PT1970666E - Interferómetro - Google Patents

Description

ΡΕ1970666 1 DESCRIÇÃO "INTERFEROMETRO" A presente invenção refere-se a um interferómetro, e a um método de interferometria, para a obtenção de uma medida da distância a um objecto. Em particular a invenção diz respeito à medição da variação relativa na distância entre dois corpos, os quais podem estar separados por uma distância longa (por exemplo > 1 km) , e para um interferómetro de laser heteródino para a medição de tal variação relativa na distância. A invenção tem particular aplicação na medição de deslocamento relativo entre os satélites que operem numa disposição de formação de vôo. É conhecida a utilização de um interferómetro de laser heteródino para a medição da distância entre os satélites. Um exemplo de um interferómetro heteródino conhecido para a medição do deslocamento entre dois satélites (Bl, B2) separados por uma distância d é mostrado na Figura 1. O interferómetro é alimentado por um feixe de laser que é a sobreposição de dois sub-feixes com frequências Vi, v2, e polarizações lineares cruzadas. 0 2 ΡΕ1970666 feixe de laser é gerado por uma fonte de laser de frequência única 2 em combinação com um deslocalizador de frequência 4 e óptica de polarização (placa de meia onda 6, divisor de feixe de polarização 8, como mostrado na Figura 1. Uma outra forma de gerar um tal feixe é pela utilização de uma adequada fonte de laser de duas frequências.

No exemplo mostrado na Figura 1, um divisor de feixe (BS) 10 extrai uma pequena parte dos dois sub-feixes e um polarizador 12 selecciona os componentes a 45° dos dois sub-feixes, os quais sendo paralelos podem eventualmente interferirem-se. Um detector de referência 14 mede a potência do sinal de interferência (referência) composto dos interferentes componentes a 45° dos dois feixes e tendo uma frequência vDR = |vl-v2|, e uma dada fase que depende do caminho óptico seguido separadamente pelos dois sub-feixes a partir do deslocalizador de frequência 4 para o divisor de feixe de polarização 8.

Os dois sub-feixes são então novamente separados por um divisor de feixe de polarização (PBS 16) adicional. 0 sub-feixe com frequência v2 (feixe de referência) é enviado directamente no sentido dum detector 18. O sub-feixe com frequência vl (feixe de medição) percorre o caminho entre os retro-reflectores 20 22, colocados respectivamente sobre os satélites Bl e B2, antes que ele chegue ao detector 18 onde interfere com feixe de referência. O sinal de interferência no detector 18 tem novamente uma frequência vDR = |vl-v2| e uma fase 3 ΡΕ1970666 proporcional à diferença de caminho entre o feixe de referência e o feixe de medição. Quando muda o comprimento do caminho entre os retro-refletores 20 22 a fase do sinal de interferência muda no que respeita à fase do feixe de referência e este muda de acordo com o deslocamento entre os dois satélites. A fase do sinal de interferência no detector 18, medida em comparação com a fase do sinal de interferência no detector 14, fornece a informação relativa a qualquer variação na distância entre os dois satélites.

Os interferómetros heteródinos conhecidos, tais como o acima descrito, que são usados para medir deslocamentos de elevada resolução (no nivel de nanómetro) entre dois satélites, experimentam um qrande problema quando a distância entre os satélites se torna tão grande (como por exemplo, no caso de satélites que voam em distâncias > ~1 Km) que a potência de reflexão do feixe de medição de retorno a partir do satélite B2 é muito menor do que a parte do feixe de medição que escapa através da PBS 16 e atinge directamente o detector 18.

Na verdade, embora em teoria, o PBS 16 deva direccionar-se no sentido do retro-reflector 22 que fazem parte do segundo corpo M2 a totalidade do sub-feixe com frequência vl, na prática (por causa das limitações físicas que afectam todos os divisores de feixe de polarização) ele permite que uma fracção deste feixe passe em linha recta directamente para o detector 18. Num muito bom divisor de feixe de polarização a fracção do feixe assim permitida a 4 ΡΕ1970666 passar através do detector 18, sem que seja direccionada para o retro-reflector 22, é de cerca de 1:1000. Portanto, a situação representada na Figura 2 ocorre no detector 18. A fracção (s) do feixe de medição que atinge directamente o detector 18, sem passar primeiro para o segundo corpo B2 e ser reflectida de retorno para o detector 18, é muito maior do que a fracção (m) do feixe de medição que alcança o detector 18 depois de ser reflectida a partir do segundo corpo B2. A presença desta muito grande observação de batimento local (uma sinusoide com frequência de |vl-v2| que não comporta qualquer informação sobre a variação da distância inter-satélite) no detector 18 decorrente a partir da fracção 5 do feixe de medição torna crítica a extracção do actual sinal do interferómetro (a fase muito menor da observação de batimento entre o feixe reflectido e o feixe de referência) sem a introdução de distorções na sua forma. Para além disso, a presença da fracção (s) do feixe de medição que atinge directamente o detector 18 introduz uma grande quantidade de potência óptica para o detector 18, aumenta o ruído de disparo e diminui consequentemente a relação sinal-ruído.

Num sistema alternativo conhecido de interferómetro heteródino para a medição do deslocamento de dois satélites separados por uma longa distância é utilizada uma técnica de repetidor ("transponder") óptico. Num tal sistema, é colocado um segundo laser sobre o segundo satélite e está bloqueado em fase para o feixe de laser recebido do primeiro satélite. O feixe do segundo 5 ΡΕ1970666 laser é então enviado de retorno para o primeiro satélite e sobreposto sobre o feixe de referência no detector (correspondente ao detector 18 da Figura 1) , o qual é tipicamente da forma de um fotodiodo. A potência do feixe de medição ao atingir o segundo satélite é efectivamente amplificada antes de ser enviada de retorno para o primeiro satélite, em vez de vir a ser meramente reflectida. Assim, a potência do feixe recebido pelo detector no primeiro satélite, pela correcta definição da amplificação, é aumentada e pode exceder a potência do feixe de espúrio que escapa através da PBS. Tal sistema é particularmente bem adequado para a situação em que a distância de satélite é muito longa (>100 a 1000 km), mas também é complexo uma vez que requer dois lasers a trabalharem simultaneamente e bloqueados em fase um com o outro. Como uma alternativa, para distâncias <100 Km, é desejável um sistema mais simples. É um objectivo da presente invenção proporcionar um melhorado, ou pelo menos uma alternativa, de interferómetro para a medição da distância a um objecto. Em particular, é um objectivo da presente invenção proporcionar um interferómetro de laser heteródino para medir o deslocamento relativo entre dois corpos separados por uma distância (por exemplo > 1 km) , ou por exemplo, quando o feixe laser de medição enviado a partir do primeiro corpo para o segundo corpo e reflectido ou de outra forma retornado do segundo corpo para o primeiro corpo é mais fraco do que a fracção de espúrio do feixe de 6 ΡΕ1970666 laser de medição que escapa através de um divisor de feixe de polarização no primeiro corpo.

