RU2626062C1

RU2626062C1 - Two-beam interferometer

Info

Publication number: RU2626062C1
Application number: RU2016136916A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич УГОЖАЕВ
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2017-07-21

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: interferometer contains a source of a collimated light beam, a beam-splitter element dividing the original beam into two partial mirrors, two mirrors that guide these beams at an angle of convergence to each other, and a photosensitive member. The beam-splitting element, the two mirrors and the photosensitive member form a mirror-symmetrical system with respect to the plane of the beam-splitter mirror built into the beam-splitter element and are fixedly mounted on a base, the rotation axis of which is arranged so as to match the rotational movement of the base and the motion along the beam-splitter mirror of the collimated light beam in account for changing its angle of incidence.

EFFECT: increasing the vibration resistance and simplifying the design.

3 cl, 2 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к оптической голографии и предназначено для формирования периодических интерференционных картин, которые применяются, например, для записи голографических дифракционных решеток, создания периодических структур различной размерности (одно-, двух- и трехмерных), реализации Фурье-спектрометров, используемых в спектральном анализе, для создания брэгговских зеркал и селекторов в волоконных лазерах, для целей кодирования и декодирования информации, в фотолитографии и в других областях.The claimed invention relates to optical holography and is intended for the formation of periodic interference patterns, which are used, for example, to record holographic diffraction gratings, create periodic structures of various dimensions (one-, two- and three-dimensional), implement Fourier spectrometers used in spectral analysis, to create Bragg mirrors and selectors in fiber lasers, for the purpose of encoding and decoding information, in photolithography and in other fields.

Известно техническое решение, реализуемое в изготовлении оптической дифракционной решетки с переменной пространственной частотой (Патент DE 1285763 «Verfahren zur Herstellung optischer Beugungsgitter», МПК G02B 5/18, G02B 5/32, опубликовано 19.12.1968), в котором коллимированный световой пучок направляют на полупрозрачное зеркало, расщепляющее этот пучок на два парциальных световых пучка, на пути прошедшего через полупрозрачное зеркало парциального светового пучка устанавливают второе зеркало; оба зеркала ориентируют таким образом, чтобы отраженные от них парциальные световые пучки пересекались на фотопластинке и интерферировали на ней, образуя на фоточувствительном слое эквидистантные полосы. Изменение пространственной частоты полос производят изменением угла схождения парциальных пучков путем поворота зеркал.A technical solution is known that is implemented in the manufacture of an optical diffraction grating with variable spatial frequency (Patent DE 1285763 "Verfahren zur Herstellung optischer Beugungsgitter", IPC G02B 5/18, G02B 5/32, published December 19, 1968), in which the collimated light beam is directed to a translucent mirror splitting this beam into two partial light beams; a second mirror is installed on the path of the partial light beam passing through the translucent mirror; both mirrors are oriented in such a way that the partial light beams reflected from them intersect on the photographic plate and interfere on it, forming equidistant bands on the photosensitive layer. The spatial frequency of the bands is changed by changing the angle of convergence of the partial beams by turning the mirrors.

Недостатками известного технического решения являются неустранимая разность длин оптических путей парциальных световых пучков, что требует высокую временную когерентность коллимированного светового пучка, высокая чувствительность к вибрациям, обусловленная наличием двух юстируемых зеркал.The disadvantages of the known technical solutions are the fatal difference in the optical path lengths of the partial light beams, which requires a high temporal coherence of the collimated light beam, high sensitivity to vibration, due to the presence of two adjustable mirrors.

Известно техническое решение, реализуемое в изготовлении трехмерной дифракционной решетки (Патент US 3507564, «Method of making a tree-dimensional diffraction grating», МПК G02B 5/18, опубликовано 21.04.1970), состоящее в том, что коллимированный пучок монохроматического света направляют на наклонную светоделительную пластину, расщепляющую этот пучок на проходящий и отраженный парциальные световые пучки, на пути этих пучков устанавливают два зеркала, направляющие их к блоку из фоточувствительного материала, где парциальные световые пучки пересекаются, формируя внутри этого блока эквидистантные интерференционные полосы. Интервал между полосами варьируют путем изменения угла схождения парциальных световых пучков, вращая два зеркала во взаимно противоположных направлениях вокруг осей, перпендикулярных плоскости падения. При изменении угла схождения положение блока корректируют так, чтобы парциальные световые пучки вновь пересекались внутри него.A technical solution is known that is implemented in the manufacture of a three-dimensional diffraction grating (Patent US 3507564, “Method of making a tree-dimensional diffraction grating”, IPC G02B 5/18, published April 21, 1970), consisting in the fact that the collimated beam of monochromatic light is directed to an inclined beam splitting plate that splits this beam into transmitted and reflected partial light beams, two mirrors are installed in the path of these beams, directing them to a block of photosensitive material, where the partial light beams intersect, forming inside this block equidistant fringes. The interval between the bands varies by changing the angle of convergence of the partial light beams, rotating two mirrors in mutually opposite directions around axes perpendicular to the plane of incidence. When the angle of convergence changes, the position of the block is adjusted so that the partial light beams intersect again inside it.

Недостатками известного технического решения являются то, что угол схождения задают путем взаимно независимой юстировки двух зеркал, дополнительно производят выравнивание длин оптических путей парциальных световых пучков, блок из фоточувствительного материала перемещают согласованно с изменением угла схождения. В итоге для данного технического решения характерна сложность в эксплуатации. Кроме того, наличие юстируемых зеркал повышает чувствительность интерферометра к вибрациям.The disadvantages of the known technical solution are that the convergence angle is set by mutually independent alignment of the two mirrors, the optical paths of the partial light beams are evenly aligned, the block of photosensitive material is moved in accordance with the change in the convergence angle. As a result, this technical solution is characterized by difficulty in operation. In addition, the presence of adjustable mirrors increases the sensitivity of the interferometer to vibrations.

