RU2745341C1

RU2745341C1 - Interferometer for measuring linear displacements of objects

Info

Publication number: RU2745341C1
Application number: RU2020124300A
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Сигитов; Анна Ивановна Бессонова; Константин Валерьевич Арав
Original assignee: Общество с ограниченной собственностью "Научно-производственный комплекс прецизионного оборудования"
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2021-03-24

Abstract

FIELD: measuring devices.

SUBSTANCE: invention relates to instrumentation and namely to interferometric measurements of linear displacements of objects. The interferometer contains a two-frequency laser (1) of linearly polarized radiation and a diffractive phase modulator (3), an optical element (5), a half-wave phase plate (7) installed behind the optical element in the path of one of the beams, reflectors (8), (20) and beam splitters (9), (17), (18), (19), (21) for the formation of reference and working channels including polaroids and photodetectors, collimators. The collimators are structurally made of three positive lenses (2), (4), while the first positive lens is common for two collimators and is located between the laser (1) and the phase modulator (3), and the other positive lenses (4) are located behind the modulator in the path of each of the beams. The plane of rulings of the circular phase diffraction grating of the modulator is in the focus of the first common positive lens of the collimators (2).

EFFECT: invention increases the output useful signal of the interfering beams.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно, к интерферометрическим измерениям линейных перемещений объектов.The invention relates to instrumentation, namely, to interferometric measurements of linear displacements of objects.

Известен интерферометр для измерения линейных перемещений, содержащий одночастотный лазер, установленные последовательно по ходу его лучей расщепитель лазерного излучения на два пучка и устройство сдвига частоты излучения в виде дифракционного фазового модулятора, первый фотоделитель и первый фотоприемник, образующие опорный канал, второй светоделитель, отражатель, второй фотоприемник, образующие рабочий канал, электронный блок обработки, подключенный к выходам фотоприемников (см. авторское свидетельство СССР № 991152, МПК G 01 В 9/00, опубл. 23.01.1983). Кроме того, интерферометр содержит систему из двух плоских отражателей, каждый из которых установлен между модулятором и первым светоделителем в ходе излучения одного из пучков под углом к направлению распространения пучка и с возможностью поворота отражателя вокруг оси, перпендикулярной к плоскости, проходящей через оси пучков. Known interferometer for measuring linear displacements, containing a single-frequency laser, installed in series in the course of its beams, a splitter of laser radiation into two beams and a device for shifting the radiation frequency in the form of a diffractive phase modulator, a first photo-splitter and a first photodetector forming a reference channel, a second beam splitter, a reflector, a second a photodetector forming a working channel, an electronic processing unit connected to the outputs of the photodetectors (see USSR inventor's certificate No. 991152, IPC G 01 V 9/00, publ. 23.01.1983). In addition, the interferometer contains a system of two flat reflectors, each of which is installed between the modulator and the first beam splitter during the emission of one of the beams at an angle to the direction of beam propagation and with the possibility of rotating the reflector around an axis perpendicular to the plane passing through the axes of the beams.

Недостатками этой схемы интерферометра являются:The disadvantages of this interferometer circuit are:

а) нерациональное использование энергии лазерного излучателя, что приводит к невозможности использовании этого варианта оптической схемы для контроля за перемещением объектов более 2-х координат;a) irrational use of the energy of the laser emitter, which leads to the impossibility of using this version of the optical scheme to control the movement of objects of more than 2 coordinates;

б) расщепленный на дифракционном фазовом модуляторе луч в поперечном сечении имеет форму эллипса и на интерферирующем пучке два луча совмещаются перекрещивающимися эллипсами, что тоже приводит к потере полезной энергии излучения лазера;b) the beam split on the diffraction phase modulator has the shape of an ellipse in cross section, and on the interfering beam two beams are superimposed by crossing ellipses, which also leads to a loss of useful laser radiation energy;

в) использование общего коллиматора для двух расщепленных лучей приводит к заметным аберрациям и также уменьшает выходную мощность лучей измерительных каналов.c) the use of a common collimator for two split beams leads to noticeable aberrations and also reduces the output power of the beams of the measuring channels.