Num primeiro aspecto da invenção é proporcionado um interferómetro para determinar uma medida da distância a um objecto, que dispõe de: - i) meio para fornecer um feixe de medição; ii) meio para direccionar pelo menos uma parte do feixe de medição no sentido do objecto; iii) um receptor para a recepção de um feixe de resposta a partir do objecto como resposta pelo menos, a parte do feixe de medição e para passar o feixe de resposta a um detector de modo a fazer parte de um sinal de interferência no detector, e iv) meio de processamento para determinar uma medida da distância ao objecto, na dependência sobre o sinal de interferência, caracterizado pelo facto de o interferómetro ainda dispor de meio para interromper o feixe de medição, e o meios de controlo como definidos aqui e em baixo.

De preferência, a medida da distância é a variação relativa na distância ao objecto.

No contexto da presente invenção, a interrupção de um sinal ou de um feixe significa que, para fornecer pelo menos uma parte de tempo, referido como um intervalo de interrupção, está alterada uma característica do sinal ou do feixe. A alteração na caracteristica do sinal pode ser uma redução da amplitude. No caso em que o feixe de medição é um sinal oscilante com uma amplitude e uma frequência características, pode ser a amplitude do sinal 7 ΡΕ1970666 oscilante na frequência caracteristica que seja reduzida durante o intervalo de interrupção. A amplitude do sinal pode ser reduzida substancialmente para zero durante o intervalo de interrupção.

De preferência a interrupção de um sinal ocorre por meio da supressão do sinal durante o intervalo de interrupção. De preferência, o interferómetro é estruturado de tal modo que em funcionamento é fornecido um feixe de medição pelo meio que fornece a medição e é subsequentemente interrompida pelo meio de interrupção. Nesse caso, o meio de interrupção pode interrromper o feixe de medição através da realização de uma operação no feixe de medição, tal como seja a filtragem ou a comutação do feixe de medição.

Alternativamente, o meio de interrupção pode fazer parte, ou afectar a operação, do meio de fornecimento, de tal modo que em funcionamento o meio de fornecimento fornece um feixe de medição interrompido. Nesse caso, o meio de interrupção pode interrromper o feixe de medição por operação de interrupção do meio de fornecimento.

De preferência, o feixe de resposta é uma reflexão do feixe de medição. 0 feixe de medição e o feixe de resposta são tipicamente feixes de radiação electromagnética. De ΡΕ1970666 preferência, o feixe de medição e o feixe de referência são feixes de luz na gama visível de frequências. 0 feixe de medição e o feixe de referência fornecidos pelo meio de fornecimento em funcionamento podem compreender uma série de impulsos ou podem ser contínuos.

Ao proporcionar um meio de interrupção, pode ser fornecido um maior controlo sobre o feixe de resposta, bem como sobre o feixe de medição bem como, em geral, uma interrupção no feixe de medição vai produzir uma correspondente interrupção no feixe de resposta (por exemplo, se o feixe de resposta for a reflexão do feixe de medição a partir do objecto).

Na situação em que exista um sinal de ruído ou que ocorra outro sinal estranho em modo intermitente no detector, o meio de interrupção pode ser operacionalizado de modo a que pelo menos parte de um intervalo de não-interrupção do feixe de resposta no detector coincida no tempo em que o ruído ou outro sinal estranho não esteja presente no detector. A utilização do meio de interrupção é particularmente vantajosa na situação em que o ruído ou outro sinal estranho compreenda uma parte do feixe de medição propriamente dito, ou seja derivado a partir do feixe de medição, ou a partir do funcionamento do meio para o fornecimento do feixe de medição. Nesse caso, como o momento da chegada de um ruído ou de outro sinal estranho e 9 ΡΕ1970666 o momento da chegada do feixe de resposta estão ligados e são ambos dependentes do funcionamento do meio de medição e do meio de interrupção, o funcionamento apropriado do meio de interrupção pode proporcionar uma maneira particularmente eficaz de que pelo menos parte de um intervalo de não-interrupção do feixe de resposta no detector coincida com um momento em que o ruido ou outro sinal estranho não esteja presente, ou seja reduzido, no detector. 0 ruido ou outro sinal estranho pode compreender uma parte do feixe de medição que tenha sido passada para o detector, sem primeiro ter sido direccionada para o objecto, e então em funcionamento uma tal parte do feixe de medição pode fazer parte do sinal de interferência no detector. Nesse caso, o meio de interrupção pode ser operável para assegurar que um intervalo de não-interrupção no detector do feixe de resposta se sobrepõe pelo menos parcialmente com um intervalo de interrupção no detector daquela parte de interferência do feixe de medição.

Assim, pode ser assegurado que exista pelo menos um intervalo de tempo, no momento de tempo em que uma parte ininterrupta do feixe de resposta e uma parte interrompida do feixe de medição cada uma a fazer parte do sinal de interferência. Numa medição feita pelo detector, o efeito da parte de interferência do feixe de medição pode assim ser reduzido ou eliminado. 10 ΡΕ1970666

De preferência, o intervalo de interrupção no detector do feixe de resposta coincide com o intervalo de não-interrupção no detector da parte de interferência do feixe de medição. De preferência, o intervalo de não-interrupção no detector do feixe de resposta coincide com o intervalo de interrupção no detector da parte de interferência do feixe de medição. A parte de interferência do feixe de medição pode ter escapado através de um componente do meio de direccionamento, por exemplo um divisor de feixe, e pode ser referido como um feixe de medição de fugas. 0 meio para fornecimento de um feixe de medição pode compreender uma fonte de laser, o meio de direccionamento pode compreender uma estrutura de componentes ópticos, o meio de processamento pode compreender um processador, e o meio de interrupção pode compreender um circuito de controlo. O meio de interrupção pode ser configurado para interromper o feixe de medição num ciclo periódico. De preferência, cada intervalo de interrupção assume metade do respectivo ciclo de interrupção periódico, e cada intervalo de não-interrupção assume a outra metade do respectivo ciclo de interrupção periódico. O interferómetro dispõe de meio de controlo para controlar a interrupção do feixe de medição na dependência 11 ΡΕ1970666 sobre a distância ao objecto. 0 tempo de chegada do feixe de resposta no detector geralmente depende da distância ao objecto, e assim, por controlo do tempo de interrupção do feixe de medição na dependência sobre a distância ao objecto é fornecida uma forma eficiente de controlar o tempo de presença do feixe de resposta no detector. 0 meio de controlo é configurado para controlar o período (T) do ciclo de interrupção de modo a ser substancialmente igual a 2.Tf/(l+2N), onde Th é o tempo de ida e volta constituído pelo tempo necessário para que o feixe de medição viaje a partir do interferómetro para o objecto adicionado com o tempo necessário para que o feixe de resposta viaje a partir do objecto para o interferómetro e N é um número inteiro qualquer, N = 0, 1, 2, ... , com base no entendimento de que a distância percorrida pela parte de interferência do feixe de medição dentro do interferómetro é insignificante comparada com a distância entre o interferómetro e o objecto. Assim, pode ser assegurado que substancialmente o feixe de resposta e uma parte do feixe de medição que passa para o detector sem passar primeiro para o objecto não se sobrepõem no detector.

