SU1168800A1

SU1168800A1 - ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР, предназначенный, в частности

Info

Publication number: SU1168800A1
Application number: SU817771750A
Authority: SU
Inventors: Bekhshtejn Karl-Khejnts
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1985-07-23
Also published as: FR2485718A1; DD158187A3; GB2079000A; FR2485718B1; JPS5714703A; GB2079000B; DE3112633A1

Description

Изобретение относится к двухступенчатому интерферометру, предназначенному, в частности, для измерений длины, при этом для определения направления изменений длины двухсту- $ пенчатый интерферометр работает с двумя интерференционными картинами.

В описании изобретения к патенту •ГДР № 111 993, кл. 42 В 8/02, 1974 описан оптический интерферометр для создания двух интерференционных картин, причем расщепительсветового пучка имеет по обеим сторонам разделительной грани и в основном парал« ~ 15

лельно ей по одной дополнительной разделительной грани, частично покрытой зеркальным слоем. Этими гранями световые составляющие обоих

частичных пучков интерференционной ί 20

картины отклоняются и еще раз интер- * ферируют друг с другом.

Однако в двухступенчатом интерферометре, в основе которого лежит принцип Майкельсона, с целью оптимального определения эталонной точки ²⁵интерферометрического измерения предусмотрена вводящая призма, обуславливающая сильно несимметричный ход .лучей. Самое выгодное положение эталонной точки и симметрия в мет- ³⁰рологически чувствительной части интерферометра взаимно исключаются.

Так, например, в диапазоне разрешения 1СГ®— 10'⁹м в течение большого времени измерения невозможно произ- 35

2

вести измерения стабильно относительно нулевой точки, так как части интерферометра, определяющие оптическую длину пути, в случае тепловых возмущений допускают'различное изменение оптической длины пути в измерительном и эталонном ходах лучей.

Все эти недостатки снижают точность измерения.

Цель изобретения - устранение недостатков уровня техники и повышение точности при интерферометрических измерительных системах.

Поставленная цель достигается тем, что ,в двухступенчатом интерферометре, предназначенном, в частности, для измерения длины, содержащем источник света, расщепитель светового пучка с разделительной гранью, частично покрытой зеркальным слоем для' создания двух раздельных световых пучков, измерительный рефлектор, расположенный в ходе первого светового пучка, и эталонный рефлектор, расположенный в ходе второго светового пучка, расщепитель светового пучка имеет по обеим сторонам грани, представляющей собой плоскость интерференции, по одной дополнительной разделительной грани, частично покрытой зеркальным слоем, причем эти грани расположены симметрично отно- , сительно плоскости интерференции, на конце расщепителя светового пучка, обращенном к измерительному и эта^-

3

1168800 4

лонному рефлеторам, расположен цельный отклоняющий элемент или отклоняющий элемент, составленный из нескольких одиночных призм, юстируемых независимо одна от другой, откло- 5 няющий элемент имеет оптически активные отражательные грани, которые параллельно направляют световые пучки и составляют с плоскостью интерференции одинаковые углы, и грань Ю выхода луча, перпендикулярную плоскости интерференции.

При этом расщепитель светового пучка'на конце, обращенном к измерительному и эталонному рефлеторам, 15 имеет поверхность среза, на которой расположен отклоняющий элемент и которая перпендикулярна плоскости интерференции.

Одиночные призмы отклоняющего 20

элемента могут быть расположены симметрично относительно плоскости интерференции и соединены в'отклоняющую призму, причем грани выхода луча одиночных призм приближенно 25

расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости интерференции.

В двухступенчатом интерферометре грань, являющаяся плоскостью интерференции, и разделительные грани, 30 параллельные ей, удлинены в направлении к измерительному и эталонному ходам лучей, и на удлинениях этих граней, не полностью покрытых зеркальным слоем, расположены выводящие призмы, которые отклоняют и параллельно направляют световые пучки.

В предлагаемом устройстве достигается параллельный характер измерительного и эталонного ходов лучей в до двухступенчатых интерферометрах и симметрия между этими ходами лучей внутри расщепителя светового пучка, что обуславливает большую точность оснащенных такими интерферометрами 45 приборов, так как и в течение большого времени измерения оптическая длина пути в измерительном и эталонном ходах лучей внутри интерферометра остается постоянной, несмотря на имею- 50 щиеся изменения температуры. Кроме того, весь ход лучей интерферометра является нечувствительным к незначительным наклонениям интерферометра. Отдельные части интерферометра имеют 55 простую конструкцию..

На фиг. 1 изображен расщепитель светового пучка с цельной отклоняющей призмой; на фиг. 2 - то же, с составной отклоняющей призмой; на фиг. 3 - то же, с удлиненными граня ми.

Двухступенчатый интерферометр

(фиг.2), применяемый, в частности, для измерения длин и перемещений, содержит лазер в качестве источника

1 света, расщепитель 2 светового пучка с разделительной гранью, частично покрытой зеркальным слоем, служащей в качестве плоскости 3 интерференции для создания двух раздельных световых пучков 4 и 5, и рефлекторы 6 и 7, расположенные в ходе этих световых пучков 4 и 5. Так, в ходе светового пучка 4 расположен перемещаемый измерительный рефлектор 6, а в ходе светового пучка 5 неподвижный эталонный рефлектор 7, причем эти рефлекторы преимущественно выполнены в виде зеркальных трипель-призм. По обеим сторонам плоскости 3 интерференции в расщепителе

2 светового пучка предусмотрено по одной дополнительной разделительной грани 8 и 9, частично покрытой зеркальным слоем, которые параллельны плоскости 3 интерференции и симметричны относительно нее. Расщепитель 2 светового пучка на конце, обращенном к измерительному и эталонному рефлекторам 6 и 7, имеет поверхность 10 среза, на которой расположен цельный отклоняющий элемент (фиг.1) или отклоняющий элемент, состоящий из нескольких одиночных призм 11 и 12, юстируемых независимо одна от другой (фиг.2). Отклоняющий элемент 13 имеет оптически активные отражательные грани 14 и 15, которые с плоскостью 3 интерференции преимущественно составляют одинаковые углы. Эти углы рассчитываются так, что световые пучки 4 и 5 измерительного и эталонного ходов лучей параллельны один другому.

