RU27950U1 - AUTOMATED INTERFEROMETER - Google Patents
AUTOMATED INTERFEROMETERInfo
- Publication number
- RU27950U1 RU27950U1 RU2002115906/20U RU2002115906U RU27950U1 RU 27950 U1 RU27950 U1 RU 27950U1 RU 2002115906/20 U RU2002115906/20 U RU 2002115906/20U RU 2002115906 U RU2002115906 U RU 2002115906U RU 27950 U1 RU27950 U1 RU 27950U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- prisms
- positioning system
- interferometer
- digital
- anisotropic medium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Автоматизированный интерферометр, содержащий источник излучения, анизотропную среду, фотоприемник, блок обработки результатов, отличающийся тем, что анизотропная среда выполнена в виде двух одинаковых кристаллических призм, расположенных на подвижных платформах таким образом, что их смещение происходит вдоль гипотенуз основания призм, он дополнительно содержит цифровую систему позиционирования, в которую входят: генератор тактовых импульсов, электронный коммутатор и шаговый электродвигатель, который через передаточный механизм управляет перемещением подвижных платформ, блок обработки результатов содержит персональный компьютер, который осуществляет управление цифровой системой позиционирования и обработку результатов измерения.An automated interferometer containing a radiation source, an anisotropic medium, a photodetector, a processing unit, characterized in that the anisotropic medium is made in the form of two identical crystalline prisms located on moving platforms in such a way that they are displaced along the hypotenuses of the base of the prisms, it additionally contains a digital positioning system, which includes: a clock pulse generator, an electronic switch and a stepper motor, which through a gear mechanism ulation movement of the movable platforms, the block processing results comprises a personal computer that controls the positioning system and the digital processing of the measurement results.
Description
..,.,-:Vv...,...-,-.....,-,....,.,v..-. ...... , ................ .... ..,., -: Vv ..., ...-, -....., -, ....,., V ..-. ......, ................ ....
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРAUTOMATED INTERFEROMETER
Предполагаемая полезная модель относится к оптике и измерительной технике и может быть использована для исследования как фемтосекундных лазерных импульсов, так и стационарных световых полей от хаотических источников с фемтосекундным временем когерентности.The proposed utility model relates to optics and measurement technology and can be used to study both femtosecond laser pulses and stationary light fields from chaotic sources with femtosecond coherence time.
Известен интерферометр для измерения фазового сдвига световых волн III, содержащий оптически соединенные источник монохроматического излучения, акустооптический модулятор с одним электрическим входом и тремя пространственно разнесенными разночастотными оптическими потоками, коллиматор, измерительный тракт, состоящий из последовательно соединенных оптического и электрического каналов, в устройство введен опорный тракт, причем в каждом из которых используется линия задержки.Known interferometer for measuring the phase shift of light waves III, containing an optically coupled source of monochromatic radiation, an acousto-optic modulator with one electrical input and three spatially spaced different-frequency optical flows, a collimator, a measuring path consisting of series-connected optical and electric channels, a reference path is introduced into the device each of which uses a delay line.
Известен оптический интерферометр Майкельсона /2/, в котором реализовано изменение направления поляризации оптического излучения, проходящего через светорасщепитель в обратном направлении, на ортогональное по сравнению с направлением поляризации оптического излучения, проходящего через светорасщепитель в прямом направлении, что обеспечивается включением в измерительное и опорное плечи оптического интерферометра соответствующих переключателей поляризации. При этом светорасщепитель выполнен поляризационно чувствительным.Known optical Michelson interferometer / 2 /, which implements a change in the direction of polarization of the optical radiation passing through the light splitter in the opposite direction, orthogonal in comparison with the direction of polarization of the optical radiation passing through the light splitter in the forward direction, which is ensured by the inclusion in the measuring and reference arms of the optical interferometer corresponding polarization switches. In this case, the light splitter is made polarization sensitive.
Ближайшим аналогом является интерферометр /3/, содержащий источник когерентного излучения, расположенные по ходу излучения делитель излучения на два канала, устройство сдвига частоты излучения другого канала, светоделитель, опорный фотоприемник, сигнальный фотоприемник, делитель освещающей волны и устройство сдвига частоты вьшолнены в виде оптической интегральной схемы на одномодовых полосковых волноводах с волоконно-оптическим торцевым вводом. При этом указан-г.- р .-Ч(---г- -1.-л1 ная ин1«1ральная схема содержит BOjmOBOMHbui разве гвитель входною вOjшoвoдa наThe closest analogue is an interferometer / 3 /, containing a coherent radiation source, a radiation divider located in two channels, a radiation frequency shifter for another channel, a beam splitter, a reference photodetector, a signal photodetector, an illuminating wave divider and a frequency shift device made in the form of an optical integral schemes on single-mode strip waveguides with fiber optic end input. At the same time, the indicated -g.-r.-Ch (--- g- -1.-l1 in1 “1 circuit contains BOjmOBOMHbui except for the input of the input to
два волновода, выходящих открытыми концами на свободный торец интегральной схемы, и расположенный на этих волноводах (или одном из них) фазовый модуляторtwo waveguides extending open ends to the free end of the integrated circuit, and a phase modulator located on these waveguides (or one of them)
Недостатком известных интерферометров являются трудности пи регистрации и интерпретации интерфеферограмм, которые часто связаны с тем, что традиционные интерферометры, в которых взаимодействующие волны проходят разные геометрические пути, обладают повыщенной чувствительностью к вибрациям и качеству оптических элементов.A disadvantage of known interferometers is the difficulty of recording and interpreting interferograms, which are often associated with the fact that traditional interferometers in which interacting waves travel through different geometric paths have an increased sensitivity to vibrations and the quality of optical elements.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание автоматического интерферометра, предназначенного для исследования как фемтосекундных лазерных импульсов так и стационарных световых полей от хаотических источников с фемтосекз щным временем когерентности.The objective of the proposed utility model is to create an automatic interferometer designed to study both femtosecond laser pulses and stationary light fields from chaotic sources with femtosecond coherence time.