No caso em que a distância percorrida pelo feixe de medição de interferência não seja negligenciável, o tempo de ida e volta Th pode ser considerado como o tempo tomado para o feixe de medição/feixe de resposta para viajar ao longo da diferença de comprimento do caminho entre o caminho percorrido pelo feixe de medição/feixe de 12 ΡΕ1970666 resposta para alcançar o detector e o caminho percorrido pelo feixe de medição de interferência para alcançar o detector.

De preferência, no contexto do período (T) do ciclo de interrupção, o termo substancialmente igual significa dentro do limite de 10% do valor nominal. O período T pode ser igual a 2.Tf/(l+2N).

De preferência, N = 0 e, portanto, o meio de controlo é estruturado de modo a controlar o período (T) do ciclo de interrupção a ser substancialmente igual ao dobro do Th total do tempo necessário para que o feixe de medição viaje a partir do interferómetro para o objecto e o tempo necessário para que o feixe de resposta viaje a partir do objecto para o interferómetro.

De preferência, o detector é configurado para fornecer um sinal de medição representativo do sinal de interferência e o meio de processamento é configurado para usar o sinal de medição na determinação da medida da distância ao objecto.

De preferência, o interferómetro dispõe ainda de meio para pelo menos manter uma característica do sinal de medição durante um intervalo de interrupção do feixe de resposta no detector. De preferência pelo menos a característica própria é uma característica do sinal de medição que pertence a um momento de tempo fora de um 13 ΡΕ1970666 intervalo de interrupção do feixe de resposta no detector. De preferência, o meio de manutenção é estruturado para manter que o sinal de medição seja substancialmente o mesmo que o sinal de medição obtido num momento de tempo fora de um intervalo de interrupção do feixe de resposta no detector. 0 meio de manutenção pode dispor de um arranjo de lacete com bloqueio de fase incluindo um oscilador controlado por tensão. 0 interferómetro pode ainda dispor de: i) um detector adicional; e ii) meio para direccionar uma parte do feixe de medição para o detector adicional para formar um sinal de interferência adicional, em que o detector adicional está configurado para fornecer um sinal de referência representativo do sinal de interferência; e o interferómetro dispõe para além disso de meio de manutenção adicional para pelo menos a manutenção de uma caracteristica própria do sinal de referência durante um intervalo de interrupção do feixe de medição no detector adicional.

De preferência pelo menos a caracteristica própria é uma caracteristica do sinal de referência pertencente à duração de um intervalo de não-interrupção do feixe de medição no detector adicional. De preferência, o meio de manutenção adicional é arranjado para a manutenção do sinal de referência a ser substancialmente o mesmo que o 14 ΡΕ1970666 sinal de referência pertencente à duração de um intervalo de não-interrupção do feixe de medição no detector adicional. 0 meio de manutenção adicional pode dispor de um arranjo de lacete com bloqueio de fase incluindo um adicional oscilador controlado por tensão.

De preferência, o interferómetro dispõe de meio para proporcionar um feixe de referência, e meio para direccionar o feixe de referência para o detector de modo a fazer parte do sinal de interferência. De preferência, o interferómetro dispõe ainda de meio para direccionar uma parte do feixe de referência para o detector adicional para fazer parte do sinal de interferência adicional. 0 meio para proporcionar um feixe de referência e o meio para proporcionar um feixe de medição podem ser os mesmos, ou podem ter componentes em comum. Em particular, a mesma fonte de laser pode ser utilizada em ambos o meio para proporcionar um feixe de referência e o meio para o fornecimento de um feixe de medição.

De preferência, o meio de processamento é configurado para determinar a medida da distância a partir da diferença entre a fase do sinal de interferência e a fase do sinal de interferência adicional. De preferência, a diferença entre a fase do sinal de interferência e a fase do sinal de interferência adicional é a diferença entre a 15 ΡΕ1970666 fase do sinal de interferência pertencente a um período de não-interrupção do feixe de resposta no detector e a fase do sinal de interferência adicional pertencente a um período de não-interrupção do feixe de medição no detector adicional.

De preferência, o meio de processamento é configurado para determinar a medida da distância ao objecto através do processamento em conjunto do sinal de medição e do sinal de referência.

Como mencionado acima, a medida da distância determinada por interferómetro pode ser a variação relativa na distância ao objecto. Alternativamente ou adicionalmente a medida da distância pode ser a distância absoluta ao obj ecto. A fim de determinar a distância absoluta ao objecto, o interferómetro pode ainda dispor de meio para medir o tempo de voo de uma parte do feixe de medição a partir do interferómetro para o objecto e da parte correspondente do feixe de resposta do objecto para o interferómetro. 0 meio de interrupção pode ser operável para assegurar que o feixe de medição disponha de pelo menos um impulso, e o meio para medir o tempo de voo pode ser configurado para medir o tempo de voo de pelo menos do impulso específico a partir do interferómetro para o 16 ΡΕ1970666 objecto e pelo menos, do correspondente impulso especifico de resposta, a partir do objecto para o interferómetro. A distância absoluta para o objecto pode então ser calculada a partir do tempo de voo. 0 tempo de voo medido e/ou a distância absoluta calculada assim obtido pode ser utilizado pelo meio de controlo para determinar um adequado valor do período (T) do ciclo de interrupção, a fim de medir uma variação subsequente da distância ao objecto.

De preferência pelo menos um dos meios para fornecer o feixe de medição e os meios para fornecer o feixe de referência compreendem um laser. 0 feixe de medição e o feixe de referência de preferência cada um dispõe de um sinal de laser que tem uma frequência na gama de 100 THz a 1000 THz.

Os meios para fornecerem o feixe de medição e os meios para fornecerem o feixe de referência são, de preferência configurados para fornecerem o feixe de medição que tem uma primeira frequência e o feixe de referência que tem uma segunda frequência diferente da primeira frequência.

De preferência, a frequência do feixe de medição e a frequência do feixe de referência diferem entre os 10 MHz e os 100MHz. 17 ΡΕ1970666 O meio para direccionamento pode dispor de um divisor de feixe. 0 objecto pode ser um satélite. 0 interferómetro pode fazer parte de um outro objecto, por exemplo um satélite adicional.

De preferência, o feixe de resposta compreende uma reflexão do feixe de medição pelo objecto, e de preferência o objecto inclui meios de reflexão para reflectir o feixe de medição. A distância ao objecto pode ser inferior ou igual a 150 km, de preferência inferior ou igual a 100 km, e mais preferencialmente inferior ou igual a 50 km. A distância ao objecto pode ser maior do que ou igual a 100 m, de preferência superior ou igual a 1 km, e mais preferencialmente maior do que ou igual a 10 km. De preferência, a distância até ao objecto está entre 1 km e os 100 km.

