CS199479B1

CS199479B1 - Laser interferometer for measuring of unstationary refractive index changes

Info

Publication number: CS199479B1
Application number: CS678678A
Authority: CS
Inventors: Jiri Krsek
Original assignee: Jiri Krsek
Priority date: 1978-10-19
Filing date: 1978-10-19
Publication date: 1980-07-31

Description

LASEROVÝ INTERFEROMETR PRO MĚŘENÍ NESTACIONÁRNÍCH ZMĚN INDEXU LOMULASER INTERFEROMETER FOR MEASURING NON-STATIONARY CHANGES IN THE QUARTER INDEX

Vynález se týká laserového interferometru pro měření'nestacionárních změn ihdexu lomu v pracovním prostředí optické dráhy laserového interferometru se soustředěnými svazky paprsků.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a laser interferometer for measuring non-stationary changes of the refracted ihdex in the working environment of an optical path of a focused laser beam interferometer.

Změny, které vznikají na optické dráze, vyjádřené součinem geometrické délky a indexu lomu pracovního prostředí, mohou být způsobeny buď změnami geometrických veličin nebo při stabilním uspořádání prvků změnami indexu lomu pracovního prostředí.Changes occurring on the optical path, expressed as the product of the geometric length and the refractive index of the working environment, can be caused either by changes in geometric quantities or, in the stable arrangement of elements, by changes in the refractive index of the working environment.

V případě interferenčního měření malých posuvů bezdotykovým způsobem se používá oddělený interferometr s interferenčním děličem doplněným koncentrickým objektivem. Měrný svazek paprsků vystupujících z interferenčního děliče je spodní Částí koncentrického objektivu soustředěn na dostatečně odraznou plochu měřeného předmětu, zde se odráží a symetricky vrací přes horní část koncentrického objektivu opět do interferenčního děliče, kde nastává interference se svazkem paprsků srovnávacích. Odrazná ploška měřeného předmětu je umístěna uprostřed paprskového sedla tak, aby dynamické výchylky měřeného předmětu oscilovaly kolem této rovnovážné polohy. V tomto případě se měří velikost kmitů pohybujícího se tělesa při konstantním indexu lomu pracovního prostředí na optické dráze. 'In the case of interference measurements of small movements in a non-contact manner, a separate interferometer with an interference divider supplemented by a concentric lens is used. The specific beam of beams emanating from the interfering divider is concentrated by the lower part of the concentric objective on a sufficiently reflective surface of the measured object, where it is reflected and returned symmetrically through the upper part of the concentric objective again to the interfering divider where interfering with the comparative beam. The reflective surface of the object to be measured is located in the center of the beam seat so that the dynamic displacements of the object to be measured oscillate around this equilibrium position. In this case, the oscillation of the moving body is measured at a constant refractive index of the working environment on the optical path. '

Index lomu pracovního prostředí se v současné době měří pomocí interferenčního refraktometru (Mach-Zehnderův, jaminův, Rožděstvenského, Rayleighův apod.), které pracují v klasickém uspořádání se širokými svazky paprsků. Změny indexu lomu pracovního prostředí mohou být jen takové., aby vlivem zborcení vlnoplochy paprskového Bvazku nenastala deformace interferenčního pole nad přípustnou mez a tím i ztráta měřené informace. Turbulentní změny indexu lomu pracovního prostředí jsou dosud známými interferenčními refraktometry neměřitelné.The refractive index of the working environment is currently measured using an interference refractometer (Mach-Zehnder, Jamin, Rožděstvenský, Rayleigh, etc.), which work in a classical arrangement with wide beams of beams. The changes in the refractive index of the working environment can only be such that the distortion of the interference field beyond the permissible limit and thus the loss of the measured information does not occur due to the collapsing of the wavefront of the beam beam. Turbulent changes in the refractive index of the working environment are not measurable by known interference refractometers.

Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje laserový inferometr pro měření nestacionárních změn indexu lomu v pracovním prostředí optické dráhy laserového interferometru se soustředěnými svazky paprsků sestávající z odděleného interferenčního děliče, měrné kyvety a koncentrického objektivu, jehož podstatou vynálezu je to, že měrná kyveta je upevněna v místě paprskového sedla, přičemž souměrně k paprskovému sedlu je uspořádán zpětný odražeč a druhým koncentrickým objektivem a koutovým hranolem.These previous drawbacks are overcome by a laser inferometer for measuring non-stationary refractive index variations in the working environment of a focused beam laser beam interferometer consisting of a separate interference divider, a measuring cell and a concentric lens, which is based on the fact that the measuring cell is mounted wherein a back-reflector and a second concentric lens and corner prism are arranged symmetrically to the beam seat.

Hlavní předností vynálezu je, že umožňuje při stabilním uložení optických prvků laserového interferometru studovat a měřit v okolí paprskového sedla dynamické, změny indexu lomu pracovní látky i při turbulentním proudění.The main advantage of the invention is that it is possible to study and measure dynamic, changes in refractive index of the working substance even in turbulent flow, when the optical interferometer optical elements are stably mounted.