Известно техническое решение, представленное в двухлучевом интерферометре, описанное в работе [Шелковников В.В., Васильев Е.В., Герасимова Т.Н., Пен Е.Ф., Плеханов А.И. Динамика импульсной записи голографических дифракционных решеток в фотополимерном материале. Оптика и спектроскопия, т. 99, №5, с. 838-847 (2005)] и весьма широко используемое на практике. Он содержит последовательно расположенные по ходу луча источник коллимированного светового пучка, светоделительный элемент, разделяющий коллимированный световой пучок на два парциальных, два зеркала, которые отражают падающие на них парциальные световые пучки по направлению друг к другу под заданным углом схождения, и светочувствительный элемент. Угол схождения изменяется путем взаимно независимой юстировки каждого из двух зеркал, причем изменение этого угла сопровождается перемещением области взаимного перекрытия парциальных световых пучков. Светочувствительный элемент совмещается с упомянутой областью перекрытия, при переходе от одного значения угла схождения к другому светочувствительный элемент переустанавливается так, чтобы он совместился с новым положением области перекрытия парциальных световых пучков. При варьировании угла схождения происходит неконтролируемое изменение длины оптических путей этих пучков, поэтому дополнительно выполняется ряд измерительных и юстировочных операций по выравниванию упомянутых длин. В итоге каждое изменение угла схождения сопровождается юстировочными и измерительными работами, что усложняет эксплуатацию интерферометра и делает невозможной непрерывную перестройку угла схождения, вместе с тем наличие юстируемых зеркал повышает чувствительность интерферометра к вибрациям.A technical solution is known, presented in a two-beam interferometer, described in [Shelkovnikov V.V., Vasiliev E.V., Gerasimova T.N., Pen E.F., Plekhanov A.I. The dynamics of pulsed recording of holographic diffraction gratings in photopolymer material. Optics and Spectroscopy, T. 99, No. 5, p. 838-847 (2005)] and is very widely used in practice. It contains a collimated light beam source sequentially located along the beam, a beam-splitting element dividing the collimated light beam into two partial, two mirrors that reflect the partial light beams incident on them towards each other at a given angle of convergence, and a photosensitive element. The convergence angle is changed by mutually independent alignment of each of the two mirrors, and a change in this angle is accompanied by a movement of the region of mutual overlap of the partial light beams. The photosensitive element is combined with the said overlapping region; when switching from one value of the convergence angle to another, the photosensitive element is reset so that it is compatible with the new position of the overlapping region of the partial light beams. When varying the angle of convergence, an uncontrolled change in the length of the optical paths of these beams occurs, therefore, a number of measuring and adjustment operations are performed to align the mentioned lengths. As a result, each change in the convergence angle is accompanied by adjustment and measurement work, which complicates the operation of the interferometer and makes it impossible to continuously adjust the convergence angle, however, the presence of adjustable mirrors increases the sensitivity of the interferometer to vibrations.

Недостатками известного технического решения является высокая чувствительность интерферометра к вибрациям, а также сложность в эксплуатации.The disadvantages of the known technical solution is the high sensitivity of the interferometer to vibrations, as well as the difficulty in operation.

Известно техническое решение, реализуемое в дифракционной решетке с варьируемым периодом (Микерин С.Л., Угожаев В.Д. Перестраиваемый голографический интерферометр с неподвижными зеркалами, АВТОМЕТРИЯ, т. 48, №4, сс. 20-32), выбранное в качестве прототипа. Техническое решение осуществляется путем расщепления светоделительным элементом коллимированного светового пучка на два парциальных световых пучка и последующего сведения этих пучков с помощью двух зеркал на светочувствительном элементе под изменяемым углом схождения. В качестве светоделительного элемента в данном случае используют светоделительный кубик. Он состоит из двух прозрачных 90-градусных призм, называемых первой и второй, причем на гипотенузной поверхности одной из них наносится светоделительное зеркало. Эти призмы жестко соединяют между собой по их гипотенузным поверхностям таким образом, чтобы две другие их плоские поверхности, обращенные к светочувствительному элементу и называемые выходными, располагались зеркально-симметрично относительно плоскости светоделительного зеркала, для чего ребра их 45-градусных углов, обращенные к регистрирующему элементу, точно совмещают.A known technical solution implemented in a diffraction grating with a variable period (Mikerin S.L., Ugozhaev V.D. Tunable holographic interferometer with fixed mirrors, AUTOMETRY, t. 48, No. 4, pp. 20-32), selected as a prototype . The technical solution is carried out by splitting the collimated light beam into the two partial light beams by the beam splitting element and then converting these beams using two mirrors on the photosensitive element at a variable angle of convergence. In this case, a beam splitting cube is used as a beam splitting element. It consists of two transparent 90-degree prisms, called the first and second, and a beam splitting mirror is applied on the hypotenous surface of one of them. These prisms are rigidly interconnected over their hypotenous surfaces in such a way that their other two flat surfaces, facing the photosensitive element and called the output ones, are located mirror symmetrically relative to the plane of the beam splitting mirror, for which the edges of their 45-degree angles facing the recording element , precisely combine.

Коллимированный световой пучок направляют на входную поверхность светоделительного кубика так, чтобы после преломления на ней этот пучок падал на светоделительное зеркало и разделялся им на два парциальных световых пучка, прошедший через светоделительное зеркало парциальный световой пучок проходил через выходную поверхность первой призмы, а отраженный от светоделительного зеркала парциальный световой пучок проходил через выходную поверхность второй призмы. Два зеркала устанавливают неподвижно и зеркально-симметрично относительно плоскости светоделительного зеркала на пути вышедших парциальных световых пучков, благодаря чему и сами эти парциальные световые пучки, и область их перекрытия также оказываются зеркально-симметричными относительно указанной плоскости.The collimated light beam is directed to the input surface of the beam splitter cube so that after refraction on it the beam falls onto the beam splitter mirror and is divided by it into two partial light beams, the partial light beam passed through the beam splitter mirror passes through the output surface of the first prism, and reflected from the beam splitter mirror the partial light beam passed through the output surface of the second prism. Two mirrors are mounted motionless and mirror symmetrically with respect to the plane of the beam splitting mirror on the path of the emitted partial light beams, due to which both these partial light beams and their overlapping region also appear mirror symmetric with respect to the indicated plane.

Светочувствительный элемент помещают в область перекрытия парциальных световых пучков с возможностью перемещения, угол схождения этих пучков задают изменением угла падения коллимированного светового пучка на входную поверхность светоделительного кубика. Для изменения угла схождения светоделительный кубик, два зеркала и регистрирующий элемент вращают совместно вокруг оси, перпендикулярной плоскости падения коллимированного светового пучка на упомянутую входную поверхность, саму ось располагают вблизи входной поверхности светоделительного кубика так, чтобы минимизировать сужение его зрачка вдоль плоскости падения. Светочувствительный элемент перемещают вдоль плоскости светоделительного зеркала для совмещения его с областью перекрытия парциальных световых пучков, которая перемещается вдоль этой плоскости при изменении угла схождения. В техническом решении угол схождения парциальных световых пучков изменяют посредством упомянутого вращения, без использования для этой цели юстировочных узлов, чем можно повысить виброустойчивость интерферометра. Одновременно выполняется точное равенство оптических длин парциальных световых пучков по их осям на пути от точки их образования на светоделительном зеркале до точки их пересечения во всем диапазоне изменения угла схождения. Вместе с тем изменение угла схождения делает необходимым перемещать светочувствительный элемент, что понижает виброустойчивость этого интерферометра.The photosensitive element is placed in the area of overlapping partial light beams with the possibility of movement, the convergence angle of these beams is set by changing the angle of incidence of the collimated light beam on the input surface of the beam splitter. To change the angle of convergence, the beam-splitting cube, two mirrors, and the recording element are rotated together around an axis perpendicular to the plane of incidence of the collimated light beam on the said input surface, the axis itself is placed near the input surface of the beam-splitting cube so as to minimize the narrowing of its pupil along the plane of incidence. The photosensitive element is moved along the plane of the beam splitting mirror to align it with the overlapping region of partial light beams, which moves along this plane with a change in the convergence angle. In the technical solution, the angle of convergence of the partial light beams is changed by means of the said rotation, without the use of adjustment units for this purpose, which can increase the vibration resistance of the interferometer. At the same time, the exact equality of the optical lengths of the partial light beams along their axes along the path from the point of their formation on the beam splitter mirror to the point of their intersection in the entire range of the convergence angle is fulfilled. At the same time, a change in the convergence angle makes it necessary to move the photosensitive element, which reduces the vibration resistance of this interferometer.

