CS237689B1 - Interferometr pro měření afokálních optických soustav - Google Patents

Abstract

Podstatou interferometru je, že v ose svazku paprsků, z laseru je uspořádán o rovinné zrcadlo a v úhlu 45 0 otočný sektorově navrstvený planparalelní zrcadlový paprskový dělič, za nímž v ose měrného a srovnávacího svazku jsou za sebou umístěny mikroobjektiv, kruhová clona, kolimační objektiv, za kterým jsou v úhlu 45 0 umístěny, pro každý ze svazků, rovinné zrcadlo nebo dělicí deska, za níž v ose sloučených svazků paprsků je umístěno pozorovací zařízení, případně záznamové zařízení. Vynález je určen k měření afokálních optických soustav, například laserových interferometrů.

Description

Vynález se týká zařízení pro interferenční měření aberačních vlastností, případně justáže afokálních optických soustav používaných pro transformaci laserových svazků paprsků a obecně použitelného i pro všechny teleskopické optické systémy.

Dosud se justáž a kontrola nastavení afokálních soustav prováděla autokolimační metodou pomocí optických kolimátorů na ostrost a kvalitu zobrazení záměrných obrazců, případně při transformaci laserového svazku paprsků se kontroloval tvar průřezu svazku paprsků ve stanovených vzdálenostech. Tyto metody však nedovolují jednoznačně určit velikost vlnové aberace a interferenční kontrola afokálních optických soustav jako celku, prováděná pomocí klasických interferometrů, je v autokolimačním uspořádání, například podle Twyman-Greena, pro justáž velmi náročná a také je zatížena chybou odražené deformované vlnoplochy. Dále se i pro všechny známé interferenční měřící metody při vlastním testování afokálních optických soustav podstatně snižuje kontrast pozorovaného interferenčního obrazu.

Tyto dosavadní nevýhody testování a justáže teleskopických optických soustav odstraňuje interferometr pro měření afokálních optických soustav, jehož podstatou je, že v ose svazku paprsků z laseru je uspořádáno rovinné zrcadlo a v úhlu 45° otočný sektorově navrstvený planparalelní zrcadlový paprskový dělič, za nímž v ose měrného a srovnávaného svazku jsou za sebou umístěny mikroobjektiv, kruhová clona a kolimační objektiv, za kterým jsou v úhlu 45° umístěny pro každý

237 689

- 3 ze svazku paprsků rovinné zrcadlo nebo dělicí deska, za níž v ose sloučených svazků paprsků je umístěno pozorovací zařízení, případně záznamové zařízení.

Hlavní výhodou interferometru podle vynálezu je, že umož ňuje přímé odečítáni vlnové aberace afokálních optických soustav, z výškově protilehlých vlnoploch přímé určení aditivní přístrojové funkce před i po každém měření, otočným sektorově navrstveným planparalelním zrcadlovým paprskovým děličem programovatelné nastavení optimálních světelných poměrů tak, aby byl docílen maximální kontrast interferenčního obrazce pro různé velikosti zvětšení afokálních soustav.

Vynález blíže objasní přiložené výkresy, kde na obr. 1 je schematicky naznačeno uspořádání optických prvků při určování aditivní přístrojové funkce a na obr. 2 optické uspořádání při vlastním měření afokální optické soustavy včetně schematicky zobrazených interferogramů.

Interferometr na obr. 1 sestává z plynového laseru £, v jehož ose svazku paprsků je pod úhlem 45° umístěno rovinné zrcadlo £ s plně odrazovou vrstvou 21. kolem osy 0^ otočného sektorově navrstveného zrcadlového paprskového děliče J v pořadí funkčních ploch s polopropustnou vrstvou 32, plně odraznou vrstvou li a nepovrstvenou části rovinné plochy 33. krátkoohniskového mikroobjektivu £, kruhové clony £ prostorové filtrace, kolimačního objektivu 6, rovinného zrcadla X s plně odraznou vrstvou li» úhlově nastavitelné dělicí desky 8 s polopropustnou vrstvou 81. pozorovaného zařízení X a záznamového zařízení 10. Aditivní přístrojová funkce je schematicky znázorněna na interferogramů 11. Na obr. 2 je sektorově navrstvený zrcadlový paprskový dělič X pootočen kolem osy 0^ tak, že je ve funkčním pořadí část nepovrstvené rovinné plochy 33. plně odrazná vrstva 31 a polopropustná vrstva 32 a do měrného svazku paprsků m je vložena afokální optická soustava 12. např. s krátkoohniskovou rozptylkou 121 a spojným dubletem 122. Velikost vlnové aberace afokální soustavy je schematicky znázorněna na interferogramů 11.

