RU2025655C1

RU2025655C1 - Interferometer for measuring displacements

Info

Publication number: RU2025655C1
Authority: RU
Inventors: Николай Степанович Лешенюк; Игорь Анатольевич Ядройцев; Сергей Григорьевич Комиссаров; Инна Анатольевна Ядройцева
Original assignee: Николай Степанович Лешенюк
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: measuring technology. SUBSTANCE: device has a single-frequency laser for generating linearly polarized radiation, telescopic system, light splitter, two corner reflectors one of which is located in a measuring arm and the other is located in a reference arm, quarter-wave plate located in the measuring arm and two polarizers. The light passed through all these components is applied into a photoelectric system for processing quadrature interference signals occurring due to the fact that the polarizers are located such that their main transmission axes are orthogonal to each other and disposed at an angle of 45 ± 1^° to the laser radiation polarization direction. EFFECT: simplified construction and enhanced measurement accuracy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и физических величин, связанных с изменениями длины оптического пути. The invention relates to measuring equipment and can be used to measure displacements and physical quantities associated with changes in the length of the optical path.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является интерферометр для измерения перемещений объекта, содержащий последовательно установленные одночастотный лазер, телескопическую систему, светоделитель и два уголковых отражателя, один из которых предназначен для связи с объектом, а другой расположен в опорном плече интерферометра, четвертьволновую пластину, размещенную между первым отражателем и светоделителем, последовательно установленные по ходу излучения два поляризатора, оптически связанных со светоделителем, и фотоэлектрическую систему обработки квадратурных интерференционных сигналов. Closest to the invention in technical essence is an interferometer for measuring the displacement of an object, containing sequentially mounted single-frequency laser, a telescopic system, a beam splitter and two corner reflectors, one of which is designed to communicate with the object, and the other is located in the support arm of the interferometer, a quarter-wave plate placed between the first reflector and the beam splitter, two polarizers, optically connected with the beam splitter, and ph otoelectric quadrature interference signal processing system.

Недостаток интерферометра - сложность его и невысокая точность измерения. The disadvantage of the interferometer is its complexity and low measurement accuracy.

Цель изобретения - упрощение интерферометра и повышение точности измерений. The purpose of the invention is to simplify the interferometer and improve the accuracy of measurements.

Это достигается тем, что в интерферометре для измерения перемещений один поляризатор ориентирован относительно другого так, что их главные оси пропускания взаимно перпендикулярны и каждая из них образует угол 45±1^о к направлению поляризации излучения лазера.This is achieved by the fact that in the interferometer for measuring displacements one polarizer is oriented relative to the other so that their main transmission axes are mutually perpendicular and each of them forms an angle of 45 ± 1 ^° to the direction of polarization of the laser radiation.

На чертеже представлена схема интерферометра. The drawing shows a diagram of an interferometer.

Интерферометр для измерения перемещений содержит одночастотный линейно поляризованный лазер 1 и последовательно расположенные по ходу луча лазера 1 телескопическую систему 2, светоделитель 3 и уголковый отражатель 4, размещенный в опорном плече, объединенные в оптический моноблок, четвертьволновую пластину 5 и уголковый отражатель 6, размещенные в измерительном плече, поляризаторы 7 и 8 и фотоэлектрическую систему обработки 9. The interferometer for measuring displacements contains a single-frequency linearly polarized laser 1 and a telescopic system 2 sequentially located along the beam of the laser 1, a beam splitter 3 and an angle reflector 4 located in the support arm, combined into an optical monoblock, a quarter-wave plate 5, and an angle reflector 6 located in the measuring shoulder, polarizers 7 and 8, and photovoltaic processing system 9.

Поляризаторы 7 и 8 ориентированы так, что их главные оси пропускания взаимно перпендикулярны и составляют угол в 45+-1о к направлению поляризации излучения лазера 1. Они необходимы, чтобы получить на выходе два квадратурных интерференционных сигнала, которые регистрируются и обрабатываются фотоэлектрическим блоком 9. Polarizers 7 and 8 are oriented so that their main transmission axes are mutually perpendicular and make an angle of 45 + -1 ° to the direction of polarization of laser radiation 1. They are necessary to obtain two quadrature interference signals that are recorded and processed by the photovoltaic unit 9.

Интерферометр для измерения перемещений работает следующим образом. The interferometer for measuring displacements works as follows.

Излучение от одночастотного линейно поляризованного лазера 1 расширяется телескопической системой 2 и разделяется светоделителем 3 на два пучка примерно равной интенсивности, один из которых распространяется по опорному плечу, а другой - по измерительному. Пучок в опорном плече отражается от уголкового отражателя 4 и возвращается на светоделитель 3 (светоделитель 3 и уголковый отражатель 4 представляют собой оптический моноблок). Пучок в измерительном плече проходит через четвертьволновую пластину 5, преобразующую линейно поляризованное излучение в циркулярно поляризованное и, отразившись от уголкового отражателя 6, рекомбинирует с пучком опорного плеча. Светоделитель 3 делит рекомбинированные пучки на два канала. The radiation from a single-frequency linearly polarized laser 1 is expanded by a telescopic system 2 and is divided by a beam splitter 3 into two beams of approximately equal intensity, one of which propagates along the supporting arm, and the other along the measuring arm. The beam in the support arm is reflected from the corner reflector 4 and returns to the beam splitter 3 (the beam splitter 3 and the corner reflector 4 are an optical monoblock). The beam in the measuring arm passes through the quarter-wave plate 5, which converts the linearly polarized radiation into circularly polarized and, reflected from the corner reflector 6, recombines with the beam of the reference arm. The beam splitter 3 divides the recombined beams into two channels.

Для интенсивностей на выходе системы получена разность фаз 90^о, что приводит к получению квадратурных интерференционных сигналов. Таким образом, данное взаимное расположение главных осей пропускания поляризаторов 7 и 8 позволяет уменьшить число оптических элементов и, следовательно, повысить точность измерений и снизить потери света. Исключение четвертьволновой пластины из опорного плеча также позволяет выполнить светоделитель 3 и уголковый отражатель 4 в виде оптического моноблока, что эффективно уменьшает дрейф нуля интерферометра во время процесса измерения. Все это также упрощает конструкцию интерферометра.For intensities obtained at the output 90 ^of the phase difference that results in a quadrature interference signals. Thus, this mutual arrangement of the main transmission axes of the polarizers 7 and 8 allows us to reduce the number of optical elements and, therefore, increase the accuracy of measurements and reduce light loss. The exclusion of the quarter-wave plate from the support arm also allows the beam splitter 3 and the corner reflector 4 to be an optical monoblock, which effectively reduces the zero drift of the interferometer during the measurement process. All this also simplifies the design of the interferometer.

Claims

INTERFEROMETER FOR MEASUREMENT OF MOVEMENTS, containing a sequentially mounted single-frequency laser, a telescopic system, a beam splitter and two corner reflectors, one of which is designed to communicate with the object, and the other is located in the support arm of the interferometer, a quarter-wave plate placed between the first reflector and the beam splitter, and sequentially installed along the radiation, two polarizers, optically coupled to a beam splitter, and a photoelectric quadrature interference processing system with latter is present, characterized in that, in order to simplify and improve the accuracy of the interferometer measurements, polarizers are oriented relative to each other so that their principal transmission axes mutually perpendicularly and each of them forms an angle of (45 ± 1) ^o to the direction of polarization of the laser radiation.