Ainda num aspecto independente da invenção é proporcionado um método de determinação de uma medida da distância a um objecto, compreendendo: i) o fornecimento de um feixe de medição; ii) o direccionamento de pelo menos uma parte do feixe de medição no sentido do objecto; iii) a recepção de um feixe de resposta a partir do objecto como resposta pelo menos a uma parte do feixe de medição e a passagem do feixe de resposta para um detector de modo a fazer parte de um sinal de interferência no detector, e iv) a determinação de uma medida da distância ao objecto, na 18 ΡΕ1970666 dependência sobre o sinal de interferência no detector, caracterizado pelo facto de o método compreender ainda a interrupção do feixe de medição.

Ainda num outro aspecto, a invenção proporciona o ligar/desligar da modulação no dominio do tempo de um feixe de laser de medição (enviado para um corpo distante), com um período de modulação no domínio do tempo o qual é uma função da separação dos corpos, de um tal modo a evitar a presença simultânea do feixe de medição de retorno e uma fracção de espúrio do feixe de referência sobre um detector de interferómetro. Assim o sinal de interferómetro é também intermitente. Portanto, numa metade do período de modulação no domínio do tempo na qual o feixe de medição não está presente no detector de interferómetro, a informação sobre o deslocamento relativo dos dois corpos pode ser recuperada a partir de um oscilador local o qual é mantido com fase bloqueada para o sinal de interferómetro quando o feixe de medição está presente no detector. Um interferómetro heteródino que utilize este esquema de modulação no domínio do tempo é também imune a distorção do sinal de batimento produzido pelas misturas de polarização. A utilização de um oscilador local com fase bloqueada para o sinal de interferómetro (quando está presente) pode manter o controlo do deslocamento relativo dos dois corpos se um sinal de interferómetro não estiver presente por causa da falta do feixe de medição de retorno para o detector de interferómetro. 0 ligar/desligar da modulação no domínio do tempo do feixe de laser de medição permite também que seja 19 ΡΕ1970666 obtida a informação sobre a distância absoluta entre os dois corpos, a partir da medição do tempo de ida e volta de voo dos impulsos de modulação. Aquela informação que diz respeito à distância absoluta (para além de ser uma saída adicional do sistema de metrologia) pode ser utilizada por sua vez para ajustar o período de modulação no domínio do tempo do feixe de laser de medição como uma função da separação dos corpos.

Qualquer característica num aspecto específico da invenção pode ser aplicada a outros aspectos da invenção, em qualquer combinação adequada. Em particular, as características dos aparelhos podem ser aplicadas às características do método e vice-versa.

Os modelos de realização da invenção serão agora descritos, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos nos quais: A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um conhecido sistema de interferómetro heteródino; A Figura 2a é uma ilustração esquemática de uma parte do sistema de interferómetro heteródino da Figura 1, mostrando esquematicamente o caminho seguido pelos feixes de medição e de referência; A Figura 2b é um gráfico da amplitude em função da frequência, ilustrando as amplitudes relativas e as 20 ΡΕ1970666 frequências das sobreposições do feixe de referência r, do feixe reflectido m, e aquela parte do feixe de medição transmitida em modo espúrio através do divisor de feixe de polarização s. A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de interferómetro de acordo com o modelo de realização preferido; A Figura 4 é um diagrama de temporização, que ilustra um modo preferido de funcionamento do sistema de interferómetro da Figura 3.

Um sistema de interferómetro heteródino de acordo com o modelo de realização preferido é mostrado na Figura 3. Todos os componentes do sistema estão localizados sobre um primeiro satélite, com a excepção de um retro-reflector, o qual está localizado num segundo satélite, tal como descrito em baixo com mais detalhe. O sistema é operável para medir o deslocamento relativo do segundo satélite a partir do primeiro satélite. 0 sistema inclui uma fonte de laser 30 alinhada com um deslocalizador de frequência 32, um dispositivo de modulação de amplitude 34 e as ópticas de acoplamento 36. As ópticas de acoplamento 36 estão ligadas às ópticas de colimação 38 através de fibra óptica com manutenção de polarização 40. A saída das ópticas de colimação 38 está alinhada com um divisor de feixe de polarização 42 através de um polarizador linear 43. 21 ΡΕ1970666

Um dispositivo de controlo e processamento (não mostrado) está ligado ao dispositivo de modulação de amplitude 34 através do amplificador 44, e é configurado para controlar a operação do dispositivo de modulação de amplitude 34. O deslocalizador de frequência 32 também está alinhada com um espelho 46 disposto para direccionar uma parte do feixe de laser com origem na fonte de laser 30 para acoplar as ópticas 48. As ópticas de acoplamento 48 estão ligadas às ópticas de colimação 50 através de uma fibra óptica com manutenção de polarização 52. A saida das ópticas de colimação 50 também está alinhada com o acima mencionado divisor de feixe de polarização 42, através de um polarizador linear 51, numa direcção ortogonal ao alinhamento das ópticas de colimação 38. O divisor de feixe de polarização 42 é disposto de modo que a radiação que entra proveniente das ópticas de colimação 38 ou a partir das ópticas de colimação 50 é direccionado, sobre a dependência da sua polarização, quer para um divisor de feixe de polarização adicional 54, ou para um detector de referência 56 através de um polarizador linear 58.

Uma saida do detector de referência 56 está ligada, através de um filtro passa-banda, ao dispositivo de controlo e de processamento 15 (não mostrado) e também a uma entrada do circuito de lacete de fase bloqueada 70, o 22 ΡΕ1970666 qual inclui um oscilador controlado por tensão 71. 0 divisor de feixe de polarização adicional 54 é estruturado de modo que a radiação que chega a partir do divisor de feixe de polarização 42 é direccionado, na dependência sobre a sua polarização, quer para um detector 72 através de um polarizador linear 74 ou para um retro-reflector 76 localizado no segundo satélite através uma placa de quarto de onda 78. 0 divisor de feixe de polarização adicional 54 é também estruturado de modo que a radiação reflectida de retorno a partir do retro-reflector 76 através da placa de quarto de onda 78 passa através do divisor de feixe de polarização adicional 54 para um retro-reflector adicional 80 através de uma placa de quarto de onda adicional 82. Por sua vez, a radiação reflectida de retorno a partir daquele retro-reflector adicional 80 para o divisor de feixe de polarização adicional 54 é direccionado pelo divisor de feixe de polarização adicional 54 para o detector 72 através do polarizador linear 74.