Известен интерферометр для измерения линейных перемещений объектов, в котором повышение технологичности и точности измерений достигается совмещением в пространстве двух пучков излучения с различными ориентациями поляризации (см. патент SU 1800260, МПК G01B 11/16, опубл. 07.03.1993). Интерферометр содержит лазер линейно поляризованного излучения, дифракционный фазовый модулятор, предназначенный для расщепления излучения лазера на два пучка, оптический элемент, предназначенный для изменения направления пучков излучения, полуволновую фазовую пластину, установленную на пути одного из пучков излучения, отражатель, светоделитель, коллиматор, второй поляризационный светоделитель, неподвижный уголковый отражатель, подвижный уголковый отражатель, устанавливаемый на объекте измерения, поляроиды: опорный и измерительный, фотоприемники опорный и измерительный. Поляроид и фотоприемник установлены в опорном канале интерферометра, а коллиматор второй светоделитель, отражатели, поляроид и фотоприемник - в рабочем канале.Known an interferometer for measuring linear displacements of objects, in which an increase in manufacturability and measurement accuracy is achieved by combining two radiation beams with different polarization orientations in space (see patent SU 1800260, IPC G01B 11/16, publ. 07.03.1993). The interferometer contains a linearly polarized radiation laser, a diffractive phase modulator designed to split the laser radiation into two beams, an optical element designed to change the direction of radiation beams, a half-wave phase plate installed in the path of one of the radiation beams, a reflector, a beam splitter, a collimator, a second polarization beam splitter, fixed corner reflector, movable corner reflector installed on the object of measurement, polaroids: reference and measuring, photodetectors, reference and measuring. The polaroid and the photodetector are installed in the reference channel of the interferometer, and the collimator, the second beam splitter, reflectors, polaroid and photodetector are installed in the working channel.

Однако данная схема имеет следующие недостатки:However, this scheme has the following disadvantages:

а) схема не оптимальна по использованию мощности лазерного излучателя из-за эллипсности поперечного сечения лучей после расщепления луча на дифракционном фазовом модуляторе;a) the scheme is not optimal in using the power of the laser emitter due to the ellipticity of the cross-section of the beams after splitting the beam on the diffractive phase modulator;

б) необходимо изготовление точной клиновой призмы для достижения параллельности выходящих из формирователя лучей интерферометра;b) it is necessary to manufacture an accurate wedge prism to achieve parallelism of the interferometer beams coming out of the former;

в) вся энергия одного из линейно поляризованного луча, выходящего из лазера, идет на опорный канал, что нерационально, т.к. большая часть этого излучения может быть использована для еще одного рабочего канала.c) all the energy of one of the linearly polarized beam emerging from the laser goes to the reference channel, which is irrational, since most of this radiation can be used for another working channel.

Наиболее близким к предлагаемому решению является интерферометр для измерения линейных перемещений объектов в двух направлениях (см. патент SU 1800259, МПК G01B 11/16, опубл. 07.03.1993). Интерферометр содержит двухчастотный лазер линейно поляризованного излучения, дифракционный фазовый модулятор, предназначенный для расщепления излучения лазера на два пучка, оптический элемент, предназначенный для изменения направления пучков излучения, полуволновую фазовую пластину, установленную на пути одного из пучков излучения, отражатель, светоделитель, имеющий поляризационное покрытие, два коллиматора, два поляризационных светоделителя, два неподвижных уголковых отражателя, два подвижных уголковых отражателя, устанавливаемых на объектах измерения, поляроид, установленный в опорном канале, два поляроида, установленные в рабочих каналах, фотоприемник, установленный в опорном канале, два фотоприемника, установленные в рабочих каналах, а также светоделитель, предназначенный для образования опорного канала. Коллиматоры, поляризационные светоделители, неподвижные уголковые отражатели, подвижные уголковые отражатели, поляроиды и фотоприемники установлены по одному в каждом из двух рабочих каналов. Коллиматоры установлены на выходе блока формирования пучков.The closest the proposed solution is an interferometer for measuring linear displacements of objects in two directions (see patent SU 1800259, IPC G01B 11/16, publ. 07.03.1993). The interferometer contains a two-frequency laser of linearly polarized radiation, a diffractive phase modulator designed to split the laser radiation into two beams, an optical element designed to change the direction of the radiation beams, a half-wave phase plate installed in the path of one of the radiation beams, a reflector, a beam splitter having a polarization coating , two collimators, two polarizing beam splitters, two fixed corner reflectors, two movable corner reflectors installed on the measurement objects, a polaroid installed in the reference channel, two polaroids installed in the working channels, a photodetector installed in the reference channel, two photodetectors installed in working channels, as well as a beam splitter designed to form a reference channel. Collimators, polarizing beam splitters, fixed corner reflectors, movable corner reflectors, polaroids and photodetectors are installed one in each of the two working channels. Collimators are installed at the output of the beam shaping unit.

