Дифракционный интерферометр

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1818547 А 1 51)5 6 01 3 9/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ например, в гидродинамике, физике атмосферы, а также для обеспечения более простой и однозначной связи между наблюдаемой интерферогрэммой и формой изучаемого волнового Фронта. Сущность: интерферометр включает в себя источник света, конденсор, щелевую диафрагму, коллиматорный обьектив, систему двух фазовых дифракционных решеток, установленных в параллельных плоскостях, между которыми помещен исследуемый объем, проекционный объектив и приемник изображения, Новым в интерферометре является наличие на одной иэ граней щелевой диафрагмы юстируемой маски с зеркальным покрытием с коэффициентом отражения в пределах 0.04-0,09, на которой располагается ряд равноотстоящих по горизонтали и вертикали круглых пятен диаметром порядка кружка рассеяния коллиматорного объектива с коэффициентом отражения в пределах 0,90-0,99. 1 ил,ия иссленых сред,наблюдаемой интерферограм изучаемого волнового фронтМаска позволяет соэдат метре пространственно-час рацию излучения для интерферирующих пучков, Фурье играют интенсивно свет площадки малого диам женные на поверхности мас юстировки пространственн вмещается с иэображением выходных зрачков интерфе этом происходит восстановл ой и форм ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(71) Всесоюзный научный центр "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова"(56) Васильев Л.А, и-др.Зеркальный интерферомвтр с восстановленной волной сравнения. Материалы докладов Всесоюзного семик ра "Физические методы исследований прозрачных неод юродностей", ДНТП им, Дзержинского, 975.Евсеев В.А., Четкарева Л,З. Влияние параметров дифракционного интерферометра на интерфвренционную картину, Известия высших учебных заведений, серия "Приборостроение". т. ХХ 1 И, В 9, 1981, ЛИТМО, с. 64. (54) ДИФРАКЦИОННЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР(57) Использование: для проведен дований прозрачных неоднород Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для исследования прозрачных неоднородных сред, например, в гидродинамике, океанологии, физике атмосферы, при изучении малых деформаций в прозрачных твердых средах,Цель изобретения - повышение точности интерференционных измерений формы волнового фронта излучения, прошедшего неоднородную среду, э также обеспечение более простой и однозначной связи между а.в интерферототную фильтодного иэ Роль фильтров д отражающие етра, располоки, В процессе ый фильтр соодного иэ двух рометра. При ние соответст 1818547вующего волнового фронта, и интерферометр сдвига преобразуется в интерферометр с невозмущенной ветвью сравнения.Наличие на маске нескольких отражающих пятен упрощает процесс юстировки, цель которой - сведение одного из выходных зрачков интерферометра с отражающим малым пятном. В данном устройстве оба интерферирующих пучка проходят обьект под разными углами, поэтому попеременное 10 восстановление каждого из пучков пространственно-частотным фильтром позволит, кроме того, получить информацию о фазовом обьекте в двух ракурсах беэ изменения ориентации прибора в целом относи тельно обьекта исследований, что позволит увеличить объем получаемой информации.Оптическая схема устройства изображена на чертеже и включает в себя следую.щие элементы; осветитель (поз, 1, 2), 20 диафрагму (поз. 3), расположенную под углом к оптической оси коллиматорного объектива (и:"л, 4), две фаэовые дифракционные . решетки, проэрачную(поз. 5) и отражатель-.ную(поз. 6); установленные в параллельных 25 плоскостях по ходу лучей под углом первого спектрального порядка, проекционный обьектив(поз,7), находящийся на оси светового пучка, отраженного от наклонной грани световой диафрагмы, а также приемник иэо бражения (поз. 8) интерференционной картины.Сущность изобретения заключается в том, что в плоскости граней осветительной диафрагмы установлена юстируемая маска 35 Ъоз, 9) с малым коэффициентом отражения (порядка 4-5%), на поверхности которой имеется ряд равноотстоящих по.горизонтали и вертикали на расстоянии 7-10 мм (в зависимости от фокусного расстояния кол лиматорного обьектива) круглых отражающих площадок (пятен) малого диаметра (порядка кружка рассеяния коллиматорного обьектива) с коэффициентом отражения в пределах 0,90-0,99 Узел диафрагмы с мас кой схематично представлен видом А на чертеже схемы,Схема работает следующим образом:источник света (поз, 1) изображается конденсором (поз, 2) на щель диафрагмы (поэ, 503). Объектив (паз. 4), в фокальной плоскости которого находится щелевая диафрагма, формирует параллельный пучок света, который падает на прозрачную фазовую решетку (поз, 5) под углом первого порядка дифракции для длины волны, соответствующей центральной части используемого интервала