Двухлучевой интерферометр

Союз СоветскикСоциалнстическикРеспублик ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М, Кл, С 01 В 9/02 ГовударвтвехЫ 1 хвнхтвт сир ав делан звбрвтвннк х аткрмтхй(088,8) Дата опубликования описания 30.05.82(71) Заявитель Киевский ордена Ленина государственный университет им,Т.Г.Шевченко 15 Й) ДВУХЛУЧЕВОЙ ИНТЕРФЕРОИЕТР. Изобретение относится к интерферо,метрии и может быть использовано,в частности, для исследования прозрачных оптических материалов.Известен двухлучевой интерферометр Лебедева, в котором используется интерференция двух когерентных пучков света, имеющих взаимноортого" нальную линейную поляризацию, и сьдержащий поляризатор, анализатор, две плоскопараллельные пластины из дву 1 О преломляющего материала, полуволновую и четверть волновую фазосдвигающие пластинки 13.Однако интерферометр характеризу 5 ется малым расстоянием между когерентными пучками, что не позволяет ис" следовать образцы, имеющие больщие линейные размеры. В таком интерферометре невозможно исследование оптически активных (гиротропных) материалов, поскольку поворот плоскости поляризации в исследуемом материале приво" дит к нарушению работы интерферомет 2ра. 8 таком интерферометре нельзя по"лучать большие разности хода, в частности, путем изменения геометрическойдлины пути света, что исключает егоиспользование для измерения линейныхперемещений,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является;двухлучевой интерферометр ( построенный по схеме Иайкельсона), содержа" .щий расположенные на одной оптическойоси осветитель и светоделитель, делящий световой поток на две ветви, отражатели, расположенные в этих ветвях, и наблюдательное устройство,расположенное в плоскости, перпендикулярной оптической оси. Светодели;тель выполнен в виде элемента с полупрозрачной отражающей поверхностью,например, в виде полупрозрачной пластины. Наблюдательное устройство расположено в плоскости, перпендикулярной оптической оси и проходящей через центр светоделителя 2.32219 ф о 15 3 9Недостатком этого интерферометраявляется то, что он не позволяет проводить исследования в поляризованном свете, а также нерациональноеиспользование светового потока, поскольку даже при отсутствии поглоще"ния в полупрозрачном слое светоделителя только 504 светового потокавыводится в направлении наблюдательного устройства и участвует в создании интерференционной картины, а50/ бесполезно уводится в направлении осветителя, Нерациональное использование светового потока источ ника света снижает КПД интерФерометра.Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей "и повышение КПД,Поставленная цель достигаетсятем, что двухлучевой интерферометрснабжен направленным поляризационнымответвителем, установленным междуосветителем и светоделителем,а светоделитель выполнен в виде поляриэационного лучерасщепителя,плоскость пропускания направленногополяризационногоответвителя составляет равные углыс главными направлениями поляриза-.ционного лучерасщепителя, а наблю"дательное устройство расположено на.пути вышедшего иэ поляризационногоответвителя светового луча.Кроме того поляризационный лучерасщепитель и направленный поляризационный ответвитель выполнены ввиде многослойных интерференционныхрасщепителей лучаНа чертеже изображена принципиальная схема двухлучевого интерферометрдДвухлучевой интерферометр содержитрасположенные по одной оптическойоси 0-0 осветитель-лазер 1, направленный поляризационный ответвитель2, светоделитель,выполненный в видеполяризационного лучерасщепителя 3,и отражатель 4, отражатель 5 и наблюдательное устройство 6.Двухлучевой интерферометр работает следующим образом.Линейно поляризованное излучениелазера 1 беспрепятственно проходитчерез направленный поляризационныйответвитель 2, как совпадающее с егоплоскостью пропусканияплоскостьпропускания на чертеже показана отрезком р-р) и падает на поляризационный лучерасщепитель 3Поскольку 25 30 35 45 50 55 вектор поляризации падающего излучения составляет равные углы Х/4с главными направлениями 4 и Ьполяриэационного лучерасщепителя 3,из последнего по направлению к отражателям 4 и 5 выходят два луча рав.ной интенсивности и поляризованныево взаимно перпендикулярных плоскостях ,направления колебаний электрического вектора в разных лучах показаны на чертеже стрелками) . Этидва луча являются когерентными, поскольку происходят из одного линейно-поляризованного луча, падающегона поляризационный лучерасщепитель 3.