Недостатками известного технического решения является низкая виброустойчивость, в связи с подвижностью светочувствительного элемента.The disadvantages of the known technical solutions is the low vibration resistance, in connection with the mobility of the photosensitive element.

Перед авторами ставилась задача разработать двухлучевой интерферометр, имеющий более простую конструкцию.The authors were tasked with developing a two-beam interferometer having a simpler design.

Поставленная задача решается тем, что двухлучевой интерферометр, включающий в себя источник коллимированного светового пучка, основание с осью вращения и с закрепленными на нем светоделительным элементом со светоделительным зеркалом, разделяющим коллимированный световой пучок на два парциальных световых пучка, первым неподвижным зеркалом, вторым неподвижным зеркалом, светочувствительным элементом и оптически связанными с источником коллимированного светового пучка, датчик углового перемещения, привод вращательного движения, обеспечивающий вращательное движение основания с осью вращения вокруг этой оси, блок управления, дополнительно оснащен оправой, с возможностью закрепления светочувствительного элемента неподвижно, а ось вращения основания выполнена расположенной за светоделительным элементом по ходу парциальных световых пучков в позиции, обеспечивающей согласование вращательного движения и перемещения коллимированного светового пучка по светоделительному зеркалу светоделительного элемента, а блок управления выполнен формирующим управляющие сигналы для привода вращательного движения по формулеThe problem is solved in that a two-beam interferometer, which includes a collimated light beam source, a base with an axis of rotation and a beam splitting element fixed to it with a beam splitting mirror, dividing the collimated light beam into two partial light beams, the first fixed mirror, the second fixed mirror, a photosensitive element and optically coupled to a collimated light beam source, an angular displacement sensor, a rotary drive, The control unit that rotates the rotational movement of the base with an axis of rotation around this axis is additionally equipped with a frame, with the possibility of fixing the photosensitive element motionless, and the axis of rotation of the base is made located behind the beam splitting element along the partial light beams in a position that ensures coordination of the rotational movement and movement of the collimated light beam along the beam splitting mirror of the beam splitting element, and the control unit is made forming control signals for driving rotational motion according to the formula

где М - расстояние от позиции коллимированного светового пучка на светоделительном зеркале светоделительного элемента до края этого светоделительного зеркала, ближнего к светочувствительному элементу, Н - расстояние между первым неподвижным зеркалом и вторым неподвижным зеркалом, G - длина светоделительного зеркала светоделительного элемента по ходу коллимированного светового пучка и парциальных световых пучков,

- расстояние от светочувствительного элемента до ближайшего к нему края светоделительного зеркала светоделительного элемента, ξ - угол наклона первого неподвижного зеркала и второго неподвижного зеркала к плоскости светоделительного зеркала светоделительного элемента, χ - угол падения коллимированного светового пучка на светоделительное зеркало светоделительного элемента, α - половинный угол схождения парциальных световых пучков, при этом светоделительный элемент со светоделительным зеркалом выполнен с выходными гранями светоделительного элемента, симметричными относительно плоскости этого светоделительного зеркала, далее первое неподвижное зеркало и второе неподвижное зеркало выполнены расположенными взаимно симметрично относительно плоскости светоделительного зеркала.where M is the distance from the position of the collimated light beam on the beam splitting mirror of the beam splitting element to the edge of this beam splitting mirror closest to the photosensitive element, H is the distance between the first fixed mirror and the second fixed mirror, G is the length of the beam splitting mirror of the beam splitting element along the collimated light beam and partial light beams,

is the distance from the photosensitive element to the edge of the beam splitter element closest to it, ξ is the angle of inclination of the first fixed mirror and the second motionless mirror to the plane of the beam splitter mirror of the beam splitter, χ is the angle of incidence of the collimated light beam on the beam splitter mirror of the beam splitter, α is the half angle the convergence of the partial light beams, while the beam splitting element with a beam splitting mirror is made with the output faces of the beam splitter element, symmetrical relative to the plane of this beam splitting mirror, then the first fixed mirror and the second fixed mirror are arranged mutually symmetrically with respect to the plane of the beam splitting mirror.

Технический эффект заявляемого устройства заключается в повышении виброустойчивости и упрощении конструкции устройства, а также в расширении арсенала средств данного назначения.The technical effect of the claimed device is to increase vibration resistance and simplify the design of the device, as well as to expand the arsenal of means for this purpose.

На фиг. 1 представлена схема двухлучевого интерферометра, где 1 - источник коллимированного светового пучка, 2 - коллимированный световой пучок, 3 - светоделительный элемент, 4 - светоделительное зеркало, 5 - первый парциальный световой пучок, 6 - второй парциальный световой пучок, 7 - первое неподвижное зеркало, 8 - второе неподвижное зеркало, 9 - светочувствительный элемент, 10 - основание, 11 - ось вращения, 12 - датчик углового перемещения, 13 - направление вращения, 14 - привод вращательного движения, 15 - блок управления.In FIG. 1 is a diagram of a two-beam interferometer, where 1 is the source of the collimated light beam, 2 is the collimated light beam, 3 is the beam splitting element, 4 is the beam splitting mirror, 5 is the first partial light beam, 6 is the second partial light beam, 7 is the first stationary mirror, 8 - second fixed mirror, 9 - photosensitive element, 10 - base, 11 - axis of rotation, 12 - sensor of angular displacement, 13 - direction of rotation, 14 - drive of rotational movement, 15 - control unit.