Uma saída do detector 72 está ligada através de um filtro passa-banda para o dispositivo de controlo e processamento (não mostrado) e também está ligada a uma entrada do circuito de lacete de fase bloqueada adicional 90, que inclui um oscilador controlado por tensão 92. A saída do circuito de lacete de fase bloqueada 23 ΡΕ1970666 70 e a saída circuito de lacete de fase bloqueada adicional 90 são ambas ligadas a um detector de duas fases 94. A saída do circuito de lacete de fase bloqueada 70 e a saída do circuito de lacete de fase bloqueada adicional são ambas também ligadas a um detector de duas fases adicional 96. A saída do circuito de lacete de fase bloqueada está ligada ao detector de duas fases adicional 96 através de um deslocalizador de fase 98, o qual está estruturado para introduzir um atraso de fase de 90°. A saída do detector de duas fases 94 e a saída do detector de duas fases adicional 96 são, cada uma delas ligadas a uma entrada respectiva de um comparador de fase 100. A saída do comparador de fase 100 é ligada ao dispositivo de controlo e de processamento (não mostrado). 0 dispositivo de controlo e de processamento é configurado para realizar um procedimento de linearização para linearizar a saida do comparador de fase 100. A saida linearizada é utilizada pelo dispositivo de controlo e de processamento para determinar o deslocamento relativo dos primeiro e segundo satélites. 0 dispositivo de controlo e de processamento é também configurado para realizar os procedimentos de diferenciação para determinar a velocidade relativa e aceleração relativa dos primeiro e segundo satélites. 0 interferómetro heteródino está configurado para medir a variação relativa na distância entre os reflectores 24 ΡΕ1970666 76 80 (colocados sobre os primeiro e segundo satélites, respectivamente, ou em geral, em quaisquer dois corpos distintos, em variantes do modelo da realização preferida), e também para medir a distância absoluta entre os retro-reflectores 76 80. O modo preferido de operação do interferómetro vai ser agora descrito.

Em operação, a fonte de laser 30 emite um feixe com uma frequência vl e com um estado de polarização linear (neste caso uma polarização vertical). 0 deslocalizador de frequência 32 opera sobre o feixe recebido a partir da fonte de laser 30 para ambos produzirem um feixe de ordem zero com uma frequência sem alteração e um feixe difractado com frequência v2 = vl, ± vm.

Deve notar-se que, para maior clareza, na Figura 3 as polarizações relativas da radiação laser em vários pontos do sistema são indicadas pelos símbolos ··· (indicando polarização vertical), | | | (indicando a polarização horizontal) ou /// (indicando uma polarização a 45°, entre a polarização horizontal e a vertical), e que a direcção da radiação é indicada por setas nos vários pontos. Por exemplo, pode ser visto que a polarização vertical do feixe emitido pela fonte de laser 30 é indicado pelo símbolo ··· na saída para a fonte de laser 30, e que aquele feixe está a passar no sentido do deslocalizador de frequência 32. 0 feixe de ordem zero emitido pelo deslocalizador 25 ΡΕ1970666 de frequência 32 é o feixe de medição. 0 feixe difractado emitido pelo deslocalizador de frequência 32 com frequência v2 = vl, ± v, é o feixe de referência.

Os dois feixes linearmente polarizados (o feixe de medição e o feixe de referência) são trazidos separadamente para o sistema óptico de interferómetro (constituído pelos divisores de feixes de polarização 42 54, os polarizadores lineares 43 51 58 74, e as placas de quarto de onda 78 82) por meio de duas fibras com manutenção de polarização 40 52, dotadas em cada extremidade com ópticas de acoplamento 36 48 ou ópticas de colimação 38 50.

Considerando o caminho do feixe de medição para o sistema óptico de interferómetro mais em detalhe, o feixe de medição é encaminhado para o divisor de feixe de polarização 42 do sistema óptico de interferómetro através do dispositivo de modulação de amplitude 34, da óptica de acoplamento 36, da óptica de colimação 38, da fibra óptica com manutenção de polarização 40, e do polarizador linear 43. 0 funcionamento do dispositivo de modulação de amplitude 34, o qual está localizado entre a fonte de laser 30 e o sistema óptico de interferómetro, como descrito acima, permite a interrupção periódica do feixe de medição. O dispositivo de modulação de amplitude 34 é constituído por uma placa de onda electro-óptica de tensão variável a 26 ΡΕ1970666 qual, em funcionamento, por meio de rotação de polarização de 90° (a partir da vertical para a horizontal) do feixe de medição sob uma dada tensão aplicada. A dada tensão aplicada é aplicada periodicamente no dispositivo de modulação de amplitude 34 sob o controlo do meio de controlo e de processamento, de modo que a polarização do feixe de medição deixa que as amplitudes dos moduladores 34 alternem periodicamente entre uma polarização horizontal e uma polarização vertical. Após o feixe de medição atingir o polarizador linear 43, não podem passar através dele aquelas partes do feixe de medição com uma polarização horizontal introduzida pelo dispositivo de modulação de amplitude 34, enquanto que através dele podem passar aquelas partes do feixe de medição com uma polarização vertical, que não sofreram alteração pelo dispositivo de modulação de amplitude. Assim, ao sair do polarizador linear 43, numa forma de ligar-desligar, o feixe de medição é modulado no domínio do tempo com o feixe de medição a ser substancialmente zero durante os tempos de corte.

Considerando em mais detalhe o caminho do feixe de referência para o sistema óptico de interferómetro, o feixe de referência é encaminhado para o divisor de feixe de polarização 42 do sistema óptico de interferómetro através das ópticas de acoplamento 48, a fibra óptica com manutenção de polarização 52, o colimador 50, e o polarizador linear 51. A fibra óptica com manutenção de polarização 52 que transporta o feixe de referência é torcido de 90°, de tal modo que o feixe de referência chega 27 ΡΕ1970666 ao divisor de feixe de polarização 42 com uma polarização linear horizontal (indicado pelo símbolo ||| na Figura 3).

Devido à sua polarização linear horizontal, o feixe de referência passa directamente através do divisor de feixe de polarização 42 e em seguida em linha recta através do divisor de feixe da polarização adicional 54 e segue um caminho directo para o detector 72. No entanto, uma parte do feixe de referência escapa através do divisor de feixe de polarização 42 e passa para o detector de referência 56 em vez de para o detector 72.

Voltando atrás à consideração do feixe de medição, a maior parte do feixe de medição é direccionado pelo divisor de feixe de polarização 42 para o divisor de feixe de polarização adicional 54. Uma parte do feixe de medição também escapa através do divisor de feixe de polarização 42 e passa para o detector de referência 56 em vez de ser direccionado para o divisor de feixe de polarização adicional 54. A maior parte do feixe de medição ao chegar ao divisor de feixe de polarização adicional 54 a partir do divisor de feixe de polarização 42 é direccionada pelo divisor de feixe de polarização adicional 54 para o retro-reflector 76 localizado no segundo satélite e é reflectido de retorno, como um feixe de resposta. 0 feixe de resposta passa em retorno para o divisor de feixe de polarização adicional 54 localizado no primeiro satélite e passa 28 ΡΕ1970666 através do divisor de feixe de polarização adicional 54 para o retro-reflector 80 fazendo parte do sistema óptico de interferómetro no primeiro satélite. 0 feixe de resposta é então reflectido de retorno pelo reflector 80 para o divisor de feixe de polarização adicional 54, e passa então para o detector 72.