Однако, в этом варианте интерферометра линейных перемещений, в той его части, где формируются лучи, также как и в предыдущем варианте имеются недостатки:However, in this version of the linear displacement interferometer, in that part of it where the rays are formed, as well as in the previous version, there are disadvantages:

а) не решена задача компенсации эллиптичности поперечного сечения лучей после расщепления входящего лазерного луча на дифракционном фазовом модуляторе, причем она тем больше, чем меньше шаг штрихов в круговой решетке дифракционного фазового модулятора; a) the problem of compensating for the ellipticity of the cross-section of the beams after splitting the incoming laser beam on the diffractive phase modulator has not been solved, and it is the larger, the smaller the pitch of the lines in the circular grating of the diffractive phase modulator;

б) отсутствуют компенсирующие непараллельность лучей оптические элементы с тонкой регулировкой, все основывается на точности исполнения клиновой призмы или двух клиньев, что не всегда достаточно для точной регулировки;b) there are no fine adjustment optical elements compensating for the non-parallelism of the beams, everything is based on the accuracy of the wedge prism or two wedges, which is not always enough for accurate adjustment;

Техническая проблема заключается в разработке интерферометра, обеспечивающего возможность измерения перемещений в трех и более направлениях.The technical problem lies in the development of an interferometer that provides the ability to measure displacements in three or more directions.

Технический результат заключается в увеличении выходного полезного сигнала интерферирующих пучков за счет уменьшения потерь энергии максимальным исправлением эллиптичности формы поперечного сечения пучков и более тонкой регулировкой параллельности выходных пучков. The technical result consists in increasing the output useful signal of the interfering beams by reducing energy losses by maximizing the ellipticity of the cross-sectional shape of the beams and finer adjusting the parallelism of the output beams.

Технический результат достигается тем, что в интерферометре, для измерения линейных перемещений объектов, содержащий двухчастотный лазер линейно поляризованного излучения и расположенные вдоль излучения дифракционный фазовый модулятор, расщепляющий излучение лазера на два пучка, оптический элемент, предназначенный для изменения направления пучков излучения, полуволновую фазовую пластину, установленную за оптическим элементом на пути одного из пучков, коллиматоры, отражатель и светоделители для формирования опорного и рабочих каналов, включающих поляроиды и фотоприемники, согласно решению, коллиматоры конструктивно выполнены из трех положительных линз, при этом первая положительная линза является общей для двух коллиматоров и расположена между лазером и фазовым модулятором, а вторые положительные линзы расположены за модулятором на пути каждого из пучков, при этом плоскость нанесения штрихов круговой фазовой дифракционной решетки модулятора находится в фокусе первой общей положительной линзы коллиматоров.The technical result is achieved by the fact that in the interferometer, for measuring linear displacements of objects, containing a two-frequency laser of linearly polarized radiation and located along the radiation diffraction phase modulator, splitting the laser radiation into two beams, an optical element designed to change the direction of radiation beams, a half-wave phase plate, installed behind the optical element on the path of one of the beams, collimators, a reflector and beam splitters to form the reference and working channels, including polaroids and photodetectors, according to the solution , the collimators are structurally made of three positive lenses, while the first positive lens is common for two collimators and is located between the laser and the phase modulator, and the second positive lenses are located behind the modulator in the path of each of the beams, while the plane of drawing the lines of the circular phase diffraction grating of the modulator is in the focus of the first common positive collimator lenses.