На фиг. 2 представлен график зависимостей половинного угла схождения парциальных световых пучков от угла падения θ₀ коллимированного светового пучка в его базовом положении, соответствующем экстремальному расстоянию от края светоделительного зеркала, ближнего к светочувствительному элементу, до точки пересечения осей парциальных световых пучков, на входную поверхность светоделительного элемента при угле ξ=10° для трех значений расстояния Н в схеме двухлучевого интерферометра, где 16 - половинный угол схождения α₀ для коллимированного светового пучка в его базовом положении, 17 - нижнее α₁ граничное значение половинного угла схождения при H=G, 18 - верхнее α₂ граничное значение половинного угла схождения при H=G, 19 - нижнее α₁ граничное значение половинного угла схождения при

, 20 - верхнее α₂ граничное значение половинного угла схождения при

, 21 - нижнее α₁ граничное значение половинного угла схождения при

, 22 - верхнее α₂ граничное значение половинного угла схождения при

, 23 - диапазон перестройки Δα=α₂-α₁ половинного угла схождения при Н=G, 24 - диапазон перестройки Δα=α₂-α₁ половинного угла схождения при

, 25 - диапазон перестройки Δα=α₂-α₁ половинного угла схождения при

.In FIG. 2 is a graph of the dependences of the half angle of convergence of partial light beams on the incidence angle θ _{0 of the} collimated light beam in its basic position, corresponding to the extreme distance from the edge of the beam splitter mirror closest to the photosensitive element, to the point of intersection of the axes of the partial light beams, on the input surface of the beam splitter at ξ = the angle of 10 ° for three values of the distance H in the circuit two-beam interferometer, wherein 16 - the half-angle of convergence α ₀ for collimated lights th beam in its basic position, 17 - lower limit value α ₁ half-angle of convergence at H = G, 18 - upper limit value α ₂ half-angle of convergence at H = G, 19 - lower limit value α ₁ half-angle of convergence at

, 20 - upper α ₂ boundary value of the half angle of convergence at

, 21 - lower α ₁ boundary value of the half angle of convergence at

, 22 - upper α ₂ boundary value of the half angle of convergence at

, 23 - adjustment range Δα = α ₂ -α _{1 of the} half angle of convergence at Н = G, 24 - adjustment range Δα = α ₂ -α _{1 of the} half angle of convergence at

, 25 - tuning range Δα = α ₂ -α ₁ half angle of convergence at

.

Заявляемый двухлучевой интерферометр работает следующим образом. Двухлучевой интерферометр включает в себя источник коллимированного светового пучка 1, основание 10 с осью вращения 11, на котором установлены светоделительный элемент 3 со светоделительным зеркалом 4, первое неподвижное зеркало 7, второе неподвижное зеркало 8, светочувствительный элемент 9, оптически связанные с источником коллимированного светового пучка 1. В качестве светоделительного элемента 3 используется для примера светоделительный кубик, составленный из двух 90-градусных призм, плотно соединенных своими плоскими гипотенузными поверхностями, образующими его диагональную поверхность C₁С₂. На гипотенузной поверхности одной из 90-градусных призм предварительно наносится светоделительное зеркало 4, которое в результате оказывается расположенным внутри светоделительного кубика. Благодаря его зеркальной симметрии относительно диагональной поверхности С₁С₂, на которой расположено встроенное в него светоделительное зеркало 4, выходные поверхности С₂С₃ и С₂С₄ располагаются зеркально-симметрично относительно этого светоделительного зеркала 4. Так же взаимно симметрично устанавливаются первое неподвижное зеркало 7 и второе неподвижное зеркало 8. Поэтому плоскость светоделительного зеркала 4 является плоскостью зеркальной симметрии заявляемого двухлучевого интерферометра (далее плоскость симметрии), включающего в себя светоделительный элемент 3 со светоделительным зеркалом 4, первое неподвижное зеркало 7 и второе неподвижное зеркало 8. Светочувствительный элемент 9 встроен в оправу с возможностью закрепления светочувствительного элемента неподвижно, которая может быть неподвижно закреплена на основании 10. Светоделительный элемент 3 со светоделительным зеркалом 4, первое неподвижное зеркало 7 и второе неподвижное зеркало 8 также жестко закреплены на основании 10, поэтому они совместно со светочувствительным элементом 9 взаимно неподвижны.The inventive two-beam interferometer operates as follows. A two-beam interferometer includes a collimated light beam source 1, a base 10 with an axis of rotation 11, on which a beam splitting element 3 with a beam splitting mirror 4 is mounted, a first fixed mirror 7, a second fixed mirror 8, a photosensitive element 9, optically coupled to a collimated light beam source 1. As a beam splitting element 3, a beam splitting cube made up of two 90-degree prisms tightly connected by their flat hypotenuse surface is used as an example. rhnostyami forming its diagonal surface C ₁ C _2. On the hypotenuse surface of one of the 90-degree prisms, a beam splitter 4 is preliminarily applied, which as a result is located inside the beam splitter cube. Due to its mirror symmetry with respect to the diagonal surface C ₁ C ₂ , on which the beam splitting mirror 4 is integrated, the output surfaces C ₂ C ₃ and C ₂ C ₄ are mirror-symmetric with respect to this beam splitting mirror 4. The first fixed mirror 7 and a second fixed mirror 8. Therefore, the plane of the beam splitting mirror 4 is the plane of mirror symmetry of the inventive two-beam interferometer (hereinafter the plane of symmetry), including the light-separating element 3 with a beam-splitting mirror 4, the first fixed mirror 7 and the second fixed mirror 8. The photosensitive element 9 is integrated in the frame with the possibility of fixing the photosensitive element fixedly, which can be fixedly mounted on the base 10. The beam-splitting element 3 with a beam-splitting mirror 4 , the first fixed mirror 7 and the second fixed mirror 8 are also rigidly fixed to the base 10, so they are mutually fixed together with the photosensitive element 9.

Источник коллимированного светового пучка 1 генерирует коллимированный световой пучок 2 диаметром D, который направляется на входную плоскую поверхность С₁С₄ светоделительного элемента 3 под углом падения θ на расстоянии Q от края C₁ светоделительного зеркала 4, ближнего к источнику коллимированного светового пучка 1, до осевого луча коллимированного светового пучка 2. Далее коллимированный световой пучок 2 входит в светоделительный кубик под углом преломления ψ, падает на светоделительное зеркало 4 в точку F под углом χ на расстоянии М от края C₂ светоделительного зеркала 4, ближнего к светочувствительному элементу 9, и разделяется этим светоделительным зеркалом 4 на два парциальных световых пучка 5 и 6. Первый парциальный световой пучок 5 проходит через светоделительное зеркало 4, покидает светоделительный элемент 3 через выходную поверхность С₂С₃ и направляется к первому неподвижному зеркалу 7, а второй парциальный световой пучок 6 отражается от светоделительного зеркала 4, покидает светоделительный элемент 3 через выходную поверхность С₂С₄ и направляется ко второму неподвижному зеркалу 8. Первый парциальный световой пучок 5 и второй парциальный световой пучок 6, отразившись от первого неподвижного зеркала 7 и второго неподвижного зеркала 8 соответственно, взаимно пересекаются под углом схождения 2α. Благодаря симметричности двулучевого интерферометра первый парциальный световой пучок 5 и второй парциальный световой пучок 6 также взаимно симметричны относительно плоскости симметрии. Точка O пересечения их осевых лучей, удаленная на расстояние L от края С₂ светоделительного зеркала 4, ближнего к светочувствительному элементу 9, лежит на этой плоскости, а их оптические длины по осям на пути от точки образования F на светоделительном зеркале 4 до точки O равны между собой при любом угле схождения. Поэтому область взаимного перекрытия первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6, выделенная на Фиг. 1 серым цветом, в которой формируется периодическая интерференционная картина, обладает такой же симметрией, точка O является ее центром симметрии и характеризуется нулевым порядком интерференции. Светочувствительный элемент 9 помещается внутри этой области перекрытия на расстоянии

