Способ определения целого числа порядков оптической разности хода

ОПИСАНИЕ (и1 506824

Союз Гово|свих

Сс:;;/алис . -".4ескнк

Р с с н „ блик ч ) P Е Т Е И И Я

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) З.-.«влеио 01.08.72 (21) 1815278, 26-25

%з (51) М. Кл 2 G 02В 5/28 с ирисоединением заявки ¹ .934073/26-25

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.03.76. Бюллетень ¹ 10 !

Да;а опубликования описании 02.08.76 (53) УДК 535.51(088.8) (72) Автор изобретения - "-. 11. -i ° Г

А. И. Пеньковский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛОГО ЧИСЛА

ПОРЯДКОВ ОПТИЧЕСКОИ РАЗНОСТИ ХОДА

Изобретение относится к области поляризационно-оптических измерений, в частности к объективным измерениям оптической разности хода, например, при исследовании механических напряжений с использованием явления фотоупругости.

Известны способы определения целого числа порядков оптической разности хода, по которому определяют дробную часть порядков с помощью компенсатора Сенармона в монохроматическом свете, затем в пучок белого света вводят дополнительный компенсатор, например кварцевый клин, а затем производят коррекцию найденного целого числа порядков по измеренной дробной части порядков.

При определении целого числа порядков и;вестным способом в результат вносится погрешность, возникающая за счет неодинаковости дисперсий дополнительного компенсатора и образца.

С целью повышения точности определения целого числа порядков оптической разности хода по предлагаемому способу одновременно с введением дополнительного компенсатора непрерывно доворачивают компенсатор Сенармона до положения, при котором происходит совпадение или смена взаимного положения минимальных интенсивностей для двух или более монохроматических потоков, прошедших объект, а коррекцию целого числа порядков производят по соотношению положений дополнительного компенсатора и компенсатора Сенармона.

На фиг. 1 представлена схема устройства с дополнительным компенсатором разности хода в виде кварцевого клина (Бабине-Солейля) и т. д.), иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг. 2 — схема устройства с дополнительным компенсатором разности хода в виде

10 фазовых волновых пластин; на фиг. З,а — кривые зависимости светового потока Ф от разности хода 6 для двух длин волн 4 и Х2 и эффект наложения вынужденных колебаний на параметр разности фаз Л в момент оконча15 ния компенсации только разности хода для монохроматического пучка света с длиной волны 4, когда имеется существенная разница дисперсии двойного лучепреломления материалов объекта и компенсатора; на фиг. З,б — зависимость требуемого угла поворота компенсатора Сенармона от требуемой разности фаз Л для достижения минимальной интенсивности монохроматического пучка света Х, на фиг. З,в — кривые Ф=Го, Л для двух

25 монохроматических пучков света Х и Х по окончании одновременной компенсации разности хода 6 и разности фаз Л, т. е. эффект от ввода в пучок света кварцевого клина с одновременным доворотом компенсатора Сенармо30 на.

506824

З0

Таблица 1

Значение

U2, 35 и +1

n — 1 и — 1 и +1

Световой поток от источника 1 света попадает на формирователь 2 и в виде параллельного пучка света проходит поляризатор З,модулятор 4 Фарадея, четвертьволновую пластинку 5, исследуемый объект 6, модулятор 7

Фарадея, анализатор 8, диафрагму 9 и делитель 10 света, направляясь на два фотоприемника 11 и 12. Перед фотоприемником 11 установлен фильтр 13 с максимумом пропускания на длине волны Л1 — — 546 нм, а перед фотоприемником 12 — фильтр 14 с максимумом пропускания на длине волны Л вЂ вЂ нм.

Определение целого числа порядков оптической разности хода производят следующим образом.

Скрещенные поляризатор 3, анализатор 8 вместе с четвертьволновой пластинкой 5, быстрая ось которой совпадает с плоскостью пропускания поляризатора, поворачивают в диагональное положение (под 45 ) по отношению к главным осям исследуемой точки объекта 6.

Поворачивают поляризатор 3 относительно заторможенной (зафиксированной) вместе С анализатором 8 четвертьволновой пластинки 5 до наступления минимальной интенсивности света с длиной волны Ль т. е. до исчезновения первой гармоники переменной составляющей фотоприемника 11.

