PL211822B1 - Sposób wytwarzania obrazu interferencyjnego i interferometr optyczny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania obrazu interferencyjnego i interferometr optyczny, przeznaczony do pomiaru wielkości fizycznych mających wpływ na fazę i/lub amplitudę fali świetlnej.

Znane są ze stosowania interferometry optyczne, w których elementy optyczne są ustawione wzdłuż dwóch niewspółliniowych względem siebie osi, w przecięciu, których jest usytuowane zwierciadło światłodzielące. Zazwyczaj wzdłuż pierwszej osi ustawione są kolejno źródło światła filtry i/lub przesłony, zwierciadło światłodzielące i zwierciadło, zaś wzdłuż drugiej osi ma kolejno zwierciadło, zwierciadło światłodzielące i układ rejestrująco-analizujący.

Interferometr optyczny znany z opisu patentowego USA nr 6 229 614, wyposażony jest ponadto w filtr rozszczepiają cy i retroreflektory. Filtr rozszczepiający jest zamontowany ruchomo, korzystnie obrotowo lub przesuwnie, podczas gdy oba retroreflektory są nieruchome. Interferometr ten ma prostą konstrukcję, która cechuje się niewrażliwością na drgania pochodzące z otoczenia i doskonale nadaje się do przeprowadzania pomiarów mających na celu wyznaczenie zawartości określonego składnika w innej substancji.

Znany ze stosowania sposób wytwarzania obrazu interferencyjnego polega na tym, że wiązkę światła dzieli się na dwie wiązki, które poddaje się interferencji, w wyniku czego wytwarza się obraz prążków interferencyjnych.

Istota sposobu polega na tym, że wiązkę światła dzieli się na co najmniej trzy wiązki światła, które poddaje się interferencji, w wyniku czego wytwarza się sieć wirów optycznych.

Istota interferometru optycznego polega na tym, że wiązka światła jest kierowana przez pierwszą kostkę światłodzielącą, drugą kostkę światłodzielącą, pierwszy filtr oraz czwartą kostkę światłodzielącą do układu rejestrującego. Jednocześnie wiązka światła z pierwszej kostki światłodzielącej przez pierwszą przesłonę na pierwsze zwierciadło i dalej przez drugi filtr, trzecią kostkę światłodzielącą, drugie zwierciadło, trzecią przesłonę oraz czwartą kostkę światłodzielącą do układu rejestrującego, ponadto wiązka światła z drugiej kostki światłodzielącej przez drugą przesłonę trzecią kostkę światłodzielącą, drugie zwierciadło, trzecią przesłonę oraz czwartą kostkę światłodzielącą do układu rejestrującego. Układ rejestrujący ma na wejściu fotodetektor, który korzystnie stanowi kamera CCD, połączony z komputerem. Przesłony sterowane elektronicznie są połączone z komputerem.

Zaletą techniczną interferometru według wynalazku jest to, że dla celów pomiarowych wykorzystuje się regularną siatkę wirów optycznych. Siatka taka jest generowana przez układ trzech fal płaskich, interferometr ten stwarza również możliwość innej konfiguracje fal o znanej geometrii, takich jak np.: dwie fale płaskie i jedna sferyczna. Żaden ze znanych interferometrów optycznych nie wykorzystuje siatki wirów optycznych. Interferometr na wirach optycznych jest więc konstrukcją nową, posiadającą unikalne cechy, które dają możliwość prowadzenie precyzyjnych pomiarów przy użyciu prostego w konstrukcji przyrządu. Do takich unikalnych cech nowego interferometru należy jednoznacznie określona przez trzy interferujące fale, płaszczyzna w przypadku gdy fale nie są płaskie jest to powierzchnia, nazywana dalej płaszczyzną odpowiednio powierzchnią, interferometru na wirach optycznych. Inną cechą są jednoznacznie określone kąty w trójkącie wyznaczonym przez amplitudy trzech interferujących fal w punktach gdzie są wiry optyczne. W przypadku interferometrów dwuwiązkowy lub interferometrów o większej niż trzy liczbie interferujących wiązek świetlnych własności te nie są obecne lub przestają być jednoznacznie określone. Same wiry optyczne można traktować jako punkty, które są szczególnie wrażliwe na zmiany fazowe i amplitudowe w interferujących wiązkach. Pod wpływem takich niewielkich zmian, zaistniałych w wyniku przechodzenia lub odbicia wiązek od badanego przedmiotu, wiry optyczne zmieniają swoje położenia, lecz nie zmieniają swojego charakteru i są łatwe do wyśledzenia. Na podstawie zmiany położeń wirów w regularnej siatce można wiele powiedzieć o przyczynie stojącej za tą zmianą. Należy zaznaczyć, że chociaż w interferometrze na wirach optycznych zjawisko interferencji fal odgrywa istotną rolę, to przyrząd nie ma odpowiedników wśród innych interferometrów. Ze względu na możliwość budowy interferometru na wirach optycznych na bazie różnorodnych schematów optycznych dostosowanych do ściśle określonych wymogów pomiarowych możemy mówić o całkiem nowej rodzinie interferometrów.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, który przedstawia interferometr optyczny w ujęciu schematycznym.