от края С₂ светоделительного зеркала 4.The source of the collimated light beam 1 generates a collimated light beam 2 of diameter D, which is directed to the input flat surface C ₁ C _{4 of the} beam splitter 3 at an angle of incidence θ at a distance Q from the edge C _{1 of the} beam splitter mirror 4, which is closest to the source of the collimated light beam 1, to the axial beam of the collimated light beam 2. Next, the collimated light beam 2 enters the beam splitting cube at the angle of refraction ψ, falls onto the beam splitting mirror 4 at point F at an angle χ at a distance M from Paradise C ₂ beam-splitting mirror 4, passing to the photosensitive member 9, and is divided by this beam splitter mirror 4 into two

partial light beams

5 and 6. The first partial light beam 5 passes through beam splitter mirror 4, leaves the beam splitter 3 through the exit surface C ₂ C ₃ and goes to the first fixed mirror 7, and the second partial light beam 6 is reflected from the beam splitter 4, leaves the beam splitter 3 through the output surface C ₂ C ₄ and goes to the second moving mirror 8. The first partial light beam 5 and the second partial light beam 6, reflected from the first fixed mirror 7 and the second fixed mirror 8, respectively, mutually intersect at an angle of convergence of 2α. Due to the symmetry of the two-beam interferometer, the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6 are also mutually symmetrical with respect to the plane of symmetry. The point O of the intersection of their axial rays, remote at a distance L from the edge C _{2 of the} beam splitter mirror 4 closest to the photosensitive element 9, lies on this plane, and their optical lengths along the axes along the path from the point of formation F on the beam splitter mirror 4 to point O are equal with each other at any angle of convergence. Therefore, the area of mutual overlap of the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6, highlighted in FIG. 1, the gray color in which the periodic interference pattern is formed has the same symmetry, the point O is its center of symmetry and is characterized by zero order of interference. The photosensitive element 9 is placed inside this overlapping area at a distance

from edge C _{2 of the} beam splitter 4.

Основание 10 может вращаться вокруг оси вращения 11 относительно источника коллимированного светового пучка 1 по направлению вращения, показанному стрелкой 13. Ось вращения 11 перпендикулярна плоскости падения этого пучка на светоделительное зеркало 4 и расположена за светоделительным элементом 3 по ходу коллимированного светового пучка 2 и первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6 на расстоянии T от края С₂ светоделительного зеркала 4. Эта позиция устанавливается так, чтобы обеспечивалось согласование по определенному закону вращательного движения основания 10 и перемещения коллимированного светового пучка 2 по светоделительному зеркалу 4 светоделительного элемента 3. Вращение основания 10 осуществляется приводом вращательного движения 14, причем управляющие сигналы для этого привода формируются по указанному закону согласования блоком управления 15. Формула, описывающая этот закон согласования, выводится ниже. Положение основания 10 индицируется датчиком углового перемещения 12.The base 10 can rotate around the axis of rotation 11 relative to the source of the collimated light beam 1 in the direction of rotation shown by arrow 13. The axis of rotation 11 is perpendicular to the plane of incidence of this beam on the beam splitter mirror 4 and is located behind the beam splitter element 3 along the collimated light beam 2 and the first partial light beam beam 5 and the second partial light beam 6 at a distance T from the edge C _{2 of the} beam splitter mirror 4. This position is set so as to ensure consistency according to a certain law of the rotational movement of the base 10 and the movement of the collimated light beam 2 through the beam splitting mirror 4 of the beam splitting element 3. The rotation of the base 10 is carried out by the drive of the rotational movement 14, and the control signals for this drive are generated according to the specified coordination law by the control unit 15. The formula describing this law coordination is displayed below. The position of the base 10 is indicated by the angular displacement sensor 12.

Данное вращение сопровождается изменением угла падения θ и соответствующим изменением угла схождения 2α - таким путем производится перестройка периода Λ интерференционной картины, однозначно связанного с углом схождения формулой Λ=λ/2sinα, где λ - длина волны излучения, генерируемого источником коллимированного светового пучка 1. При условии, что угол падения θ увеличивается при вращении основания 10 с осью вращения по часовой стрелке (см. Фиг. 1), половинный угол схождения α определяется следующей формулой:This rotation is accompanied by a change in the angle of incidence θ and a corresponding change in the convergence angle 2α - in this way, the period Λ of the interference pattern is uniquely related to the convergence angle by the formula Λ = λ / 2sinα, where λ is the wavelength of the radiation generated by the collimated light beam source 1. When provided that the angle of incidence θ increases with the rotation of the base 10 with the axis of rotation clockwise (see Fig. 1), the half angle of convergence α is determined by the following formula:

На Фиг. 1 показан угол ξ>0 (Следует отметить, что все последующие формулы представлены как функции переменной α, хотя положение коллимированного светового пучка 2 определяется углом падения θ. Это сделано потому, что половинный угол схождения α является как бы конечным продуктом работы интерферометра. Данные параметры связаны простой линейной зависимостью, отражаемой формулой (1), поэтому выбор того или иного параметра по ходу изложения будет определяться соображениями удобства). Используя законы геометрической оптики, можно вывести формулу для расстояния L:In FIG. Figure 1 shows the angle ξ> 0 (It should be noted that all of the following formulas are presented as functions of the variable α, although the position of the collimated light beam 2 is determined by the angle of incidence θ. This is because the half-convergence angle α is, as it were, the end product of the interferometer. These parameters are connected by a simple linear dependence, reflected by formula (1), therefore, the choice of a parameter in the course of presentation will be determined by considerations of convenience). Using the laws of geometric optics, we can derive a formula for the distance L:

где

- расстояние от точки выхода осевого луча первого парциального светового пучка 5 или второго парциального светового пучка 6 до края С₂ светоделительного зеркала 4, ψ=arcsin(sinθ/n), n - показатель преломления материала, из которого изготовлен светоделительный элемент 3.Where

is the distance from the exit point of the axial beam of the first partial light beam 5 or the second partial light beam 6 to the edge C _{2 of the} beam splitter mirror 4, ψ = arcsin (sinθ / n), n is the refractive index of the material from which the beam splitter element 3 is made.