Uma parte do feixe de medição ao chegar ao divisor de feixe de polarização adicional 54 a partir do divisor de feixe de polarização 42 escapa através do divisor de feixe de polarização adicional 54 e passa directamente para o detector 72, sem ser direccionado para o segundo satélite e passando através dos reflectores 76 80. Aquela parte do feixe de medição pode ser referida como o feixe de medição de fugas. A partir da descrição anterior relativa aos encaminhamentos tomados pelo feixe de medição, o feixe de referência e o feixe de resposta é evidente que o sinal recebido no detector de referência 56 compreende uma sobreposição de uma parte do feixe de medição com uma parte do feixe de referência , e que o sinal recebido no detector 72 compreende uma sobreposição de uma parte do feixe de referência com o feixe de resposta em conjunto com o feixe de medição de fugas (a parte do feixe de medição que escapa através do divisor de feixe de polarização adicional 54 e que passa directamente para o detector 72). É também evidente que, devido à modulação no 29 ΡΕ1970666 domínio do tempo, imposta sobre o feixe de medição (e, consequentemente, também imposta sobre o feixe de resposta reflectido) e devido aos comprimentos de diferentes caminhos dos encaminhamentos tomados por aquelas partes do feixe de medição que passa para o retro-ref lector e é reflectida como feixe de resposta, e o feixe de medição de fugas, a combinação particular de sinais que são sobrepostos no detector 72 varia com o tempo. E também o caso de que a combinação particular de sinais que são sobrepostos no detector 72 em qualquer ponto no tempo pode ser controlada pela selecção de um período adequado para a interrupção do feixe de medição, tendo em conta a separação dos retro-reflectores 76 80 sobre o primeiro e segundo satélites. É uma característica do modelo de realização preferido que o período para a interrupção do feixe de medição seja seleccionado de modo a evitar a presença simultânea no detector 72 do feixe de resposta (o fraco feixe de medição de retorno reflectido) e do maior feixe de medição de fugas. Assim, o período on-off (Γ) da modulação no domínio do tempo do feixe de laser de medição é definido como igual a duas vezes o tempo de ida e volta {Th) entre os retro-reflectores 76 80 (T = 2 Th). Mais genericamente, em variantes do modelo de realização preferido, o período T de ligar-desligar é ajustado para ser substancialmente igual a 2.Tf/(l+2N) para qualquer N = 0, 1, 2, ... A amplitude do feixe de referência recebido no 30 ΡΕ1970666 detector 72, a amplitude do feixe de medição na saída do divisor de feixe de polarização adicional 54 ao deixar o primeiro satélite e ser direccionado no sentido do segundo satélite, e a amplitude do feixe de resposta recebido no detector 72 são mostrados na Figura 4 como uma função do tempo.

As setas encurvadas na Figura 4 são utilizados para indicar que as partes do feixe de medição na saída do divisor de feixe de polarização adicional 54, nos intervalos mostrados de não-interrupção 118 120 correspondem às partes do feixe de resposta resultantes da reflexão daquelas partes do feixe de medição e da chegada ao detector 72 nos intervalos de não-interrupção 122 124, num tempo posterior, Th. O tempo Th é o tempo de ida e volta para o feixe de medição/feixe de resposta viajar entre os reflectores 76 80. Deve notar-se que as amplitudes mostradas na Figura 4 não estão à escala, e de facto as amplitudes das partes do feixe de resposta nos intervalos de não-interrupção 122 124 mostrados seriam uma muito menor fracção das amplitudes das partes correspondentes do feixe de medição do que o indicado na Figura 4. A distância a partir da saída do divisor de feixe de polarização adicional 54 para o detector 72 (e para o detector adicional 56) é pequena em comparação com a distância a partir do primeiro satélite para o segundo satélite. Assim, se a amplitude do feixe de medição de fuga presente no detector 72 (ou a amplitude da parte do feixe 31 ΡΕ1970666 de medição presente no detector adicional 56) tiver também que ser representada na Figura 4 terá a mesma forma e variação relativa face ao tempo, mas com uma menor amplitude, tal como o feixe de medição na saída do divisor de feixe de polarização adicional 54 nos intervalos indicados 110 112 118 120. Assim, a partir da Figura 4 é claro que os intervalos de não-interrupção 122 124 do feixe de resposta no detector 72 coincidem com os intervalos de interrupção do feixe de medição de fugas 110 112 no detector 72.

Os intervalos de interrupção 110 112 do feixe de medição na saída do divisor de feixe de polarização adicional 54 correspondem aos intervalos de interrupção 114 116 do feixe de resposta no detector 72 ocorrendo mais tarde no tempo Th. Durante os intervalos de interrupção 114 116 do fe ixe de resposta no detector 72 a amplitude do feixe de resposta no detector 72 é substancialmente zero. Durante aqueles intervalos 114 116 o sinal de interferência no detector 72 é composto basicamente pelo feixe de medição de fugas e pelo feixe de referência. Da mesma forma, durante os intervalos de interrupção 110 112 do feixe de medição no detector 72, a amplitude do feixe de medição no detector 72 é substancialmente zero, e o sinal de interferência no detector 72 é composto basicamente pelo feixe de resposta e pelo feixe de referência. 0 deslocamento relativo dos primeiro e segundo satélites é determinado com base nos sinais recebidos no 32 ΡΕ1970666 detector 72 na duração dos intervalos de interrupção 110 112 do feixe de medição de fugas no detector 72 (os quais coincidem com os intervalos de não-interrupção 122 124, no detector 72), em comparação com os sinais recebidos no detector adicional 56 durante os intervalos de não-interrupção 118 120 do feixe de medição no detector adicional 56. Assim, os efeitos resultantes do feixe de medição de fugas podem ser evitados na determinação dos deslocamentos relativos dos satélites.

Como em baixo descrito com mais detalhe, no modelo de realização preferido o sinal de medição a partir do detector 72 é mantido de modo a ter a mesma forma e amplitude durante cada intervalo de interrupção do feixe de resposta no detector 72, por exemplo o intervalo 114, como por exemplo a forma e a amplitude do sinal de medição obtido durante o intervalo de tempo imediatamente anterior, por exemplo o intervalo 110, que é um intervalo de não-interrupção do feixe de resposta no detector 72. Da mesma forma, o sinal de referência a partir do detector adicional 56 é mantido de modo a ter a mesma forma e amplitude durante cada intervalo de interrupção do feixe de medição no detector adicional 56 como por exemplo a forma e amplitude do sinal de referência obtido durante o intervalo de tempo imediatamente anterior, o qual é um intervalo de não-interrupção do feixe de medição no detector adicional 56. Assim, os deslocamentos relativos dos satélites podem ser determinados com precisão, mesmo durante os intervalos de interrupção do feixe de resposta no detector 72. 33 ΡΕ1970666 O feixe de referência não está sujeito a qualquer interrupção periódica e, consequentemente, pode ser observado que a amplitude do feixe de referência recebida no detector 72 não varia com o tempo. O funcionamento do circuito de detecção e de processamento é agora descrito adicionalmente.