Возможность юстировки отражательных граней 14 и 15 в случае исполнения согласно фиг. 2 внутри определенных пределов обуславливается использовау нием для этого толщины слоя склейки между одиночными призмами 11 и 12 и между поверхностью среза 10 и одиночными призмами 11 и 12. Отклоняющий элемент 13 имеет грань 16 выхода луча, перпендикулярную плоскости 3 интерференции. В устройстве по фиг.2

I

1168800

грани 17 и 18 выхода луча и одиночных призм 11 и 12 предусмотрены так, чтобы они приближенно были расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости 3 интерференции.

Исполнение расщепителя 19 светового пучка двухступенчатого интерферометра согласно фиг. 3 является наиболее предпочтительным. Расщепитель 19 светового пучка составляется из двух плоскопараллельных пластинок 20 и 21, причем грани 22-24 в части, определительной для расщепителя светового пучка, частично покрыты зеркальным слоем. Грани 22-24 по направлению к измерительному и эталонному рефлекторам 6 и 7 удлинены, причем эти удлинения не полностью покрьггы зеркальным слоем. На удлинениях граней 22 и 24 находятся выводящие призмы 27 и 28, которые отклоняют и параллельно направляют световые пучки. Грань 23. представля-. ет собой плоскость интерференции, аналогичную представленной на фиг. 1 и 2.

Установка и симметрирование измерительного и эталонного ходов лучей внутри интерферометра (фиг. 3) достигаются путем взаимной юстировки выводящих призм 27 и 28, которые перемещают вдоль удлинений граней 22 и 24 и наклоняют при использовании толщины слоя склейки.

На основе исполнения устройства согласно фиг. 3 описывается функция двухступенчатого интерферометра, аналогичная функции устройств по фиг. 1 и 2. Коллимированный световой пучок от лазерного источни- .

ка 1 света через вводящую призму 29, расположенную на расщепителе 2 светового пучка (19 согла.сно фиг. 3 ), вводится в верхнюю часть расщепителя. Вводящая призма '29 предусмотрена для того, чтобы равнять направления падающего светового пучка и световых пучков 4 и 5, что является необходимым для некоторых целей измерения. Кроме того, световой пучок можно вводить в расщепитель 2 (19 согласно фиг.З) светового пучка и при помощи призмы 30. Введенный световой пучок проходит через расщепляющий слой грани 23 и разделяется на два световых пучка 4 и 5, представляющих собой измерительный и эталонный ходы лучей. Световые пучки 4 и 5 через выводящие призмы 27 и 28 выходят из интерферометра, измерительным 6 и эталонным 7 рефлекторами перемещаются в нижнюю часть расщепителя 2 светового пучка (19 согласно фиг. 3).и в расщепляющем слое грани 23, представляющей· 'собой плоскость интерференции, интерферируют. Оттуда частичные пучки, содержащие уже интерференционную информацию (согласно известному двухступенчатому принципу), через расщепляющие слои граней 22 и 23 и призмы 30 и 31 поступают на приемники 32 и

33 сигналов или в качестве отраженной световой составляющей от расщепляющих слоев граней 22 и 24 во второй , раз интерферируют в плоскости грани 23 и оттуда попадают на приемники

34 и 35 сигналов.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

1168800

Фиг. 2

Claims

1. ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР, предназначенный, в частности, для измерений длины, содержит источник света, расщепитель светового пучка с разделительной гранью, частично покрытой зеркальным слоем для создания двух раздельных световых пучков, измерительный рефлектор, расположенный в ходе первого светового пучка, и эталонный рефлектор, расположенный в ходе второго светового пучка, расщепитель· светового пучка

имеет по обеим сторонам грани, представляющей собой плоскость интерференции, по одной дополнительной разделительной грани, частично покрытой зеркальным слоем, причем эти грани расположены симметрично относительно плоскости интерференции,.отличающийся тем, что на конце расщепителя светового пучка, обращенном к измерительному и эталонному рефлекторам, расположен цельный . отклоняющий элемент или отклоняющий элемент, составленный из нескольких одиночных призм, юстируемых независимо одна от другой, отклоняющий элемент имеет оптически активные отражательные грани, которые параллельно направляют световые пучки и составляют с плоскостью интерференции оди- ^:наковые углы, и грань выхода луча, перпендикулярную плоскости интерференции .

1168800

2. Интерферометр по п.1, отличающийся тем, что расщепитель светового пучка на конце, обращенном к измерительному и эталонному рефлекторам, имеет поверхность среза, на которой расположен отклоняющий элемент и которая перпендикулярна плоскости интерференции.

3. Интерферометр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что одиночные призмы отклоняющего элемента расположены симметрично относительно плоскости интерференции и соединены

в отклоняющую призму, причем грани выхода луча одиночных дризм приближенно расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости интерференции.

4. Интерферометр по п.1, отличающийся тем, что грань,' явля ющаяся плоскостью интерференции, и разделительные грани, параллельные ей, удлинены в направлении к измерительному и эталонному ходам лучей^и на удлинениях этих граней, не полностью покрытых зеркальным слоем, расположены выводящие призмы, которые отклоняют и параллельно направляют световые пучки.

I