощью дополнительного устройства для регулирования давления при контроле изменения давления соответствующим прибором, Использование кюветы с газом для точного изменения фазы одного из пучков интерферометра позволяет повысить точность контроля и упростить конструкцию интерферометра эа счет исключения механических перемещений узлов интерферометра и устранения погрешностей, обусловленных в прототипе нелинейностью и нестабильностью свойств пьезопривода. 1 ил.

Интерферометр содержит монохроматический источник 1 излучения (лазер), установленные по ходу излучения расширитель

2 пучка излучения и светоделитель 3, формирующий опорный и измерительный пучки излучения. В ходе опорного пучка излучения установлено эталонное зеркало 4. В ходе измерительного пучка излучения установлен контролируемый объект 5. Наполненная

1816313 газом кювета 6 с окнами может быть уста. новлена в ходе либо опорного, либо измерительного пучка излучения. Кювета 6 снабжена узлом 7 изменения давления газа (в простейшем случае — баллоном с редуктором) и прибором 8 для контроля давления газа. В ходе совмещенных опорного и измерительного пучков излучения установлены объектив 9 и матричное фотоприемное устройство 10, подключенное к входу системы обработки информации ЗВМ 11. При контроле неплоских поверхностей в измерительный. пучок излучения вводится формирователь 12 предметного пучка.

Интерферометр работает следующим образом, Пучок излучения от источника 1 расширяют телескопической системой 2 и направляют на светоделитель 3, где он делится на два пучка, один из которых — измерительный поступает на контролируемый объект 5, а второй — опорный направляют на эталонное зеркало 4. По пути к эталонному зеркалу

4 пучок проходит кювету 6; наполненную газом. Отразившиеся от контролируемого объекта 5 и эталонного зеркала 4 пучки совмещаются светоделителем 3 и с помощью объектива 9 образуют интерференционную картину на поверхности матричного фотоприемного устройства 10, сигнал с которого обрабатывается ЭВМ 11.

Регулирование давления в кювете может производиться известным способами: либо путем использования специальной конструкции собственно кюветы, либо с помощью дополнительного устройства для регулирования давления.

Для осуществления изменения фазы в опорном канале по заданному закону, например дискретно на it/2..давление в кювете изменяют на величину, определенную из уравнения

P хп, 2,7822 х Т и-1 где Р . — величина изменения давления, мм рт.ст; n — величина изменения коэффициента преломления; п — коэффициент преломления в нормальных условиях (P = 760 мм рт.ст., Т 273К), Т вЂ” температура среды, К, Для. кюветы с геометрическим расстоянием между выходной гранью светоделителя и отражающей поверхностью зеркала L при Т 293К изменение давления определяется величиной

2,7822 х 293 Х п — 1 "4Lr

203 х 7962 it х —, где Л вЂ” длина волны источника света.

Сигнал с фотоприемника обрабатывается известными способами. Для случая четырех равных шагов фаза волны в данной точке определяется по формуле

10 Р— В

Ф(х,у) - erctg AC где А, В, С, Р— интенсивности излучения в точке с координатами (х,у) при изменении фазы пучка опорного плеча на 0; л/2. л, 3/2

16 ж.

Использование кюветы с газом для осуществления точного изменения фазы пучка в одной из ветвей интерферометра позволя ет повысить точность контроля качества по20 верхности оптического элемента по сравнению с прототипом за счет исключения механических перемещений узлов интерферометра, которые присутствуют при использовании пьезопривода для перемещения подвижного зеркала. и за счет устранения погрешностей, обусловленных нелинейностью свойств пьезопривода и присущих пьезокерамике анизотропии и временной нестабильности характеристик.

Формула изобретения

Интерферометр фазового сдвига для контроля формы поверхности оптических элементов и качества оптических систем, содержащий последовательно установленные

35 источник монохроматического излучения, расширитель пучка излучения и светоделитель, предназначенный для формирования опорного и измерительного пучков излучения, эталонный отражатель, установленный в ходе опорного пучка излучения, матричный фотоприемник с системой обработки информации, установленный в ходе совмещенных пучков излучения. и средство для изменения оптической разности хода между опорным и измерительным пучками излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и упрощения конструкции интерферометра. средство для изменения оптической разности хода между опорным и измерительным пучками излучения выполнено в виде кюветы с газом. установленной после светоделителя в одном из пучков излучения с возможностью изменения давления газа в кювете по ступенчатому закону.

1816313

Составитель С. Грачев

Техред М.Моргентал Корректор, Т. Вашкович

Редактор

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

Заказ 1651 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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