Os dois detectores 56 72 convertem os sinais de interferência óptica recebidos em sinais de saida de oscilação electrónicos, que são respectivamente o sinal de referência e o sinal de medição. 0 sinal de oscilação do detector de referência 56, referido como o sinal de referência, tem frequência |v2-vl| = |vm|, e o sinal de oscilação para o detector 72, referido como o sinal de medição tem frequência |v2-vl ± vD| = |vm-vD|, onde vD é o deslocamento de frequência de Doppler devido ao movimento relativo do satélite. Um circuito de banda estreita amplifica os sinais.

Devido a interrupção periódica do feixe de medição (e a interrupção periódica do feixe de resposta), há uma variação periódica correspondente da saida do sinal de medição do detector 72 e a saida do sinal de referência do detector de referência 56. A fim de medir o deslocamento relativo, deve ser efectuada uma comparação de fase das partes úteis dos sinais de medição e de referência. No entanto, a parte útil do sinal de referência é obtida durante uma metade do ciclo 114 116, enquanto que a parte 34 ΡΕ1970666 útil do sinal de medição é obtida durante a outra metade do ciclo 122 124. Por conseguinte, o deslocamento relativo não pode ser obtido por intermédio de uma comparação directa da saida do sinal de medição do detector 72, num ponto do ciclo e da saida do sinal de referência do detector de referência 56 no mesmo ponto no ciclo.

No entanto, as operações de amostragem e retenção são realizadas pelo circuito de lacete de fase bloqueada para assegurar que a saída do VCO 92 é representativa da parte útil do sinal de medição ao longo de todo o ciclo, e que a saída do VCO adicional 71 é representativa da parte útil do sinal de referência ao longo de todo o ciclo, e assim aquele deslocamento relativo pode ser obtido efectuando a comparação de fase utilizando as saídas dos VCOs 71 92 em qualquer ponto no ciclo. A estrutura e o funcionamento do circuito de lacete de fase bloqueada (PLL) são agora considerados com mais detalhe. 0 oscilador controlado por tensão(VCO) 92 é bloqueado em fase (usando o circuito PLL) para o sinal de saída proveniente do detector 72, durante a metade do ciclo na qual o feixe de resposta de amplitude modulada está presente no detector 72. Um oscilador controlado por tensão adicional (VCO) 71 é bloqueado em fase (usando circuitos PLL) para o detector de referência 56, durante a outra metade do ciclo, na qual o feixe de medição de amplitude 35 ΡΕ1970666 modulada está presente sobre o detector de referência 56.

Durante a metade do ciclo 122 na qual o feixe de resposta de amplitude modulada está presente no detector 72, a saida do VCO 92 é representativa da saída do detector 72, durante a metade do ciclo 122. Durante a metade seguinte do ciclo 114, na qual o feixe de resposta de amplitude modulada não está presente no detector 72, o circuito PLL força o VCO 92 a oscilar numa frequência e fase constante, representativa da frequência e da fase da saída do detector 72, durante a metade anterior do ciclo 122 quando o feixe de resposta de amplitude modulada estava presente. Assim, o circuito PLL executa uma operação de amostragem e de retenção, na qual a saída do detector 72 é amostrada durante uma metade do ciclo 122 e mantida durante a metade seguinte do ciclo 114.

Da mesma forma, durante a metade do ciclo 114 na qual o feixe de medição de amplitude modulada está presente sobre o detector de referência 56, a saída do VCO adicional 71 é representativa da saída do detector de referência 56, durante aquela metade do ciclo 114. Durante a metade seguinte do ciclo 124, na qual o feixe de medição de amplitude modulada não está presente no detector de referência 56, o circuito PLL força o VCO adicional 71 a oscilar a uma frequência e fase constante, representativa da frequência e da fase da saída do detector de referência 56, durante a metade anterior do ciclo 114 quando o feixe de medição de amplitude modulada estava presente no 36 ΡΕ1970666 detector adicional 56. Assim, o circuito PLL executa uma operação de amostragem e retenção, na qual a saida do detector de referência 56 é amostrada durante uma metade do ciclo 114 e mantida durante a metade seguinte do ciclo 124.

Um deslocalizador de fase 98 introduz um atraso de fase de π/2 em um dos dois sinais VCO. Os detectores de duas fases (misturadores) 94 96 geram dois sinais em quadratura que são as duas coordenadas ortogonais do vector de fase rotativa (sendo esta a diferença de fase entre os braços do interferómetro), os quais são passados para o detector de fase 100. A diferença de fase acumulada multiplicada pelo comprimento de onda do laser dá a variação da distância relativa entre os retro-reflectores 76 80. 0 esquema de medição da variação da distância relativa do modelo de realização preferido acima descrito funciona de forma mais eficaz na presença de uma modulação de amplitude do feixe de laser de medição se a mudança de fase máxima que ocorre no período em que o feixe de resposta é desligado (duas vezes o tempo de ida e volta) é menor que π/2 (ou seja, 1/4 do comprimento de onda do laser λ) . De facto, durante o tempo em que o feixe de resposta está desligado, o VCO oscila com uma frequência constante, que é a frequência de modulação vm, corrigida pelo efeito de Doppler, devido à velocidade relativa dos objectos (satélites). Isto impõe um limite no tempo para as mudanças de velocidade máxima, ou seja, na aceleração relativa 37 ΡΕ1970666 máxima Δα dos dois satélites, como sendo Δα < λ/2/Τ2, com T sendo o período de ligar-desligar da modulação de tempo do feixe de laser de medição para o sistema funcionar mais eficazmente. Numa variante do modelo de realização preferido, os meios de controlo e processamento são configurados para calcular e para monitorizar a aceleração relativa dos dois satélites e para a saida de um sinal de aviso se a aceleração relativa dos dois satélites se aproxime do limite de Χ/1/Ί2.

No modelo de realização preferido acima descrito, o interferómetro é usado essencialmente para medir a variação da distância entre os satélites (que é utilizado essencialmente como um sistema de metrologia incremental). 0 mesmo interferómetro também pode ser usado para medir a distância absoluta entre os satélites (que pode ser utilizado como um sistema de metrologia absoluto).

Com o fim de medir a distância absoluta, o dispositivo de controlo e processamento (não mostrado) é configurado para determinar o tempo de vôo de uma parte do feixe de medição a partir do interferómetro para o retro-reflector 76 e a parte correspondente do feixe de resposta reflectida de retorno a partir do reflector 76 para o interferómetro.