Z průhybu ůy_Q a rozteče y_Q interferenčních proužků

237 689 interferogramu 11 podle obr. 1 se vyhodnotí velikost aditivní přístrojové funkce dle vztahu W_Q = · λ e z průhybu fay a rozteče y interferenčních proužků interferogramu 11 podle’* obr. 2 se vyhodnotí vlastní vlnové aberace afokální optické soustavy dle vztahu

W = A2 . x - w₀ , kde λ značí vlnovou délku použitého světelného záření.

Z funkčního principu jednonásobného chodu paprsků afokální optickou soustavou je interferenční měření celkové vlnové aberace založeno na interferenci dvou výškově protilehlých kolimovaných svazků paprsků, přičemž do jednoho z nich je při vlastním měření vložena testovaná optická afokální soustava 12. Aby byly zachovány stejné intenzitní poměry na výstupu interferometru při kontrole přístrojové funkce i při vlastním měření, umožňuje programovatelně otočný sektorově povrstvený planparalelní zrcadlový paprskový dělič J intenzitní rovnováhu nebo amplitudové potlačení srovnávacího svazku paprsků £ a preferenci měrného svazku paprsků m, do kterého je vložena testovací afokální optická soustavaZ Z· průběhu aberace volného interferenčního pole se určí přístrojová aditivní funkce, která zatěžuje interferenční pole při vlastním měření afokálních optických soustav. Při dobré stabilitě interferometru je tato vlnová aberace konstantní a je ji možné při vyhodnocování vlastních interferogramů testovaných afokálních soustav odečíst a po každém vyjmutí měřených soustav znovu zkontrolovat.

Úzký svazek paprsků o poloměru základního modu w^, vycházející z plynového laseru J.,dopadá po odrazu na plně odrazné vrstvě 21 rovinného zrcadla 2 na otočný planparalelní zrcadlový paprskový dělič jehož přední plocha je sektorově navrstvena polopropustnou dielektrickou vrstvou 32 a zadní plocha děliče J je opatřena plnou odraznou vrstvou 31. Paprskový dělič J rozdělí svazek paprsků z laseru J_ vlivem odrazu na obou plochách buá na dva svazky m, £ o stejné intenzitě anebo programovatelně tak, aby podle zvětšení afokálních systémů byl preferován měrný svazek m a na výstupu interferometru

- 5 237 689 byla intenzitní rovnováha zaručující maximální kontrast interferenčního pole. Vzájemně rovnoběžné svazky paprsků, měrný svazek m a srovnávací svazek £, jsou soustředěny mikroobjektivem 4 do kruhové clony 5 umístěné v ohniskové rovině hlavního —- £ kolimačního objektivu <S, Z kolimačního objektivu-vycházejí oba kolimované svazky m, £ rovnoběžně s optickou osou Og, srovnávací svazek s. je odkloněn rovinným zrcadlem 2 do společného prostoru měrného svazku m, kde za dělicí deskou 8 dochází k interferenci a vytvoření interferenčního pole pro pozorování i záznam. Do energeticky zvýhodněného svazku paprsků se umístí kontrolovaná afokální optické soustava. Justáží měřené afokální optické soustavy a náklonem rovinného zrcadla i koncového systému interferometru se nastaví minimální vlnová aberace interferujících svazků ms paprsků nebo systém interferenčních proužků, z jejichž prohnutí lze po odečtení přístrojové aditivní aberační funkce vyhodnotit vlnovou aberaci měřené afokální optické soustavy.

Svým uspořádáním se dá popisovaný interferometr instalovat na optické lavici a při kontrole afokálních a jim podobných optických soustav dává velmi rychlé a dobré výsledky.

Vynález je určen k interferenčnímu měření afokálních optických soustav, například laserových interferometrů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Interferometr pro měření afokálních optických soustav, vyznačený tím, že v ose svazku paprsků z laseru (1) je uspořádáno rovinné zrcadlo (2) a v úhlu 45° otočný sektorově navrstvený planparalelní zrcadlový paprskový dělič (3), za nímž v ose měrného a srovnávacího svazku (m, s) jsou za sebou umístěny mikroobjektiv (4), kruhová clona (5), kolimační objektiv (6), za kterým jsou v úhlu 45° umístěny, pro každý ze svazku paprsků (m, s), rovinné zrcadlo (7) nebo dělicí deska (8), za níž v ose sloučených svazků paprsků (n^s) je umístěno pozorovací zařízení (9), případně záznamové zařízení (10).