излучения источника света. С учетом того, что для образования полос в системе двух метрологических решеток с энергетической точки зрения выгодно использовать пучки наименьших, порядков дифракции, в интерферометре использованы фазовые решетки, концентрирующие излучение соответственно для прозрачной решетки в О, +1, а для отражательной в й 2. порядки спектра, При кратности постоянных решеток, равнойдвум, например, 600 и 300 штрих./мм соответственно для прозрачной и отражательной решеток дифрагированные на прозрачной решетке в О, +1 порядки два плоских волновых фронта, пройдя исследуемую среду и продифрагировав затем на отражательной решетке в ч.2 порядки, возвращаются при отсутствии неоднородности по тому же пути. На поверхности прозрачной решетки оба пучка вторично дифрагируют в О, +1 порядки и интерферируют между собой, Решетки в интерферометре располагаются в параллельных плоскостях с некоторым взаимным разворотом штрихов относительно оси Х на угол О, Диафрагма (поэ. 3) располагается в фокальной плоскости объектива (поз. 4) и выполнена .на пластинке, ориентированной под углом, который может составлять величину от 30 до 450. Оба выходных зрачка интерферометра при малом отклонении от автоколлимации фокусируются раздельно в плоскости диафрагмы, В прототипе далее оба пучка после отражения от однородной зеркальной и верхности диафрагмы падают на проекционный обьектив, В предлагае- мом устройстве один иэ выходных зрачков интерферометра совмещается в плоскости маски с помощью ее юстировочного механизма с одним отражающим пятном малогодиаметра, выполняющего функцию пространственно-частотного фильтра. В результате пучок, прошедший через фильтр, трансформируется в невозмущенный фазовым объектом пучок. Для выравнивания интенсивностей интерферирующих пучков фоновая поверхность маски имеет приблизительно на порядок меньший коэффициент отражения, чем коэффициент отражения малого пятна. Расстояние между соседними отражающими пятнами маски составляют в зависимости от фокусного расстояния коллиматор"ого объектива 7-12 мм, что обеспечивает возможность получения изображения двух выходных зрачков интерферометра в плоскости диафрагмы раздельно соответственно на отражающем пятне и на слабо отражающей поверхности маски, Низкий фоновый коэффициент отражения маски может быть осуществлен различными, способами, Например, нанесением отражающего покрытия на внутреннюю поверх1818547 Составитель Л, ЧеткареваТехред М.Моргентал Корректор дак евс аказ 1934 ВНИИПИ Госу Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 ность маски, выполненную из стекла с большим коэффициентом поглощения, или нанесением непосредственно на внешнюю поверхность маски отражающего покрытия с заданным коэффициентом отражения. Вследствие пространственно-частот,ной фильтрации излучения и восстановления одного из интерферирующих фронтов возникает возможность интерпретировать полученную интерферограмму, как обычную двухлучевую с невозмущен ной опорной ветвью. Таким образом, использованиеданного дифракционного интерферометра обеспечивает по сравнению с прототипом, с одной стороны, повышение точности измерений формы волнового фронта на величину от единиц до 20-30 процентов в зависимости от степени сложности исследуемого фазового объекта за счет достижения более простой и однозначной связи между наблюдаемой интерференционной картиной с формой исследуемого волнового фронта, а также позволяет получить интерференционную картину для двух ракурсов наблюдений, соответствующих двум дифракционным направлениям излучения без изменения ориентации прибора в целом относите, но объекта исследований, что поэволяе" увеличить объем получаемой информации. Формула изобретения Дифракционный интерферометр, содержащий последовательно установленные на оптической оси и оптически связанные 5 осветитель, щелевую диафрагму, плоскостькоторой расположена под углом к оптической оси, коллиматор, две фазовые дифракционные решетки, прозрачную и отражательную, установленные под углом 10 первого спектрального порядка для центральной длины волны используемого спектрального интервала излучения к оптической оси, обращенные рабочими поверхностями друг к другу, между которыми расположен 15 объем с исследуемой средой, проекционныйобъектив, и приемник изображения интерференционной картины, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности интерференционных измерений, одна иэ 20 граней щелевой,диафрагмы снабжена пространственно-частотным фильтром, выполненным в виде маски с коэффициентом отражения в пределах от 0,04 до 0,09, установленной с возможностью перемещения в 25 плоскости щелевой диафрагмы и снабженной рядом равноотстоящих по горизонтали и вертикали круглых пятен с коэффициентом отрах;ения 0,90-0,99, причем диаметр пятен не превышает диаметра пятна рассе яния коллиматорного объектива,