RU1793204C - Laser interferometer for measuring object linear displacements - Google Patents

Laser interferometer for measuring object linear displacements

Info

Publication number
RU1793204C
RU1793204C SU914911410A SU4911410A RU1793204C RU 1793204 C RU1793204 C RU 1793204C SU 914911410 A SU914911410 A SU 914911410A SU 4911410 A SU4911410 A SU 4911410A RU 1793204 C RU1793204 C RU 1793204C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
linear displacements
radiation
laser interferometer
polarization
Prior art date
Application number
SU914911410A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Петрович Михальченко
Алексей Владимирович Рюмин
Николай Александрович Яковлев
Original Assignee
Московский станкоинструментальный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский станкоинструментальный институт filed Critical Московский станкоинструментальный институт
Priority to SU914911410A priority Critical patent/RU1793204C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1793204C publication Critical patent/RU1793204C/en

Links

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  с высокой точностью линейных перемещений. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерени . Интерферометр содержит источник двухчэ- стотного.излучени , оптически св занный с пол ризационным и непол ризационным све- тоделительными кубиками, двум  отражател ми и двум  фотоприемными устройствами, св занными с электронно-вычислительным блоком. В качестве источника излучени  используетс  двухмодовый лазер, а каждое фотоприемное устройство состоит из фазовой А /4 пластинки, пол ризатора и фотодиода, работающего на частоте межмодовых биений. 1 ил.The invention relates to measuring technique and can be used to measure linear displacements with high accuracy. The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of measurement. The interferometer contains a source of two-frequency radiation, optically coupled to polarization and non-polarization beam-splitting cubes, two reflectors and two photodetectors connected to an electronic computing unit. A two-mode laser is used as a radiation source, and each photodetector consists of an A / 4 phase plate, a polarizer and a photodiode operating at the intermode beat frequency. 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к лазерной интерферометрии , и может быть использовано дл  измерений с высокой точностью линейных перемещений объектов.The invention relates to measuring technique, namely to laser interferometry, and can be used for measurements with high accuracy of linear movements of objects.

Наиболее близким к предлагаемому устройству  вл етс  лазерный интерферометр , содержащий источник двухчастотного излучени , оптически св занные с ним непол ризационный и пол ризационный све- тоделительные кубики, два отражател  опорного и измерительного плеч интерферометра и два фотоприемных устройства, св занные электрически с электронно-вычислительным блоком.Closest to the proposed device is a laser interferometer containing a two-frequency radiation source, optically coupled non-polarization and polarization beam-splitting cubes, two reflectors of the reference and measuring arms of the interferometer, and two photodetectors, which are connected electrically to an electronic computer unit .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  лазерного интерферометра.The aim of the invention is to increase the accuracy and speed of a laser interferometer.

Указанна  цель достигаетс  тем, что источник двухчастотного излучени  выполнен в виде двухмодового частотно-стабилизи- ровнного лазера, а каждое фотоприемное устройство состоит из фазовой пластинки А/4, пол ризатора и фотодиода.This goal is achieved in that the two-frequency radiation source is made in the form of a two-mode frequency-stabilized laser, and each photodetector consists of an A / 4 phase plate, a polarizer and a photodiode.

На чертеже изображен предлагаемый интерферометр.The drawing shows the proposed interferometer.

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени , работающий в режиме генерации двух продольных мод, оптически св занные с ним пол ризационный 2 и пол ризационный 3 светоделитель- ные кубики, отражатели 4 и 5 опорного и измерительного плеч интерферометра и два фотоприемных устройства 6 и 7. Каждое фотоприемное устройство состоит из четвертьволновой фазосдвигающей пластинки 10, пол ризатора 11 и фотодиодов 12, работающих на частоте межмодовых биений. Выходы фотоприемных устройств соединены с электронным блоком R и блоком 9 цифровой индикации.The device contains a monochromatic radiation source 1 operating in the mode of generation of two longitudinal modes, polarizing 2 and polarizing 3 beam-splitting cubes optically associated with it, reflectors 4 and 5 of the reference and measuring arms of the interferometer, and two photodetectors 6 and 7. Each The photodetector consists of a quarter wave phase shifting plate 10, a polarizer 11, and photodiodes 12 operating at an intermode beat frequency. The outputs of the photodetectors are connected to the electronic unit R and the digital indication unit 9.