Sposób wytwarzania obrazu interferencyjnego w interferometrze optycznym polega na tym, że wiązkę światła przy użyciu czterech kostek światłodzielących K1, K2, K3 i K4 dzieli się na trzy wiązki,

PL 211 822 B1 które poddaje się interferencji, w wyniku czego wytwarza się sieć wirów optycznych, którą rejestruje się kamerą CCD połączoną z komputerem PC.

Interferometr optyczny, w którym wiązka światła jest kierowana przez pierwszą kostkę światłodzielącą K1, drugą kostkę światłodzielącą K2, pierwszy filtr F1 oraz czwartą kostkę światłodzielącą K4 do układu rejestrującego, który na wejściu ma kamerę CCD połączoną z komputerem PC. Wiązka światła z pierwszej kostki światłodzielącej K1 przez pierwszą przesłonę P1 na pierwsze zwierciadło Z1 i dalej przez drugi filtr F2, trzecią kostkę światłodzielą c ą K3, drugie zwierciadło Z2, trzecią przesłonę P3, oraz czwartą kostkę światłodzielącą K4 do układu rejestrującego. Wiązka światła z drugiej kostki światłodzielącej K2 przez drugą przesłonę P2, trzecią kostkę światłodzielącą K3, drugie zwierciadło Z2, trzecią przesłonę P3 oraz czwartą kostkę światłodzielącą K4 do układu rejestrującego. Ponadto wszystkie przesłony P1, P2 i P3 są połączone z komputerem PC, który nimi steruje.

Claims (3)

1. Sposób wytwarzania obrazu interferencyjnego polega na tym, że wiązkę światła dzieli się na wiązki, które następnie poddaje się interferencji, znamienny tym, że wiązkę światła dzieli się na co najmniej trzy wiązki światła, które poddaje się interferencji, w wyniku czego wytwarza się sieć wirów optycznych.

2. Interferometr optyczny wyposażony w elementy światłodzielące i układ rejestrujący, który ma na wejściu fotodetektor połączony z komputerem, znamienny tym, że wiązka światła jest kierowana przez pierwszą kostkę światłodzielącą (K1), drugą kostkę światłodzielącą (K2), pierwszy filtr (F1) oraz czwartą kostkę światłodzielącą (K4) do układu rejestrującego, jednocześnie wiązka światła z pierwszej kostki światłodzielącej (K1) przez pierwszą przesłonę (P1) na pierwsze zwierciadło (Z1) i dalej przez drugi filtr (F2), trzecią kostkę światłodzielącą (K3), drugie zwierciadło (Z2), trzecią przesłonę (P3) oraz czwartą kostkę światłodzielącą (K4) do układu rejestrującego, ponadto wiązka światła z drugiej kostki światłodzielącej (K2) przez drugą przesłonę (P2) trzecią kostkę światłodzielącą (K3), drugie zwierciadło (Z2), trzecią przesłonę (P3), oraz czwartą kostkę światłodzielącą (K4) do układu rejestrującego.

3. Interferometr, według zastrz. 2, znamienny tym, że przesłony (P1, P2, P3) są połączone