Отразившись от отражателей 4 и 5и пройдя через поляризационный лучерасщепитель 3 в обратном направлении, эти два когерентных луча объе" диняются в один, распространяющийся к направленному поляризационному ответвителю 2 луч. Состояние поляризации этого луча однозначно определя" ется величиной оптической разности хода лучей на пути между поляризационным лучерасщепителем 3 и отражателями 4 и 5. Если эта разность хода равна (2 К + 1)Л/2, где А - длина волны света; К - целое число, то в результате сложения возникает.луч с линейной поляризацией, перпендикулярной первоначальной поляризации излучения лазера 1, который направленным поляризационным ответвителем 2 выводится в направлении наблюдательного устройства 6, образуя максимум освещенности в интерференционной картине. Если же разность хода двух когерентных ортого" нально поляризованных лучей составляет КХ, то в результате их сложения образуется луч, имеющий поляризацию, совпадающую с исходной, который беспрепятственно проходит через направленный поляриэационный ответвитель 2 в направлении лазера 1, При этом в направлении наблюдательного устройства 6 не происходит отражение светового потока, т,е, такая разность хода соответствует ми" нимуму освещенности в интерференционной картине.В двухлучевом интерферометре в качестве отражателей могут быть использованы зеркала или призмы полного внутреннего отражения. В качестве поляризационного лучерасщепителя 3 и направленного поляризационного ответвителя 2 могут быть использованы5 9322многослойные интерференционные рас"щепители луча.Интерферометр предназначен дляиспытаний ( контроля, исследований)прозрачных оптических материалов в %линейно-поляризованном свете, в частности для измерения малых измененийпоказателей преломления линейно-поляризованного света при прямых измерениях электроаптических, пьеэоопти вческих и подобных коэффициентов,Кроме того он момет быть применентакже для измерений линейных перемещении и измерения размеров различныхиэделий, в частности в координатноиэмерительных машинах.Предлагаемый двухлучевой интерферометр обладает широкими функциональными возможностямид именнопозволяет проводить исследования материалов в линейно-поляризованномсвете без применения дополнительныхполяризаторов, причем измерительныеканалы могут быть удалены друг отрруга на любое требуемое расстояние, 23в связи с чем отсутствуют ограничения на линейные размеры образцов.Последнее обстоятельство существенно например, при измерении электрооптических коэффициентов материалоФ, зэкогда необходимо помещать в измери"тельный кайал интерферометра образец,окруменный системой высоковольтныхэлектродов. Кроме того, интерферометрпозволяет проводить в поляризованном зсвете исследования оптически активных сред, характеризуется рациональ"нымвдвое более полным, чем в известном, т.е. близким к 1004 ) использованием светового потока, что 4 вдостигается направленным выводом световой энергии из интерферометра, ко"торый осуществляется направленнымполяриэационным ответвителем.Применение интерферометра в координатно-измерительных машинах и вприборах для измерения размеров различных изделий и величины линейных перемещений позволяет вдвое уменьшить мощность используемых лазеров, уменьшив таким образом энергопотребление устройств, что приводит к повышению КПД.формула изобретения1. Двухлучевой интерферометр, со" держащий располоменные на одной оптической оси осветитель и светодели" тель, делящий световой поток на две ветви, отражатели располоменные в этих ветвях, и наблюдательное устройство, расположенное в плоскости,перпендикулярной оптической оси, ,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональныхвозможностей и повышения КПД, оно снабжено направленным поляризационным ответвителем, установленным между осветителем и светоделителем, а светоделитель выполнен в виде поляризационного лучерасщепителя, плоскость пропускания направленного поляризационного ответвителя составляет рав" ные углы с главными направлениями поляризационного лучерасщепителя, а наблюдательное устройство расположено на пути вышедшего из поляризационного ответвителя светового луча.2. Интерферометр по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что поляриэационный лучерасщепитель и направленный поляризационный ответви" тель выполнены в виде многослойных интерференционных расщепителей луча.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. И., физматгиз, 1961, с. 190.2. Коломийцов Ю.В, Интерферомет" ры. Л., "Машиностроение", Ленинградс" кое отделение, 1976, с. 52 (прототип).932219 Составитель Л.Лобэоваедактор Е.Лушникова ТехредЖ, Кастелевич Корректор А.фер аказ филиал ППП "Патент", г. УжгоРод Ул. ПроектнаЯ,е а0/55 Тираж 614НИИПИ Государственного комипо делам иэобретений и откр035, Москва, Ж, РаушскаяПодписноета СССРтийнаб., д, 4/5