После оптического элемента в виде оптических клиньев, дополнительно по ходу одного из лучей, установлена пара дополнительных компенсирующих клиньев, обеспечивающих точную юстировку параллельности выходных лучей, с углом клина значительно меньше угла клина первой пары и установленных в оправки, обеспечивающие возможность вращения клиньев.After the optical element in the form of optical wedges, additionally along the course of one of the beams, a pair of additional compensating wedges is installed, which provide accurate alignment of the parallelism of the output beams, with a wedge angle much less than the wedge angle of the first pair and installed in mandrels, allowing the wedges to rotate.

Интерферометр может содержать три и более рабочих каналов. The interferometer can contain three or more working channels.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена схема предлагаемого интерферометра. Позициями на чертеже обозначены:The invention is illustrated by a drawing, which shows a diagram of the proposed interferometer. The positions in the drawing indicate:

1. – лазер;1. - laser;

2. – положительная линза;2. - positive lens;

3. – дифракционный фазовый модулятор, в виде вращающейся дифракционной фазовой решетки;3. - diffraction phase modulator, in the form of a rotating diffraction phase grating;

4. – положительные линзы;4. - positive lenses;

5. – оптический элемент, в виде оптических клиньев;5. - optical element, in the form of optical wedges;

6. – компенсирующий оптический клин;6. - compensating optical wedge;

7. – полуволновая фазовая пластина;7. - half-wave phase plate;

8. – отражатель;8. - reflector;

9. – светоделитель;9. - beam splitter;

10. – поляризационный светоделитель;10. - polarizing beam splitter;

11. – неподвижный уголковый отражатель;11. - fixed corner reflector;

12. – подвижный уголковый отражатель;12. - movable corner reflector;

13. – поляроид;13. - polaroid;

14. – поляроид;14. - polaroid;

15. – фотоприемник;15. - photodetector;

16. – фотоприемник;16. - photodetector;

17. – светоделитель; 17. - beam splitter;

18. – светоделитель;18. - beam splitter;

19. – светоделитель;19. - beam splitter;

20. – отражатель;20. - reflector;

21. светоделитель;21. beam splitter;

ω' и ω" - частоты линейно поляризованного излучения лазера.ω 'and ω "are the frequencies of the linearly polarized laser radiation.