Como acima descrito, no modelo de realização preferido o dispositivo de modulação de amplitude 34, opera de modo a interromper periodicamente o feixe de medição. 38 ΡΕ1970666

Aquelas mudanças no feixe de medição de ser contínuo para passar a ser por impulsos num ciclo periódico de ligar/desligar. A distância entre os satélites pode ser obtida através de medição da diferença entre o tempo de chegada do impulso de medição no detector de referência 56 e o tempo de chegada do impulso de resposta reflectido correspondente no detector 72, para cada impulso no ciclo.

Pode ser visto na Figura 3 que a saída de cada um dos detectores 72 e do detector de referência 56 são ligadas a um misturador 102. A saída do misturador é ligada ao dispositivo de controlo e processamento (não mostrado). 0 dispositivo de controlo e processamento, inclui um módulo de metrologia absoluto o qual é configurado para processar a saída do misturador 102, com vista a determinar, a partir dos sinais de saída misturados a partir do detector de referência 56 e do detector 72, a diferença entre o tempo de chegada do impulso de medição no detector de referência 56 e o tempo de chegada do impulso de resposta reflectida correspondente no detector 72, para dar o tempo de vôo de cada impulso a partir do primeiro satélite para o segundo satélite e no retorno, e assim determinar a distância absoluta entre o primeiro satélite e o segundo satélite com base na velocidade conhecida de propagação dos impulsos. 0 meio de controlo e de processamento é também configurado para fazer variar o período do ciclo de interrupção, através do controlo do dispositivo de modulação de amplitude 34, na dependência do tempo de vôo 39 ΡΕ1970666 de cada impulso, representativo da distância absoluta entre os satélites, que tenha sido determinada pelo módulo de metrologia absoluto. Em particular, o meio de controlo e processamento é configurado para definir o período ligar-desligar (T) para que seja igual ao dobro do tempo de ida e volta (ou, mais genericamente, para ser substancialmente igual a 2.Th/(l+2N) para qualquer N = 0, 1, 2, ...<», com base no tempo de ida e volta determinado pelo módulo de metrologia absoluto. Em variantes do modelo de realização preferido, a distância absoluta é medida ou estimada utilizando métodos alternativos, e o interferómetro é usado apenas para medir a variação relativa da distância.

Será entendido que a presente invenção tenha sido descrita acima puramente a título de exemplo, e modificações de pormenor podem ser efectuadas dentro do âmbito da invenção.

Cada característica divulgada na descrição, e (quando apropriado) as reivindicações e os desenhos podem ser fornecidos de forma independente ou em qualquer combinação adequada.

Lisboa, 23 de Novembro de 2012

Claims (11)

1. ΡΕ1970666 1 REIVINDICAÇÕES 1. Um interferómetro para determinar uma medida da distância a um objecto, dispondo de: - Meios (30) para fornecer um feixe de medição; - Meios (40,42, 54) para direccionar pelo menos uma parte do feixe de medição no sentido do objecto; - um receptor (54) para a recepção de um feixe de resposta a partir do objecto como resposta pelo menos, a uma parte do feixe de medição e para passar o feixe de resposta a um detector (72) de modo a formar uma parte de sinal de interferência no detector (72); e - Meios de processamento para determinar uma medida da distância ao objecto, na dependência sobre o sinal de interferência, caracterizado pelo facto de o interferómetro ainda dispor de meio (34) para interromper o feixe de medição num ciclo periódico e meio de controlo para controlar o período (T) do ciclo de interrupção para ser substancialmente igual a 2.Th/(l+2N), onde Th é o tempo de ida e volta ao objecto e N é um número inteiro.
2. 2. Um interferómetro de acordo com a reivindicação 1, em que N=0 e portanto os meios de controlo são dispostos de modo a controlar o período (T) do ciclo de interrupção para que seja substancialmente igual ao dobro Th 2 ΡΕ1970666
3. 3. Um interferómetro de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o detector está configurado para fornecer um sinal representativo da medição do sinal de interferência e o meio de processamento é configurado para utilizar o sinal de medição para a determinação da medida da distância ao objecto, e o interferómetro ainda dispõe de meios para manter pelo menos uma caracteristica própria do sinal de medição durante um intervalo de interrupção do feixe de resposta no detector.
4. 4. Um interferómetro de acordo com a reivindicação 3, dispondo para além disso de um detector adicional e de meios para direccionar uma parte do feixe de medição para o detector adicional formar um sinal de interferência adicional, e em que: o detector adicional está configurado para fornecer um sinal de referência representativo do ainda sinal de interferência, e - o interferómetro dispõe para além disso de meio de manutenção adicional para pelo menos a manutenção de uma caracteristica própria do sinal de referência durante um intervalo de interrupção do feixe de medição no detector adicional.
5. 5. Um interferómetro de acordo com qualquer reivindicação anterior, dispondo ainda de meios para medir o tempo de vôo de uma parte do feixe de medição a partir do interferómetro para o objecto e da parte correspondente do feixe de resposta do objecto para o interferómetro. 3 ΡΕ1970666
6. 6. Um interferómetro de acordo com a reivindicação 5, em que o meio de interrupção é operacionável de modo a assegurar que o feixe de medição compreenda pelo menos um impulso, e os meio para a medição do tempo de vôo é configurado para medir o tempo de vôo de pelo menos um impulso a partir do interferómetro para o objecto e de pelo menos do correspondente impulso de resposta especifico, a partir do objecto para o interferómetro.
7. 7. Um interferómetro de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que pelo menos um dos meios para fornecer o feixe de medição e os meios para fornecer o feixe de referência compreende um laser.
8. 8. Um interferómetro de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o feixe de medição e o feixe de referência dispõem cada um de um sinal de laser que tem uma frequência na gama 100 THz a 1000 THz.
9. 9. Um interferómetro de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o feixe de resposta compreende uma reflexão do feixe de medição pelo objecto, e de preferência o objecto inclui meios de reflexão para a reflexão do feixe de medição.
10. 10. Um interferómetro de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que o interferómetro faz parte de um satélite, e o objecto é ainda um satélite. 4 ΡΕ1970666
11. 11. Um método de determinação de uma medida da distância a um objecto, compreendendo: - o fornecimento de um feixe de medição; - o direccionamento de pelo menos uma parte do feixe de medição no sentido do objecto; - a recepção de um feixe de resposta a partir do objecto como resposta pelo menos a uma parte do feixe de medição e a passagem do feixe de resposta para um detector (72) de modo a fazer parte de um sinal de interferência no detector (72), e - a determinação de uma medida da distância ao objecto, na dependência sobre o sinal de interferência no detector, caracterizado pelo facto de o método compreender ainda a interrupção do feixe de medição num ciclo periódico e o controlo do período (T) do ciclo de interrupção para que seja substancialmente igual a 2.Th/(l+2N), onde Th é o tempo de ida e volta ao objecto e N é um número inteiro. Lisboa, 23 de Novembro de 2012