Излучение источника монохроматического излучени  представл ет собой две моды излучени  с ортогональными линейными пол ризаци ми и отличающиес  по частоте на 640 МГц. После отражени  от светодели- тельной грани кубика 2 обе пол ризации поступают на фотоприемное устройство 6.The radiation of a monochromatic radiation source is two radiation modes with orthogonal linear polarizations and differing in frequency at 640 MHz. After reflection from the beam splitting face of the cube 2, both polarizations arrive at the photodetector 6.

со Сwith C

4 Ю GJ4 Yu GJ

юYu

gg

Фазова  А/4 пластинка 10 ориентирована так, что главна  ось ее составл ет углы в 45° к пол ризаци м компонент лазерного излучени . На выходе фазовой пластинки образуютс  две ортогональные круговые пол ризации с той же разностью частот, Пол ризатор 11 пропускает на фотоприемник 12 линейно пол ризованные разночастот- ные излучени . В результате оптического гетеродинировани  на выходе фотоприемника по вл етс  электрический сигнал на частоте межмодовых биений f0 640 МГцThe phase A / 4 plate 10 is oriented so that its main axis is at angles of 45 ° to the polarized components of the laser radiation. Two orthogonal circular polarizations with the same frequency difference are formed at the output of the phase plate. Polarizer 11 passes linearly polarized different-frequency radiation to the photodetector 12. As a result of optical heterodyning, an electrical signal appears at the output of the photodetector at an intermode beat frequency of f0 640 MHz

Uo Uosln2 fot,(1) где U0 - амплитуда сигнала,Uo Uosln2 fot, (1) where U0 is the signal amplitude,

Прошедшее через кубик 2 излучение лазера попадает на пол ризационный кубик 3 интерферометра Майкельсона, на котором оно делитс  по пол ризаци м. Отразившись от измерительного и опорного отражателей интерферометра лучи с разными пол ризаци ми совмещаютс  на том же кубике и поступают на фотоприемнбе устройство 7, на выходе которого возникает электрический сигнал на частоте to,аналогичный (1).The laser radiation transmitted through cube 2 is incident on the polarization cube 3 of the Michelson interferometer, in which it is divided by polarization. When reflected from the measuring and reference reflectors of the interferometer, the rays with different polarizations are combined on the same cube and the device 7 is transmitted to the photodetector, whose output there is an electric signal at a frequency to, similar to (1).

Работает устройство следующим образом . . ,. : ;. :; . ..; The device operates as follows. . ,. :;. :; . ..;

При перемещении измерительного отражател  5, закрепленного на подвижной части машины, относительно опорного отражател  4 с кубиком 3 частота электрического сигнала на фотоприемнике 7 измен етс  на величину допплеровского сдвигаWhen moving the measuring reflector 5, mounted on the moving part of the machine, relative to the reference reflector 4 with a cube 3, the frequency of the electric signal at the photodetector 7 changes by the value of the Doppler shift

XMt) XMt)

где v(t) - скорость движени  объекта; А-длина волны света; t-врем .where v (t) is the speed of the object; A is the wavelength of light; t time

При перемещении отражател  5 в на- правлении к кубику 3 частота сигнала на фотоприемнике 7 увеличиваетс , а при перемещении в обратном направлении - уменьшаетс  на величину (2). Сигналы с фотоприемных устройств 6 и 7 подаютс  в электронный блок 8, где они усиливаютс , преобразуютс  по частоте и поступают в блок 9 цифровой индикации. В последнем происходит измерение фазового сдвига сигналов фотоприемников 6 и 7, равного - When the reflector 5 moves towards the cube 3, the signal frequency at the photodetector 7 increases, and when moving in the opposite direction it decreases by the amount (2). The signals from the photodetectors 6 and 7 are fed to the electronic unit 8, where they are amplified, converted in frequency and fed to the digital display unit 9. In the latter there is a measurement of the phase shift of the signals of the photodetectors 6 and 7, equal to -