Интерферометр содержит двухчастотный стабилизированный лазер 1 линейно поляризованных взаимно-ортогональных частот излучения, положительную линзу 2, дифракционный фазовый модулятор 3, предназначенный для разложения излучения лазера на два пучка. Плоскость дифракционной решетки модулятора 3, на которой происходит дифракционное разложение луча, находится в фокусе положительной линзы 2. На пути каждого из пучков после модулятора установлены положительные линзы 4, которые с линзой 2 образуют коллиматоры. Оптический элемент 5 , предназначенный для изменения направления пучков излучения, расположенный после линз 4 может представлять собой одну общую для двух пучков призму или два оптических клина 5, расположенных на пути каждого пучка. Оптические клинья служат для компенсации угла расхождения лучей плюс и минус первого порядка после расщепления луча лазера на дифракционной решетке модулятора. На пути одного из пучков установлен отражатель 8. На пути другого пучка установлены компенсирующие оптические клинья 6, с углом клина существенно меньшим, чем клин оптического элемента 5, вставленных в цилиндрическую оправку для более точной юстировки параллельности выходных пучков, с помощью поворота вокруг оси цилиндров, полуволновая фазовая пластина 7, поворачивающая плоскость поляризации проходящих лучей на 90°, светоделитель 9, имеющий поляризационное покрытие. Интерферометр содержит три или более поляризационных светоделителя 10, три или более неподвижных уголковых отражателей 11, три или более подвижных уголковых отражателей 12, устанавливаемых на объектах измерения, поляроид 13 и фотоприемник 15, установленные в опорном канале, три или более фотоприемника 16, установленные в рабочих каналах, а также светоделитель 17, предназначенный для образования опорного канала. Поляризационные светоделители 10, неподвижные уголковые отражатели 11, подвижные уголковые отражатели 12, поляроиды 14 и фотоприемники 16 установлены по одному в каждом из трех или более рабочих каналов. The interferometer contains a two-frequency stabilized laser 1 of linearly polarized mutually orthogonal radiation frequencies, a positive lens 2, a diffractive phase modulator 3, designed to decompose the laser radiation into two beams. The plane of the diffraction grating of the modulator 3, on which the diffraction decomposition of the beam occurs, is in the focus of the positive lens 2. On the path of each of the beams after the modulator, positive lenses 4 are installed, which form collimators with lens 2. Optical element 5, designed to change the direction of the radiation beams, located after the lenses 4 can be one prism common for two beams or two optical wedges 5 located on the path of each beam. Optical wedges are used to compensate for the angle of divergence of the plus and minus first-order beams after splitting the laser beam on the diffraction grating of the modulator. A reflector 8 is installed on the path of one of the beams. Compensating optical wedges 6 are installed on the path of the other beam, with a wedge angle significantly smaller than the wedge of the optical element 5, inserted into a cylindrical mandrel for more accurate alignment of the parallelism of the output beams, by rotating around the axis of the cylinders, a half-wave phase plate 7, which rotates the plane of polarization of the transmitted rays by 90 °; a beam splitter 9 having a polarization coating. The interferometer contains three or more polarizing beam splitters 10, three or more fixed corner reflectors 11, three or more movable corner reflectors 12 installed on the measurement objects, a polaroid 13 and a photodetector 15 installed in the reference channel, three or more photodetectors 16 installed in the working channels, as well as a beam splitter 17 designed to form a reference channel. Polarizing beam splitters 10, fixed corner reflectors 11, movable corner reflectors 12, polaroids 14 and photodetectors 16 are installed one in each of three or more working channels.

В той части устройства, где формируются выходные пучки лазерного излучения с целью компенсации эллиптичности поперечной формы их до правильной окружности круговая дифракционная фазовая решетка модулятора 3 помещена в фокусе первой линзы коллиматоров 2, являющейся общей для двух коллиматоров. После дифракционного разложения пучки, плюс и минус первого порядка, проходят вторые линзы коллиматоров 4 и далее оптические клинья 5 или клиновую призму для достижения параллельности направлений хода пучков. Расстояние между пучками обеспечивается точным исполнением расчетных значений линейных размеров по расположению элементов схемы: входной линзы 2, дифракционной решетки модулятора 3 и выходных линз 4. Далее следуют отражатель 8, блок оптических клиньев из предварительных и компенсирующих клиньев, полуволновая фазовая пластина 7, светоделитель 9 с поляризационным покрытием, светоделители 18, 19, 21 и отражатели 8 и 20 для ответвления лучей на канал опорного сигнала и на три или более (шесть, как показано на чертеже) рабочих каналов интерферометра измерения перемещений объектов.In that part of the device, where the output beams of laser radiation are formed in order to compensate for the ellipticity of their transverse shape to the correct circle, the circular diffraction phase grating of the modulator 3 is placed at the focus of the first lens of the collimators 2, which is common for two collimators. After diffraction decomposition, the beams, plus and minus of the first order, pass through the second lenses of collimators 4 and then optical wedges 5 or a wedge prism to achieve parallelism of the directions of the beams. The distance between the beams is ensured by the exact execution of the calculated values of the linear dimensions according to the arrangement of the circuit elements: the input lens 2, the diffraction grating of the modulator 3 and the output lenses 4. This is followed by a reflector 8, a block of optical wedges made of preliminary and compensating wedges, a half-wave phase plate 7, a beam splitter 9 s polarizing coating, beam splitters 18, 19, 21 and reflectors 8 and 20 for branching beams to the reference signal channel and to three or more (six, as shown in the drawing) working channels of the interferometer for measuring object displacements.

