Сканирующий интерферометр (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Фьы С 01 В 9/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н ПАТЕНТ терф ль и ометр,ва плоси й-ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Польска Акадэмия Наук ИнституХэмии Физычнэй (ПНР)(57) 1, Сканирующий ин ерсодержащий светоделите дких зеркала, о т л и ч а ю щ 8011 2 А с я тем, что, с целью повьвиенияпроизводительности измерений с помощью интерферометра, он снабжен вторым светоделителем и оптическим элементом, установленным между светоделителями, выполненными каждый ввиде светоделительной пластины иразмещенными последовательно одинза другим, зеркала расположены параллельно одно относительно другогоотражающими поверхностями одна навстречу другой, а оптический элемент выполнен в виде призмы с основанием в форме ромба с двумя отражающими и двумя пропускающими излучение гранями, оптически связан сосветоделителями через зеркала иустановлен с возможностью вращенияотносительно оси симметрии призмы.1152533 2. Интерферометр, содержащий светоделитель и два плоских зеркала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности измерений с помощью интерферометра, он снабжен оптическим элементом и вторым светодеяителем, оба свето- делителя выполнены в виде призмы с основанием в форме прямоугольникаФ и общим светоделительным слоем, зеркала расположены под углом одно относительно другого, оптический элемент выполнен в виде призмы,Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения абсолютной длины волны, спектров Фурье.получения пикосекундных световых импульсов, а также для исследованияматерии.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является сканирующий интерферометр, содержащий светоделитель и два плоских зеркала 1 .Недостатком известного интерферометра является невысокая производительность измерений из-за небольшой 15скорости .приращения разности ходадлин оптических путей, что не позволяет использовать его для высокоскоростных измерений,Целью изобретения является повыше 20ние производительности измерений спомощью интерферометра.Для достижения цели изобретенияпо первому варианту сканирующий.интерферометр, содержащий светоделитель 2и два плоских зеркала, снабжен вторымсветоделителем и оптическим элементом,установленным между светоделителями,выполненными каждый в виде светдделительной пластины и размещенными 30последовательно один за другим, зеркала расположены параллельно одноотносительно другого, отражаощимиповерхностями одна навстречу другой,а оптический элемент выполнен в виде призмы с основанием в форме ромба,с двумя отражающими и двумя пропусидентичной светоделительньм и.установленной между светоделителями изеркалами с возможностью вращенияотносительно осн призмы, перпендикулярной к ее основанию и проходящей через ее середину, а светоделители и зеркала соответственно оптически связаны между собой черезоптический элемент. Приоритетпо пунктам:17.02.78 по п,1,21,09.8 по п,2. кающими излучение гранями, оптически связан со светоделителями через зеркала и установлен с возможностью вращения относительно оси симметрии призмы.Цель изобретения по второму варианту достигается тем, что сканирующий интерферометр, содержащий светоделитель и два плоских зеркала, снабжен оптическим элементом и вторым свето- делителем, оба светоделителя выполнены в виде призмы с основанием в форме прямоугольника и общим светоделительньик слоем, зеркала расположены под углом одно относительно другого, оптический элемент выполнен в виде призмы, идентичной светоделнтельньм и установленной между свето- делителями и зеркалами с возможностью вращения относительно оси призмы, перпендикулярной к ее основанию и проходящей через ее середину, а светоделители и зеркала соответственно оптически связаны между собой через оптический элемент.На фиг. 1 изображен сканирующийинтерферометр но первому варианту;на фиг. 2 - то же, по второму варианту. Сканирующий интерферометр по обоим вариантам содержит два светоделителя 1 и 2, два плоских зеркала 3 и 4 и оптический элемент 5.В сканирующем интерферометре по первому варианту светоделители 1 и 2 выполнены каждый в виде свето5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 делительной пластины и размещены последовательно один за другим, зеркала 3 и 4 расположены параллельно одно относительно другого, отражающими поверхностями навстречу одно другому, оптический элемент 5 установлен между светоделителями 1 и 2 и выполнен в виде призмы с основанием в форме ромба, с двумя отражающими и двумя пропускающими излучение гранями, элемент 5 оптически связан со светоделителямии 2 через зеркала 3 и 4 и установлен с возможностью вращения относительно оси симметрии призмы.По второму варианту оба светоделителя 1 и 2 выполнены в виде призмы с основанием в форме прямоугольника и общим светоделительным слоем 6, зеркала 3 и 4 расположены под углом одно относительно другого, а оптический элемент 5 выполнен в виде призмы, идентичной светоделительным и установленной между светоделителями 1 и 2 и зеркалами 3 и 4 с возможностью вращения относительно оси призмы, перпендикулярной к ее основанию и проходящей через ее середину, а светоделители 1 и 2 и зеркала 3 и 4 соответственно оптически .связаны между собой через оптический элемент 5.