Из (2) следует, что при условии L=const увеличение угла падения θ (и соответственно половинного угла схождения α) сопровождается увеличением расстояния Q, т.е. позиция коллимированного светового пучка 2 на входной поверхности С₁С₄ перемещается от ребра C₁ до ребра С₄ светоделительного элемента 3, а его позиция на светоделительном зеркале 4 - от края C₁ до края С₂. При вращении основания 10 вокруг оси вращения 11, расположенной за светоделительным элементом 3 по ходу первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6, реализуется описанный выше характер обоих перемещений, что указывает на способ согласования изменения параметров θ и Q, характеризующих соответственно вращательное движение основания 10 и перемещение коллимированного светового пучка 2.It follows from (2) that under the condition L = const, an increase in the angle of incidence θ (and, correspondingly, a half angle of convergence α) is accompanied by an increase in the distance Q, i.e. the position of the collimated light beam 2 on the input surface C ₁ C ₄ moves from the edge C ₁ to the edge C _{4 of the} beam splitting element 3, and its position on the beam splitting mirror 4 - from the edge C ₁ to the edge C ₂ . When the base 10 rotates around the axis of rotation 11, located behind the beam splitting element 3 along the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6, the above-described character of both movements is realized, which indicates a method of matching changes in the parameters θ and Q, which characterize rotational motion, respectively the base 10 and the movement of the collimated light beam 2.

Данное согласование осуществляется следующим образом. Для коллимированного светового пучка 2, ориентированного под произвольным углом падения θ₀, можно найти такую комбинацию расстояний T=T₀ и Q=Q₀, для которой зависимость L(θ) согласно (2), обусловленная вращением, представляет собой отрезок гладкой кривой малой кривизны с максимумом L=L₀ при θ=θ₀, почти симметричной относительно максимума. Положение коллимированного светового пучка 2, характеризуемого параметрами θ₀ и Q₀, а также рядом других параметров (T₀, ψ₀, α₀, L₀, D₀) называется базовым. Нижнее θ₁ и верхнее θ₂ граничные значения угла падения достигаются вращением основания 10 относительно названного базового положения против часовой и по часовой стрелке соответственно и обусловлены касанием коллимированного светового пучка 2 диаметром D₀ ближайшего к нему ребра светоделительного элемента 3. Базовое значение α₀ и граничные значения α₁, α₂ половинного угла схождения парциальных световых пучков 5 и 6 находятся по формуле (1):This approval is as follows. For a collimated light beam 2 oriented at an arbitrary angle of incidence θ ₀ , one can find a combination of the distances T = T ₀ and Q = Q ₀ for which the dependence L (θ) according to (2), due to rotation, is a segment of a smooth curve small curvature with a maximum L = L ₀ at θ = θ ₀ , which is almost symmetrical with respect to the maximum. The position of the collimated light beam 2, characterized by the parameters θ ₀ and Q ₀ , as well as a number of other parameters (T ₀ , ψ ₀ , α ₀ , L ₀ , D ₀ ) is called basic. The lower θ ₁ and upper θ ₂ boundary values of the angle of incidence are achieved by rotating the base 10 relative to the specified base position counterclockwise and clockwise, respectively, and are caused by the contact of the collimated light beam 2 with a diameter D _{0 of the} nearest edge of the beam splitter element 3. The base value α ₀ and the boundary the values α ₁ , α _{2 of the} half angle of convergence of the partial light beams 5 and 6 are found by the formula (1):

где i=0, 1, 2.where i = 0, 1, 2.

Значениям θ₁ и θ₂ соответствуют граничные расстояния L=L₁ и L=L₂, причем L₁, L₂<L₀. Следовательно, в результате вращения область взаимного перекрытия первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6 испытывает перемещение вдоль плоскости симметрии в интервале ΔL, ограниченном, с одной стороны, граничными расстояниями L₁ или Z₂ и, с другой стороны, максимальным расстоянием L₀, причем данный интервал оказывается во много раз меньшим размера S упомянутой области перекрытия вдоль этой плоскости: ΔL<<S. Светочувствительный элемент 9 помещается внутри интервала ΔL, поэтому выполняется условие

. Найти значения длин L₀, L₁ и L₂ можно, преобразуя формулу (2):The values of θ ₁ and θ ₂ correspond to the boundary distances L = L ₁ and L = L ₂ , and L ₁ , L ₂ <L ₀ . Therefore, as a result of rotation, the area of mutual overlap of the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6 experiences a movement along the symmetry plane in the interval ΔL, limited, on the one hand, by the boundary distances L ₁ or Z ₂ and, on the other hand, the maximum distance L ₀ , and this interval is many times smaller than the size S of the said overlapping region along this plane: ΔL << S. The photosensitive element 9 is placed inside the interval ΔL, therefore, the condition

. You can find the values of the lengths L ₀ , L ₁ and L _{2 by} transforming the formula (2):

гдеWhere

- расстояние от точки выхода осевого луча первого парциального светового пучка 5 или второго парциального светового пучка 6 до края С2 светоделительного зеркала 4, ψ₁=arcsin(sinθ_i/n).- the distance from the exit point of the axial beam of the first partial light beam 5 or the second partial light beam 6 to the edge C2 of the beam splitting mirror 4, ψ ₁ = arcsin (sinθ _i / n).

Чтобы обеспечить выполнение условия ΔL<<S, нужно найти базовые параметры T₀, Q₀ и D₀, а также граничные значения θ₁ и θ₂ угла падения. Процедура такого поиска состоит в следующем. Из кинематической схемы вращения основания 10 вокруг оси вращения 11 выводится формула, связывающая текущее значение параметра B с базовым расстоянием Т₀:To ensure the fulfillment of the condition ΔL << S, it is necessary to find the basic parameters T ₀ , Q ₀ and D ₀ , as well as the boundary values θ ₁ and θ _{2 of the} angle of incidence. The procedure for such a search is as follows. From the kinematic scheme of rotation of the base 10 around the axis of rotation 11, a formula is derived that relates the current value of parameter B to the base distance T ₀ :

Далее формула (6) подставляется в формулу (2), это выражение дифференцируется и найденная производная dL/dθ приравнивается к нулю при значениях θ=θ₀ и ψ=ψ₀. Этой операцией находится максимум в зависимости L(θ), характеризуемый параметрами базового положения коллимированного светового пучка 2. Из полученного выражения извлекается формула для базового расстояния Т₀:Then, formula (6) is substituted into formula (2), this expression is differentiated, and the found derivative dL / dθ is equal to zero for the values θ = θ ₀ and ψ = ψ ₀ . This operation finds the maximum in the dependence L (θ), characterized by the parameters of the base position of the collimated light beam 2. From the obtained expression, the formula for the base distance T ₀ is extracted:

Подставляя (7) в формулу (6), а затем это результирующее выражение - в (2), можно получить формулу для расстояния L, которое определяет текущее положение точки O при вращении основания 10 вокруг оси вращения 11 относительно базового положения коллимированного светового пучка 2. Таким же путем находятся граничные расстояния L₁ и L₂, используя формулу (4).Substituting (7) into formula (6), and then this resulting expression into (2), we can obtain a formula for the distance L, which determines the current position of the point O when the base 10 rotates around the axis of rotation 11 relative to the base position of the collimated light beam 2. In the same way, the boundary distances L ₁ and L ₂ are found using formula (4).

