Способ определения целого числа порядков оптической разности хода

(11) 506824 Ч 3 О Б 1 Е т Е И И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ полнительное к ав Р 2) 151) М. Кл.2 б 02 В 5/2ч ио 01.08.72 (21) 181527826-25 с ирисоединением заявки М .911 риоритет 1073/26-2 сударственный комите12 З)1Опуб Совета Министров ССС во делам изобретений) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛОГО ЧИСЛА ОРЯДКОВ ОПТИЧЕСКОИ РАЗНОСТИ ХОДА 2 Изобретение относится к области поляризационно-оптических измерений, в частности к объективным измерениям оптической разности хода, например, при исследовании механических напряжений с использованием явления 5 фотоупругости.Известны способы определения целого числа порядков оптической разности хода, по которому определяют дробную часть порядков с помощью компенсатора Сенармона в монохро матическом 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. 15При определении целого числа порядков и;вестным способом в результат вносится погрешность, возникающая за счет неодинаковости дисперсий дополнительного компенсатораи образца, 20 С целью повышения точности определения целого числа порядков оптической разности хода по предлагаемому способу одновременно с введением дополнительного компенсатора непрерывно доворачивают компенсатор Сенар мона 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 30 производят по соотношению положении дополнительного компенсатора и компенсатора Сенармона.На фиг. 1 представлена схема устройства с дополнительным компенсатором разности хода в виде кварцевого клина (Ба бине-Солейля) и т, д.), иллюстрирующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема устройства с дополнительным компенсатором разности хода в виде фазовых волновых пластин; на фиг. З,а - кривые зависимости светового потока Ф от разности хода о для двух длин волн л,1 и Х, и эффект наложения вынужденных колебаний на параметр разности фаз Л в момент окончания компенсации только разности хода для монохроматического пучка света с длиной волны Х 1, 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=б, Ь для двух монохроматических пучков света л и Х, по окончании одновременной компенсации разности хода б и разности фаз Л, т. е. эффект от ввода в пучок света кварцевого клина с одновременным доворотом компенсатора Сенармона.10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 Световой поток от источника 1 света попадает на формирователь 2 и в виде параллельного пучка света проходит поляризатор 3, 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 Л 1=546 нм, а перед фотоприемником 12 - фильтр 14 с максимумом пропускания на длине волны Лг -- 578 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 объектаб.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 У 1 и Уг. Сигнал У 1 действует при повороте поляризатора 3 на угол 0(0(60, а сигнал 1.1 - при повороте поляризатора 3 на угол 120(О( 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 Л,.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 б 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 моно- хроматического пучка света с длиной волны Л 1=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 Л 1 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 п 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 У, и 04, возникающие при перемещении клина каждый раз на величину, соответствующую изменению разности хода в пределах каждого порядка 0(б(Я, и 9 аЛ 1(б(Лг 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 п и заключается в определении истинного значения числа порядков и, оптической разности хода по сочетаниям сигналов У 1, Уг, Сз, У, и по знаку б согласно таблицы 1.Таблица 1Значение11 ги+1 и - 1 и - 1 и+1Остальные сочетания сигналов Уь У, Уа, 1.1 и знак б дают значение п=п,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 впучок 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 значениячисла порядков и оптической разности хода по сочетаниям сигналов Ьь Г;, знаку б и по наличию смены знака сигнала фазового детектора 23 до и после ввода пластин 25 согласно таблице 2. Таблица 2 Наличие смены знака фазового детектораЗначение и и - 2 и - 2 и Остальные сочетания сигналов l, У и знаков б фазового детектора 23 дают значение п=и - 1. Формула изобретения Способ определения целого числа порядковоптической 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 10 по измеренной дробной части порядков, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, одновременно с введением дополнительного компенсатора непрерывно доворачивают компенсатор Сенармо на до положения, при котором происходитсовпадение 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,