Датчиком 15 фиксируют угол поворота поляризатора 3 (компенсатора Сенармона), который характеризует внесенную разность фаз

Л и соответствует дробной части порядка разности хода . Кроме того, датчик 15 формирует два вида сигналов Ui и U . Сигнал Ui действует при повороте поляризатора 3 на угол

0(0 (60, а сигнал Uq — при повороте поляризатора 3 на угол 120 «O <180 по отношению к заторможенной четвертьволновой пластинке 5. Поляризатор 3 с помощью следящей системы (усилитель 16, двигатель 17) удерживают в положении минимума интенсивности света с длиной волны Л1.

По полярности сигнала от фазового детектора 18 определяют знак разности хода б.

Двигателем 19 и дифференциалом 20 устанавливают дополнительный грубый компенсатор

21 разности хода «на вычитание», т. е. в такое положение, при котором главные оси объекта

6 и компенсатора 21 взаимно перпендикулярны.

В пучок света вводят компенсатор 21 разносчи хода при помощи датчика 22 линейных перемещений привода, при этом одновременно непрерывно доворачивают следящей системой компенсатор Сен ар мона (поляризатор 3) в положение минимума интенсивности для монохроматического пучка света с длиной волны

)ii=546 нм, т. е. в положение, при котором в спектре сигнала фотоприемника 11 отсутствует первая гармоника частоты возбуждения модулятора 4 Фарадея. Одновременный ввод компенсатора разности хода в пучок света и доворот компенсатора Сенармона производят до совпадения или смены взаимного положения минимальных интенсивностей для обоих монохроматических пучков света Л1 и Л, попадающих на фотоприемники 11, 12, что контролируется фазовыми детекторами 18, 23 и логическим устройством 24 по фазе переменных составляющих сигналов фотоприемников 11, 12.

Измеренное целое число порядков и оптической разности хода дополнительным компенсатором соответствует показаниям датчика 22 линейных перемещений привода клина или числу введенных фазовых пластин. При движении клина датчик 22 линейных перемещений привода формирует сигналы U> и U4, возникающие при перемещении клина каждый раз на величину, соответствующую изменению разности хода в пределах каждого порядка

0(б(/аЛ1 и /аЛ (6 (Aq соответственно.

Затем производят коррекцию найденного целого числа порядков оптической разности хода по измерениям дробной части порядков, проводившихся компенсатором 21 Сенармона до начала ввода последнего, причем в случае использования компенсатора разности хода в виде кварцевого клина сущность коррекции найденного целого числа порядков n и заключается в определении истинного значения числа порядков и, оптической разности хода по сочетаниям сигналов U>, Uz, Uz, U и по знаку 6 согласно таблицы 1.

Остальные сочетания сигналов Ut, Uq, Уа, U< и знак б дают значение n=n .

В случае использования в качестве компенсатора разности хода фазовых волновых пластинок после определения момента окончания компенсации разности хода перед корректировкой производят дополнительное (контрольное) изменение разности хода на величину, превышающую сумму ожидаемых ошибок компенсатора и ошибок из-за разницы дисперсий

0 6% в диапазоне +8 порядков, т. е, на ве/ личину 6 (—, путем поочередного ввода в пучок света фазовых пластин 25 с взаимно перпендикулярными оптическими осями, при этом продолжают доворачивать компенсатор

Сенармона в положение минимума света.

Сущность коррекции найденного целого числа порядков и оптической разности хода заключается в определении истинного значения

506824 числа порядков и оптической разности хода по сочетаниям сигналов U, U-, знаку 5 и по наличию смены знака сигнала фазового детектора 23 до и после ввода пластин 25 согласно таблице 2.

Таблица 2

Наличие смены знака фазового детектора

Значение

n" н — 2 н — 2 п

Осталы ыс сочетания сигналов U, U и знаков 6 фазового детектора 23 дают значение

n=n — 1.

Формула изобретения

Способ определения целого числа порядков оптической разности хода в двулучепреломляющих объектах, при котором измеряют дробную часть порядков компенсатором Сенармона, вводят в пучок света дополнительный компенсатор разности хода, а затем производят коррекцию найденного целого числа порядков

1р по измеренной дробной части порядков, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, одновременно с введением дополнительного компенсатора непрерывно доворачивают компенсатор Сенармо15 на до положения, при котором происходит совпадение или смена взаимного положения минимальных интенсивностей для двух или более монохроматических потоков, прошедших объект, а коррекцию целого числа порядков

20 производят по соотношению голожений дополнительного компенсатора и компенсатора Сенар мона.

506824

Г и

/

/ Д I

+Б

7о0

g5

ЦНИИПИ Заказ 1690/1 Изд. № 1428 Тираж 654 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2