Интерферометр для измерения расстояний

19 у ЗОБРЕ ИнтерФеромет, с. 189 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИЙ СОСРйО ДЕЛАМ ИЗО 5 ЙГИНИЙ И ФН(72) А.С,Иедовиков, И.Т.Прилепин,А.В.Сергеев и С.Е.Солодов (71) Московский ордена Ленина инсти-. туг инжеоеров геодезий, аэроФотосъеики и картограФии(54)(57) 1, ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕ" НИЯ РАССТОЯНИЙ, содержащий источник света, расположенные последовательно по ходу его лучей коллимирующую оптическую систему, светоделитель, концевые отражатели и регистратор интерференционной картины, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с: целью увеличения диапазона измеряемых расстояний, он снабжен полупрозрачным сФернческим зеркалом, установленным между коллимирующей оптической системой и источником света, выполненным в виде полупроводникового лазера, а зеркало ориентировано так, что центр его кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера в области его Р -и -перехода.2. ИнтерФерометр по и, 1, о т л и - Б ч а ю щ и й с я тем, что на грань лазера, противоположную той, которая обращена к зеркалу, нанесено отражающее покрытие,Ф 9213Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть предназначено для измерения больших расстояний и ибпольэовано преимущественно при проведении измерений в геодезии.Известны интерферометры для измерения расстояний, построенные по схе ме Иайхельсона и реализующие принцип счета интерфереицнонных поиос, пере- О секающнх чувствительную площадку фотоприемника при перемещении одного иэ концевых отражателей Г 13 .Недостатками иэвестных интерферо метров являются сложность измерения 1% больших расстояний, обусловленная необходимостью применения высокочастотных йаправляющих большой длины для перемещения концевого отражателя, а также низкая точность измерения 20 больших расстояний., обусловленная необходимостью счета большого числа интерференцйонных полос.Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к иэобре тению является интерферометр для измерения расстоянйй, содержащий источник света, расположенныепоследовательно по ходу его лучей.колаими" Рующую оптическую сйСтеиу, светаде- З 1 литель, концевые отражатели и регистратор интерференционной картинй 21 .Недостатком данного интерферометра является малый диапазон измеряемых расстояний, обусловленный большими потерями света, воэникакщими при измерении больших расстояний.Цель иэобретеиия - увеличение диапазона измеряемых расстояний.Цель достигается тем, что интерферометр снабжен полупрозрачным сфе- рическим зеркалом, устайовленным между коплнмирующей оптической системой и источником света, выполненным в виде полупроводникового лазера, а зеркало ориентировано так., что центр его кривизны лежит на поверхности обращенной к нему грани лазера в области его-11 -перехода.Кроме того, на грань лазера, про-. 0 тивопопожную той, которая обращена к зеркалу, нанесено отражающее по" крытие.На чертеже приведена принцийиальная схема интерферометра для нзмере- Я ння расстояний.Интерферометр содержит источник света, выполненный в виде нолупро 05 3водникового лазера 1, полупрозрачное сферическое зеркало 2, коллими" рующую оптическую систему, выполненную в виде ноложительного объектива 3, светоделитель 4, разделяющий излучение на рабочий пучок и пучок сравнения, концевой отражатель 5 установлен в рабочем пучке, концевой отражатель 6 - в пучке сравнения, регистратор 7 интерференционной картины и механизм 8 перемещения отражателя 6.СФерическое зеркало 2 установлено между объективом 3 и полулроводниковым лазероми ориентировано так, что центр его кривизны лежит на поверхности обра 4 енной к нему грани лазера в области его Р - й -перехода, т,е, центр кривизны сферического зеркапа 2 совмещен с излучающей площадкой лазера 1 и с фокусом объектива 3,На грань:лазера 1, противоположную той, которая обращена к сферическому зеркалу 2, нанесено отражающее покрытие.Интерферометр работает следующим образом.Часть света от лазера 1 проходитсферическое зеркало 2, коллимируется объективом 3, проходит светоделитель 4 и поступает в рабочую ветвь интерферометра. Отражатель 5 возвращает падающий .на него пучок в обратном направлении, а светоделнтель 4 направпяет его в регистратор 7;Другая часть пучка света от лазе" ра 1 многократно отражается от сферического зеркала 2 и граней лазера 1, коллимируется объективом 3 и направляется светодеяителем 4 в ветвь сравнения интерферометра. Отразив" шись от отражателя 6, пучок проходит светоделитель 4 и .поступает в регистратор 7. В том случае, если дпины оптических путей обоих пучков равны с точностью до длины когерентности излучения лазера 1 в используемом режиме работы (" 50 мкм), возннкает интерференционная картина, которая фиксируетая регистратором 7. Фиксация момента получения максимального контраста позволяет уравнять оптические длины пучков.Измерение расстояний осуществляют в следующей последовательности.В рабочую ветвь устанавливают вспомогательное плоское зеркало (на3"(й 13+к.-ха) р) ЙЬ+2(Х, -Х)=Ь ИКорректор М.Демчик Заказ 1679/2 Тираж 651 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 3 921305 чертеже показано пунктиром) в положение, от которого ведется отсчет измеряемых расстояний. Механизмом 8 перемещают отражатель 6 до появления интерференционной картины макси 1 мального контраста на входе регистратора 7 и снимают соответствующий этому положению отражателя 6 отсчетХ Затем вспомогательное зеркало выводят иэ хода лучей, вновь. перемещают от О, ражатель 6 до появления на входе регистратора 7 интерференционной картины максимального контраста и снимают соответствующий этому положению отражателя 6 отсчет Х 15При этом выполняется равенство: где Ь- оптическая длина активной 20линии задержки, образованной трехзеркальным резонатором, состоящим из выходных граней лазера 1 и сферического зеркала 2; 25 Редактор Л.Письман Техред М.Надь 4М - число прохождений лазерногопучка внутри трехэеркального резонатора,3 - измеряемое расстояние.Значение Й определяется из приближенной оценки Э измеряемого расстояния, например, спомощью свето- дальномера. При этом Й равно целой части числаИскомое расстоянйе 3 определяется из формулы (1) следующим образом: Снабжение интерферомегра полупрозрачным сферическим зеркалом 2 позволяет увеличить диапазон измеряемых расстояний за счет того, что при многократных отражениях пучка внутри . активной линии задержки потерьсвета не происходит. Увеличение диапазона ,измеряемых расстояний достигается также за счет того, что на одну из . выходных граней лазера 1 нанесено отражающее покрытие, увеличивающее полезную мощность его излучения.