Интерферометр работает следующим образом.The interferometer works as follows.

Лазер 1 генерирует излучение, состоящее из двух волн с разными частотами ω' и ω" и ортогональными линейными поляризациями. Положительной линзой 2 излучение лазера фокусируется на плоскости, где расположены штрихи дифракционной фазовой решетки модулятора 3. На модуляторе 3 происходит дифракционное разложение исходного излучения лазера. Структура и форма штрихов выполнены таким образом, что основная энергия исходного луча концентрируется в двух пучках: в плюс первом и в минус первом порядке дифракционного разложения. Положительные линзы 4 образуют с линзой 2 коллиматоры, далее следуют оптические клинья 5, максимально уменьшающие расхождение этих основных двух лазерных пучков, полученных в результате дифракционного разложения. После оптических клиньев 5 один пучок проходит через компенсирующую пару оптических клиньев 6, полуволновую пластину 7, которая поворачивает плоскость поляризации пучка на 90°. Второй пучок попадает на отражатель 8, установленный под углом к его оси и, отражаясь, пересекается с первым пучком на светоделителе 9. Светоделитель 9, имеющий поляризационное покрытие, разделяет компоненты излучения каждого падающего на него пучка по поляризациям и формирует два совмещенных пучка с ортогональными поляризациями, при этом один пучок имеет частоты ω'₁ и ω'_2,а другой - частоты ω"₁ и ω"₂ . Каждый пучок может быть использован самостоятельно в рабочих каналах. Для формирования опорного канала на пути одного из пучков устанавливают дополнительный светоделитель 17, отделяющий часть пучка и направляющий его на поляроид 13 и фотоприемник 15. Этот опорный канал работает на все рабочие каналы. Laser 1 generates radiation consisting of two waves with different frequencies ω 'and ω "and orthogonal linear polarizations. The positive lens 2 focuses the laser radiation on the plane where the lines of the diffraction phase grating of the modulator 3 are located. The diffraction decomposition of the initial laser radiation takes place on the modulator 3. The structure and shape of the grooves are made in such a way that the main energy of the initial beam is concentrated in two beams: in the plus first and in the minus first order of diffraction expansion.Positive lenses 4 form collimators with lens 2, followed by optical wedges 5, which maximally reduce the divergence of these main two After the optical wedges 5, one beam passes through a compensating pair of optical wedges 6, a half-wave plate 7, which rotates the plane of polarization of the beam by 90 °. The second beam hits the reflector 8, set at an angle to its axis and , reflected, ne intersects with the first beam at the beam splitter 9. Beam splitter 9, which has a polarization coating, separates the radiation components of each beam incident on it according to polarizations and forms two aligned beams with orthogonal polarizations, while one beam has frequencies ω ' ₁ and ω' _2, and the other - frequencies ω " ₁ and ω" ₂ . Each beam can be used independently in the working channels. To form a reference channel, an additional beam splitter 17 is installed on the path of one of the beams, separating a part of the beam and directing it to the polaroid 13 and the photodetector 15. This reference channel operates on all working channels.

Для формирования рабочих каналов на пути хода пучков устанавливают светоделители 18, 19, 21 и отражатели 20. В каждом рабочем канале пучок направляется через светоделители 18, 19, 21и отражатели 20 на поляризационные светоделители 10, которые разделяют компоненты излучения по поляризации и тем самым по частоте, направляя излучение с одной из частот на неподвижные уголковые отражатели 11, а с другой частотой на подвижные уголковые отражатели 12.To form working channels on the path of the beams, beamsplitters 18, 19, 21 and reflectors 20 are installed. In each working channel, the beam is directed through beamsplitters 18, 19, 21 and reflectors 20 to polarizing beam splitters 10, which separate the radiation components by polarization and thus by frequency , directing radiation from one of the frequencies to the fixed corner reflectors 11, and from the other frequency to the movable corner reflectors 12.