Др .Г0 (t)dt V(t),Dr. Г0 (t) dt V (t),

-ТгЛV(t),(3)-TgLV (t), (3)

Где X - перемещение отражател  5; . k - оптическое волновое число, k 2 л/А Блок цифровой индикации 9 представл ет значение перемещени  X в цифровом виде с дискретностью А/8 или А /64.Where X is the movement of the reflector 5; . k is the optical wave number, k 2 l / A. The digital display unit 9 represents the displacement value X in digital form with a resolution of A / 8 or A / 64.

Формуламзобретени Formulas of the invention

Лазерный интерферометр дл  измерени  линейных перемещений объекта, содержащий источник двухчастотного излучени , оптически св занные с ним непол ризационный и пол ризационный светоделитель- ные кубики, два отражател  опорного и измерительного Плеч интерферометра и два фотоприемных устройства, св занные электрически с электронно-вычислительным блоком, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  измерени , источник двухчастотного излучени  выполнен в виде двухмодового частотно-стабилизированного лазера, а каждое фотоприемное устройство состоит из фазовой пластинки А /4, пол ризатора и фотодиода.A laser interferometer for measuring linear displacements of an object, containing a source of two-frequency radiation, optically coupled non-polarization and polarization beam-splitting cubes, two reflectors of the reference and measuring arms of the interferometer, and two photodetectors, which are connected electrically to an electronic computer unit, characterized the fact that, in order to improve the accuracy and speed of measurement, the source of two-frequency radiation is made in the form of a two-mode frequency-stabilized laser, and Each photodetector consists of an A / 4 phase plate, a polarizer, and a photodiode.

гg

:±3//| : ± 3 // |

XV XV

SU914911410A 1991-02-15 1991-02-15 Laser interferometer for measuring object linear displacements RU1793204C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914911410A RU1793204C (en) 1991-02-15 1991-02-15 Laser interferometer for measuring object linear displacements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914911410A RU1793204C (en) 1991-02-15 1991-02-15 Laser interferometer for measuring object linear displacements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1793204C true RU1793204C (en) 1993-02-07

Family

ID=21560599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914911410A RU1793204C (en) 1991-02-15 1991-02-15 Laser interferometer for measuring object linear displacements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1793204C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US Nb345B259, кл. 356-106,1969. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4824251A (en) Optical position sensor using coherent detection and polarization preserving optical fiber
US3891321A (en) Optical method and apparatus for measuring the relative displacement of a diffraction grid
EP0321252B1 (en) Optical fiber sensor
EP0433008B1 (en) Laser interferometric measuring apparatus
US4642458A (en) Polarimetric fibre sensor
US5274436A (en) Laser interferometer for measuring distance using a frequency difference between two laser beams
US3635552A (en) Optical interferometer
US4807997A (en) Angular displacement measuring interferometer
RU1793204C (en) Laser interferometer for measuring object linear displacements
JP3499044B2 (en) Micro displacement measurement method and device
RU2025655C1 (en) Interferometer for measuring displacements
WO2004003526A1 (en) Heterodyne laser interferometer using heterogeneous mode helium-neon laser and super heterodyne phase measuring method
RU2069839C1 (en) Device determining lateral displacements
JPS6355035B2 (en)
GB2107079A (en) Improvements in or relating to interferometers
SU765666A1 (en) Device for measuring phase-frequency characteristics of mechanical oscillations
RU1800259C (en) Interferometer for measuring linear displacements of objects
SU1587328A1 (en) Interferometer for measuring distances
SU1130736A1 (en) Device for measuring displacement
EP3631373B1 (en) Method and system for contactless detection of rotational movement
JP2655647B2 (en) Optical integrated circuit interferometer
RU1779913C (en) Interferometer for measuring motions of object
RU2059198C1 (en) Device for measurement displacement
SU756194A1 (en) Device for measuring object motion parameters
SU1290090A1 (en) Device for measuring double-ray refraction of reflecting optical information media