Базовый диаметр D₀ коллимированного светового пучка 2 находится из граничных условий, которые обусловлены касанием этого пучка ребер светоделительного элемента 3 - C₁ (на нижней границе θ₁):The base diameter D _{0 of the} collimated light beam 2 is found from the boundary conditions that are caused by the contact of this beam of ribs of the beam splitting element 3 - C ₁ (at the lower boundary θ ₁ ):

или С₄ (на верхней границе θ₂):or C ₄ (at the upper boundary of θ ₂ ):

где граничные расстояния Q₁ и Q₂ получаются из формулы (5), в ней расстояния B₁ или B₂ определяются формулой (6) с заменой величин ψ и α на ψ₁ и α₁ или ψ₂ и α₂ соответственно. Из равенств (8) и (9) путем исключения D₀ выводится уравнениеwhere the boundary distances Q ₁ and Q ₂ are obtained from formula (5), in it the distances B ₁ or B _{2 are} determined by formula (6) with the replacement of ψ and α by ψ ₁ and α ₁ or ψ ₂ and α _2, respectively. From equalities (8) and (9), by eliminating D _{0, the} equation

с тремя неизвестными: θ₁, θ₂ и Q₀, последняя из них содержится в формулах для Q₁ и Q₂. Еще два уравнения можно вывести, сопоставляя базовое расстояние L₀, определяемое формулой (4), и граничные расстояния L₁, L₂ с расстоянием

от края С₂ светоделительного зеркала 4 до светочувствительного элемента 9, для чего составляются формулы для трех смещений точки O относительно этого элемента в базовом и граничных положениях коллимированного светового пучка 2:with three unknowns: θ ₁ , θ ₂ and Q ₀ , the last of which is contained in the formulas for Q ₁ and Q ₂ . Two more equations can be derived by comparing the base distance L ₀ defined by formula (4) and the boundary distances L ₁ , L ₂ with the distance

from the edge C _{2 of the} beam splitting mirror 4 to the photosensitive element 9, for which formulas for three displacements of the point O relative to this element in the base and boundary positions of the collimated light beam 2 are compiled:

Условие малости этих смещений δL_i по сравнению с размером S упомянутой области перекрытия вдоль плоскости симметрии вводится посредством предельного относительного допуска 0<η<<1 для данного размера. Формулу для S можно написать, пользуясь видом интерференционной картины на фиг. 1:The condition for the smallness of these displacements δL _i compared with the size S of the mentioned overlap region along the symmetry plane is introduced by means of the limiting relative tolerance 0 <η << 1 for a given size. The formula for S can be written using the type of interference pattern in FIG. one:

С учетом неравенств

, отражающих предписанную выше позицию светочувствительного элемента 9, можно выразить смещения δL_i, через параметры S и η:In view of inequalities

reflecting the prescribed position of the photosensitive element 9, it is possible to express the displacement δL _i through the parameters S and η:

В формуле (13) учтено то обстоятельство, что относительный допуск η определяет величину смещения δL только в максимуме зависимости δL(θ) и на ее границах, то есть δL_i=ηS_i. Для всех промежуточных значений угла падения θ смещение δL<ηS. Если исключить расстояния

из равенств (11) путем составления разностей δL₀-δL₁=L₀-L₁ и δL₀-δL₂=δL₀-L₂ и затем подставить в них соотношения для смещений δL_i из формул (13) и выражения для D₀ из формул (8) и (9), то можно получить еще два уравнения:Formula (13) takes into account the fact that the relative tolerance η determines the displacement δL only at the maximum of the dependence δL (θ) and at its boundaries, i.e., δL _i = ηS _i . For all intermediate values of the angle of incidence θ, the displacement is δL <ηS. If you exclude distances

from equalities (11) by compiling the differences δL ₀ -δL ₁ = L ₀ -L ₁ and δL ₀ -δL ₂ = δL ₀ -L ₂ and then substitute the relations for the displacements δL _i from formulas (13) and the expressions for D ₀ from formulas (8) and (9), then two more equations can be obtained:

в дополнение к уравнению (10). Численное решение системы уравнений (10), (14) и (15) дает значения трех неизвестных параметров: θ₁, θ₂ и Q₀, характеризующих перестройку периода интерференционной картины при заданном базовом угле падения θ₀. Найденные параметры обеспечивают смещение центра симметрии (точки О) интерференционной картины относительно светочувствительного элемента 9, не превышающее текущего значения ηS во всем диапазоне изменения половинного угла схождения первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6 от нижнего граничного значения α₁ до верхнего α₂. Базовый диаметр D₀ коллимированного светового пучка 2 находится по формулам (8) или (9), а базовое расстояние Т₀ от края C₂ светоделительного зеркала 4 до оси вращения 11 - по формуле (7).in addition to equation (10). The numerical solution of the system of equations (10), (14) and (15) gives the values of three unknown parameters: θ ₁ , θ ₂ and Q ₀ , characterizing the restructuring of the period of the interference pattern for a given base angle of incidence θ ₀ . The found parameters provide a shift of the center of symmetry (point O) of the interference pattern relative to the photosensitive element 9, not exceeding the current value ηS in the entire range of half-convergence angle of the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6 from the lower boundary value α ₁ to upper α ₂ . The base diameter D _{0 of the} collimated light beam 2 is found by the formulas (8) or (9), and the base distance T ₀ from the edge C _{2 of the} beam splitter mirror 4 to the axis of rotation 11 is determined by the formula (7).

На фиг. 2 представлены зависимости значений половинного угла схождения α₀, α₁ и α₂, а также ширины Δα диапазона изменения этого угла от базового угла падения θ₀ при η=0,05 для трех значений расстояния H между первым неподвижным зеркалом 7 и вторым неподвижным зеркалом 8. Видно, что α₁ и α₂, располагаются приблизительно симметрично относительно α₀, а Δα увеличивается с ростом θ₀, одновременно кривая Δα(θ₀) опускается на графике с увеличением Н, другими словами, диапазон изменения α сужается. Этот диапазон может превышать 20°, если Н=G и θ₀≈0. Каждому значению θ₀ соответствует уникальный набор параметров Q₀, Т₀ и D₀.In FIG. Figure 2 shows the dependences of the half convergence angle α ₀ , α ₁ and α ₂ , as well as the width Δα of the range of variation of this angle on the base angle of incidence θ ₀ for η = 0.05 for three values of the distance H between the first fixed mirror 7 and the second fixed mirror 8. It can be seen that α ₁ and α ₂ are located approximately symmetrically with respect to α ₀ , and Δα increases with increasing θ ₀ , while the curve Δα (θ ₀ ) drops on the graph with increasing H, in other words, the range of variation of α narrows. This range can exceed 20 ° if H = G and θ ₀ ≈0. Each value of θ ₀ corresponds to a unique set of parameters Q ₀ , T ₀ and D ₀ .