В предложенном интерферометре происходит преобразование луча двухчастотного излучения с высокой разностью частот в два пучка, каждый из которых состоит из двух частот с ортогональными линейными поляризациями и с задаваемой модулятором разностью частот. Конструктивное исполнение двух коллиматоров из трех положительных линз: первой общей линзы 2 и вторых линз 4, а также расположенной в фокусе первой линзы 2 поверхности нанесения круговой фазовой дифракционной решетки модулятора 3, позволяет существенно увеличить выходной полезный сигнал интерферирующих лучей за счет уменьшения потерь энергии максимальным исправлением эллиптичности формы поперечного сечения лучей, возникающей после разложения исходного луча на круговой фазовой дифракционной решетке с помощью расположения ее в фокусе первой положительной линзы коллиматоров и, соответственно, максимального уменьшения размера пятна лазерного луча в месте пересечения его с поверхностью нанесения штрихов, а также за счет исключения из схемы одной линзы коллиматора, что уменьшает потери на паразитные отражения и более точной юстировки параллельности выходных лучей с помощью компенсирующей пары клиньев 6. При этом появляется возможность использовать излучение двухчастотного лазера для образования в интерферометре трех и более рабочих каналов и измерения перемещений, соответственно, в трех и более направлениях одновременно. In the proposed interferometer, a beam of two-frequency radiation with a high frequency difference is converted into two beams, each of which consists of two frequencies with orthogonal linear polarizations and with a frequency difference set by the modulator. The design of two collimators of three positive lenses: the first common lens 2 and the second lenses 4, as well as the surface of the application of the circular phase diffraction grating of the modulator 3 located in the focus of the first lens 2, makes it possible to significantly increase the output useful signal of interfering beams by reducing energy losses by maximum correction ellipticity of the shape of the cross-section of the beams arising after the decomposition of the initial beam on a circular phase diffraction grating by placing it in the focus of the first positive lens of the collimators and, accordingly, the maximum reduction in the spot size of the laser beam at the point of its intersection with the surface of streaking, as well as by eliminating from the scheme of one lens of the collimator, which reduces losses for parasitic reflections and more accurate alignment of the parallelism of the output beams using a compensating pair of wedges 6. In this case, it becomes possible to use the radiation of a two-frequency laser to image formation of three or more working channels in the interferometer and measuring displacements, respectively, in three or more directions simultaneously.

Устройство позволяет увеличить информативность при минимизации потерь мощности луча лазера в оптической схеме интерферометрического измерителя линейных перемещений объекта. The device allows to increase the information content while minimizing the power loss of the laser beam in the optical circuit of the interferometric meter of linear displacements of the object.

Claims

1. An interferometer for measuring linear displacements of objects, containing a two-frequency laser of linearly polarized radiation and a diffraction phase modulator located along the radiation, splitting the laser radiation into two beams, an optical element designed to change the direction of radiation beams, a half-wave phase plate installed behind the optical element on the path one of the beams, collimators, reflector and beam splitters for the formation of reference and working channels, including polaroids and photodetectors, characterized in that the collimators are structurally made of three positive lenses, while the first positive lens is common for two collimators and is located between the laser and the phase modulator , and the second positive lenses are located behind the modulator in the path of each of the beams, while the plane of drawing the lines of the circular phase diffraction grating of the modulator is in the focus of the first common positive lens of the collimators.

2. Interferometer according to claim 1, characterized in that the optical element is made in the form of a prism or separate optical wedges located in the path of each of the beams.

3. The interferometer according to claim 1, characterized in that it further comprises a compensating pair of optical wedges located between the optical element and the half-wave phase plate with a wedge angle substantially smaller than the first optical wedges.

4. Interferometer according to claim 3, characterized in that a compensating pair of optical wedges is installed in mandrels that allow the wedges to rotate.

5. Interferometer according to claim 1, characterized in that it contains at least three working channels.