Vynález blíže objasní optické schéma na připojeném výkresu, kde je schematicky naznačeno uspořádání optických prvků a chod paprsků interferometrem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in greater detail in the accompanying drawing, in which the arrangement of optical elements and the beam path by an interferometer are schematically indicated.

Interferometr pro měření nestacionárních změn indexu lomu sestává z odděleného interferenčního děliče £, ke kterému je, ve směru optické osy £,_pmpaprsků měrných pevně připojen první koncentrický objektiv 2 tak, že jeho optická osa je rovnoběžné s osou £p_m» je posunuta o poloviční rozteč kolimovaných paprsků d. V průsečníku ohniskové roviny koncentrického objektivu 2 s optickou ο'βοαβτ^ je v miste paprskového sedla £ umístěna měrná kyveta £ P^ro kapalné nebo plynné látky. Zpětný odražeč £ s druhým koncentrickým objektivem £ a koutovým hranolem £ je symetricky uložen tak, aby druhý koncentrický objektiv £ měl optickou oau totožnou a optickou osou a i jeho ohnisková rovina byla totožné s ohniskovou rovinou j prvého končen- . trického objektivu 2. Koutový hranol £, uloženy symetricky okolo optické osy -ko ·)^β Pevně spojen s druhým koncentrickým objektivem £.The interferometer for measuring non-stationary refractive index variations consists of a separate interference divider £ to which the first concentric objective 2 is fixedly attached in the direction of the optical axis θ, _pm of the measuring beams so that its optical axis is parallel to the axis βp _m » half pitch collimated beam d. the intersection of the focal plane of the lens concentric with the optical ο'βοαβτ 2 ^ is located in the seat spoked sample cell disposed £ £ P ^r of liquid or gaseous substances. The retro-reflector 6 with the second concentric lens 8 and the corner prism 6 is symmetrically arranged so that the second concentric lens 8 has an optical o and an identical and optical axis and its focal plane is identical to the focal plane j of the first end. a Pediatric second lens Fillet £ prism, arranged symmetrically about the optical axis -co ·) ^β fixedly coupled to the second concentric lens £.

Turbulentní rychlé změny indexu lomu čirých kapalin a plynů umožňuje zachytit symetrický laserový interferometr se soustředěnými svazky, jehož optické uspořádání vychází z laserového interferometru pro bezdotykové měření dynamických posuvů. Měrný svazek kolimovaných laserových paprsků vystupujících z interferenčního paprskového děliče £ je spodní částí prvního koncentrického objektivu 2 soustředěn do paprskového sedla £ společné ohniskové roviny obou koncentrických objektivů 2 a £. Horní částí druhého symetricky umístěného koncentrického objektivu £ je svazek paprsků opět kolimován pro průchod koutovým hranolem £. Koutový hranol £ svazek paprsků odráží a posouvá tak, aby po dopadu na spodní část druhého koncentrického objektivu £ byl znovu soustředěn do paprskového sedla £ společné ohniskové roviny j obou končentrických objektivů'2 a 6 a mohl vyjít přea horní část prvního koncentrického objektivu 2 jako kolimovaný svazek do interferenčního děliče i, zde se sejít se srovnávacím svazkem paprsků a ve společném prostoru vytvořit interferenční pole pro vlastní měření. V okolí průsečíku obou paprskových sedel £, který se nachází ve společné ohniskové rovině | koncentrických objektivů 2, 6, jsou průřezy svazků velmi malé a proto, je možné tímto způsobem měřit turbulentní rychlé změny indexu lomu čirých kapalin a plynů. Pomocí tohoto interferometru byla měřena změna hustoty plazmy některých plynů.The turbulent rapid changes in the refractive index of clear liquids and gases make it possible to capture a symmetrical concentrated beam laser interferometer whose optical arrangement is based on a laser interferometer for contactless dynamic displacement measurement. A specific beam of collimated laser beams emanating from the interference beam splitter 6 is concentrated by the lower part of the first concentric lens 2 into the beam seat 6 of the common focal plane of both the concentric lenses 2 and 6. At the top of the second symmetrically positioned concentric lens 6, the beam is again collimated for passage through a corner prism 6. The corner prism 6 reflects and shifts the beam so that upon impact on the lower part of the second concentric lens 6 it is re-centered in the beam seat 6 of the common focal plane j of both the concentric lenses 2 and 6 and can come out above beam to the interfering divider i, here to meet with the comparative beam of beams and in the common space to create an interference field for the actual measurement. In the vicinity of the intersection of the two beam seats 6, which are located in the common focal plane of concentric lenses 2, 6, the cross sections of the beams are very small and therefore, it is possible in this way to measure the turbulent rapid changes in the refractive index of clear liquids and gases. The change in plasma density of some gases was measured with this interferometer.

Claims

Object of the invention

Laser interferometer for measuring non-stationary refractive index variations in the working environment of the optical path of a concentrated beam laser interferometer, consisting of a separate interference divider, a measuring cell and a concentric objective, characterized in that the measuring cell (4) is mounted at the beam seat (3) wherein a back-reflector (5) with a second concentric objective (6) and a corner prism (7) is arranged symmetrically to the beam seat (3).