Из выражения (2) можно вывести формулу, по которой блок управления 14 формирует управляющие сигналы для привода вращательного движения 14:From the expression (2), we can derive the formula by which the control unit 14 generates control signals for driving the rotational movement 14:

чем обеспечивается согласование вращательного движения основания 10 вокруг оси вращения 11, отображаемого в формуле (15) половинным углом схождения а первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6, и перемещения коллимированного светового пучка 2 по входной поверхности С₁С₄ светоделительного элемента 3, отображаемого в формуле (16) расстоянием Q от края C₁ светоделительного зеркала 4, ближнего к источнику коллимированного светового пучка 1, до точки входа осевого луча коллимированного светового пучка 2 в светоделительный элемент 3.what ensures coordination of the rotational movement of the base 10 around the axis of rotation 11, displayed in formula (15) as the half-convergence angle a of the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6, and the movement of the collimated light beam 2 along the input surface C ₁ C _{4 of the} beam splitting element 3 displayed in the formula (16), the distance Q from the edge C _1-splitting mirror 4, passing to a source of collimated light beam 1 to the beam entry point axially collimated light beam into two light elitelny element 3.

В привязке этого согласования к светоделительному зеркалу 4 упомянутое вращательное движение отображается на фиг. 1 углом падения χ коллимированного светового пучка 2 на светоделительное зеркало 4, а перемещение по нему данного пучка отображается расстоянием М от края С₂ этого зеркала, ближнего к светочувствительному элементу 9, до точки F падения на него осевого луча коллимированного светового пучка 2. Из треугольника со сторонами М, В и отрезком оси какого-либо парциального пучка, например первого парциального светового пучка 5, соединяющим точку F и точку выхода оси данного пучка из светоделительного элемента 3, можно вывести формулу для расстояния М как функцию переменной α:In relation to this alignment with the beam splitting mirror 4, said rotational movement is displayed in FIG. 1 by the angle of incidence χ of the collimated light beam 2 on the beam splitting mirror 4, and the movement of this beam along it is indicated by the distance M from the edge C _{2 of} this mirror, which is closest to the photosensitive element 9, to the point F of the incidence of the axial beam of the collimated light beam 2 on it. From the triangle with the sides M, B and the segment of the axis of any partial beam, for example, the first partial light beam 5 connecting the point F and the exit point of the axis of the beam from the beam splitter 3, we can derive the formula for the distance M to a function of the variable α:

С учетом равенства ψ=45°-χ получается искомая формула, описывающая согласование двух движений:Given the equality ψ = 45 ° -χ, the desired formula is obtained that describes the coordination of two movements:

где М - расстояние от позиции коллимированного светового пучка 2 на светоделительном зеркале 4 светоделительного элемента 3 до края этого светоделительного зеркала 4, ближнего к светочувствительному элементу 9, Н - расстояние между первым неподвижным зеркалом 7 и вторым неподвижным зеркалом 8, G - длина светоделительного зеркала 4 светоделительного элемента 3 по ходу коллимированного светового пучка 2 и первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6,

- расстояние от светочувствительного элемента 9 до ближайшего к нему края светоделительного зеркала 4 светоделительного элемента 3, ξ - угол наклона первого неподвижного зеркала 7 и второго неподвижного зеркала 8 к плоскости светоделительного зеркала 4 светоделительного элемента 3, χ - угол падения коллимированного светового пучка 2 на светоделительное зеркало 4 светоделительного элемента 3, α - половинный угол схождения первого парциального светового пучка 5 и второго парциального светового пучка 6.where M is the distance from the position of the collimated light beam 2 on the beam splitting mirror 4 of the beam splitting element 3 to the edge of this beam splitting mirror 4 closest to the photosensitive element 9, H is the distance between the first fixed mirror 7 and the second fixed mirror 8, G is the length of the beam splitting mirror 4 a beam splitting element 3 along the collimated light beam 2 and the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6,

- the distance from the photosensitive element 9 to the edge of the beam splitter 4 of the beam splitter 3 closest to it, ξ is the angle of inclination of the first fixed mirror 7 and the second mirror 8 to the plane of the beam splitter 4 of the beam splitter 3, χ is the angle of incidence of the collimated light beam 2 on the beam splitter mirror 4 of the beam splitting element 3, α is the half-angle of convergence of the first partial light beam 5 and the second partial light beam 6.

Угол χ может быть выражен через половинный угол схождения α следующей формулой:The angle χ can be expressed in terms of the half angle of convergence α by the following formula:

Технический эффект заявляемого устройства, заключающийся в повышении виброустойчивости и упрощении конструкции устройства, а также в расширении арсенала средств данного назначения, достигается за счет того, что ось вращения основания выполнена расположенной за светоделительным элементом по ходу парциальных световых пучков в позиции, обеспечивающей согласование вращательного движения и перемещения коллимированного светового пучка по светоделительному зеркалу светоделительного элемента по формуле (18) в соответствии с управляющими сигналами для привода вращательного движения, формируемыми блоком управления.The technical effect of the claimed device, which consists in increasing vibration resistance and simplifying the design of the device, as well as in expanding the arsenal of means for this purpose, is achieved due to the fact that the axis of rotation of the base is made located behind the beam splitting element along the partial light beams in a position that ensures coordination of rotational motion and the movement of the collimated light beam through the beam splitting mirror of the beam splitting element according to the formula (18) in accordance with the control signals for driving a rotational motion generated by the control unit.

Claims

1. A two-beam interferometer including a source of a collimated light beam, a base with an axis of rotation and with a beam splitting element fixed to it with a beam splitting mirror, dividing the collimated light beam into two partial light beams, a first fixed mirror, a second fixed mirror, a photosensitive element and an optically associated with a collimated light beam source, an angular displacement sensor, a rotary motion drive providing rotational motion of the control axis of rotation around this axis, the control unit, characterized in that it is additionally equipped with a frame, with the possibility of fixing the photosensitive element fixedly, and the axis of rotation of the base is made located behind the beam splitting element along the partial light beams in a position that ensures coordination of rotational movement and movement a collimated light beam through the beam splitting mirror of the beam splitting element, and the control unit is configured to generate control signals for the drive rotational motion according to the formula

where M is the distance from the position of the collimated light beam on the beam splitting mirror of the beam splitting element to the edge of this beam splitting mirror closest to the photosensitive element, H is the distance between the first fixed mirror and the second fixed mirror, G is the length of the beam splitting mirror of the beam splitting element along the collimated light beam and partial light beams,

is the distance from the photosensitive element to the edge of the beam splitter element closest to it, ξ is the angle of inclination of the first fixed mirror and the second motionless mirror to the plane of the beam splitter mirror of the beam splitter, χ is the angle of incidence of the collimated light beam on the beam splitter mirror of the beam splitter, α is the half angle convergence of partial light beams.

2. A two-beam interferometer according to claim 1, characterized in that the beam splitting element with a beam splitting mirror is made with output faces of the beam splitting element symmetrical with respect to the plane of this beam splitting mirror.

3. A two-beam interferometer according to claim 1, characterized in that the first fixed mirror and the second fixed mirror are arranged mutually symmetrically with respect to the plane of the beam splitting mirror.