Интерферометр по первому вариан - ту работает следующим образом,Входящий в интерферометр пучок падает на светоделитель 1 и разделяется на два когерентных пучка, один из которых отражается от зеркала 3, входит в оптический элемент через грань, дважды отражается внутри элемента 5 от противоположных граней а и Ь,выходит из элемента 5 через грань с , отражается от зеркала 4 и падает на светоделитель 2, второй пучок сначала отражается от зеркала 4, через грань д входит в элемент 5, отражается от граней а и с, через грань ь выходит из элемента 5, отражается от зеркала 3 и падает на светоделитель 2, где встречается с первым пучком. Когерентные пучки интерферируют один с другим и выходят из интерферометра. Энергия пучков зависит от разности длин оптических путей когерентных пучков, причем длина оптического пути каждого из когерентных пучков измеряется вдоль всего пути между двумя светоразделяющими слоями светоделителей 1. Если элемент 5 вращается относительно оси О, то оптический путь одного из когерентных пучков сокращается, а второго - удлиняется. Вокруг положения, в котором на фиг. 1 показан элемент 5, существует небольшая эона углов поворота элемента 5, внутри которой равномерное вращение оптического элемента 5 вызывает равномерное приращение разности длин оптических путей двух когерентных пучков. Тогда энергия пучков модулируется по синусоидальному закону, причем период модуляции зависит от скорости вращения элемента 5 и длины волны света. Перед измерением модулированной энергии можно разогнать элемент 5 до большой скорости вращения, а измерение произвести в таком диапазоне углов поворота, в котором приращение длины оптического пути является равномернымэВ оптическом элементе 5, в котором противолежащие грани параллельны одна другой из шести возможных степеней свободны элемента только одна, а именно вращение относительно оси,перпендикулярной к основанию вызывает изменение разноети длин оптических путей когерентных пучков. Любые поступательные или вращательные движения элемента 5 не нарушают юстировки интерферометра. Такие свойства интерферометра сохраняются тогда, когда каждый из когерентных пучков входит в оптический элемент 5 и выходит из него через две противолежащие грани, а также внутри отражается от двух таких же граней. Чтобы нри определенном направлении вращения элемента 5 оптический путь одного из когерентных пучков сокращался, а второго удлинялся, необходимо эти пучки внутри элемента 5 вести таким образом, чтобы путь одного пучка был зеркальным отражением пути второго пучка относительно одной и 9 плоскостей симметрии оптического элемента 5,перпендикулярной к основанию призмы,в виде которой выполнен элемент 5.По второму варианту интерферометр работает следующим образом.Оптический элемент 5 вращается относительно оси, перпендикулярной к ее основанию и проходящей через середину основания О. Между свето1152533 ВНИИПИ Заказ 2357/46 Тираж 651 Подписн илиал ППП "Патент, г,ужгород, ул,Проектн делителями 1 и 2 находится светоразделяющий слой 6, например, тонкий слой воздуха толщиной меньшедлины волны света, В этом интерферометре каждый из когерентных пучков света дважды проходит через вращающуюся призму, в виде которой выполнен оптический элемент 5, благодаря чему при данной скорости вращения призмы приращение разности длиноптических пучков вдвое больше,чем в случае однократного переходапучков, Углы 2 падения пучка наповерхности преломления призм светоделителей 1 и 2, выполненных в виде 5призм и элемента 5,приблизительноравны один другому и могут бытьравны углу Брюстера. Тогда соответствующим образом поляризованныйсвет не отражается от поверхностей 20преломления, а интерферометр работает без световых потерь и без оптического шума. Пучок, входящий впризму, падает на светоразделяющийслой б и разделяется на два когерентных пучка. Эти пучки после многократного преломления падают соответственно на зеркала 3 и 4, откоторых отражаются и по прежнемупути возвращаются к слою 6, где 30происходит интерференция пучков,Из интерферометра выходит двамодулированных пучка света, причемодин из них выходит в направлениивходящего пучка, но с противоположным знаком, а второй совпадает снаправлением, симметричным первомоносительно слоя 6.Предлагаемое выполнение. сканирующего интерферометра позволяетдостичь высокой производительности,производимых с его помощью измерений, поскольку угловая скоростьвращения оптического элемента в интерферометре может достигать большой величины, благодаря возможностидостаточно длительного разгона оптического элемента до начала измерений. Кроме того, вращающаяся приз -ма в виде которой выполнен элемент,вызывает одновременное увеличениеодной и уменьшение второй из длиноптических путей когерентных пучков. Благодаря этому достигнутабольшая скорость изменения разностидлин оптических путей двух когерентных пучков, что, в частности, вслучае применения в спектрометоеФурье позволяет измерять спектрыФурье в отрезках времени порядканескольких микросекунд,Благодаря возможности получениябольшой скорости изменения разностидлин оптических путей двух когерентных пучков, период модуляции интерферометра можно согласовать с периодом модуляции резонатора лазера.Это позволяет создать лазерное пульсирующее излучение с длительностьюимпульсов порядка пикосекунд.