Поставленная задача достигается тем, что в интерферометре, содержащем источник излучения, анизотропную среду, фотоприемник, блок обработки результатов, анизотропная среда выполнена в виде двух одинаковых кристаллических призм, расположенных на подвижных платформах таким образом, что их смещение происходит вдоль пгаотенуз основания призм, он дополнительно содержит цифровую систему позиционирования в которую входят: генератор тактовых импульсов, электронный коммутатор и шаговый электродвигатель, который через передаточный механизм управляет перемещением подвижных платформ, блок обработки результатов содержит персональный компьютер, который осз ществляет управление цифровой системой позиционирования и обработку результатов измерения.The problem is achieved in that in an interferometer containing a radiation source, an anisotropic medium, a photodetector, a processing unit, the anisotropic medium is made in the form of two identical crystalline prisms located on moving platforms in such a way that they shift along the base of the prisms, it additionally contains a digital positioning system which includes: a clock pulse generator, an electronic switch and a stepper motor, which through a transmission mechanism controls the movement of mobile platforms, the processing unit contains a personal computer that controls the digital positioning system and processes the measurement results.
Общая схема интерферометра показана на Фиг.1, где 1 - источник излучения; 2 - кристаллические призмы; 3 - поляризатор и анализатор; 4 - фотоприемное устройство; 5 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 6 - персональный компьютер (ПК);The general scheme of the interferometer is shown in FIG. 1, where 1 is the radiation source; 2 - crystalline prisms; 3 - polarizer and analyzer; 4 - photodetector; 5 - analog-to-digital Converter (ADC); 6 - personal computer (PC);
2 2
7- шш овый элек1родвш атель (ШЭД); 8 - элек1ронньш коммутатор (ЭК); 9 - генератор тактовых импульсов (ТТИ)7-shshovy elektrodvodshatel (SED); 8 - electronic switch (EC); 9 - clock generator (TTI)
В состав цеп входят: генератор тактовых импульсов (ГТИ), электронный коммутатор (ЭК), шаговый электродвигатель (ШЭД), который через передаточный механизм управляет перемещением подвижных платформ. Такая структура ЦСП относится к разряду следящих и обеспечивает возможность глубокого частотного регулирования скорости. Она позволяет осуществить числовое задание пути и реализовать надежную фиксацию конечных координат движения. ГТИ и ЭК задают четырехтактный алгоритм управления четырёхобмоточным ШЭД с поочерёдным включением обмоток. Смена способа управле1шя электродвигателем производится подачей на соответствующие входы ЭК потенщ1альных сигналов «вперёд и «назад пощагового управления.The structure of the chain includes: a clock pulse generator (GTI), an electronic switch (EC), a stepper motor (SED), which through the transmission mechanism controls the movement of moving platforms. This structure of the DSP belongs to the category of followers and provides the possibility of deep frequency regulation of speed. It allows you to numerically set the path and implement reliable fixation of the final coordinates of the movement. The GTI and EC set a four-stroke control algorithm for the four-winding SED with alternately turning on the windings. The method of controlling the electric motor is changed by applying to the corresponding inputs of the EC potential signals “forward and backward” of step-by-step control.
Анизотропная среда представляет собой две одинаковые кристаллические призмы, расположенные на подвижных платформах таким образом, что их смещение происходит вдоль гипотенуз основания призм.An anisotropic medium is two identical crystalline prisms located on moving platforms in such a way that their displacement occurs along the hypotenuses of the base of the prisms.
В качестве ФПУ используется либо пшрокополосный кремниевый фотодиод, электрический сигнал которого усиливается в усилителе, созданном на основе операщдонного усилителя, либо, при слабых световых потоках, фотоэлектронный умножитель.As the FPU, either a silicon-band silicon photodiode is used, the electric signal of which is amplified in an amplifier created on the basis of an operational bottom amplifier, or, with weak light fluxes, a photoelectronic multiplier.
Электрический сигнал ФПУ с помощью АЦП преобразуется в Щ1фровую форму.Using the ADC, the FPU electrical signal is converted into a 1-phase form.
8устройстве применён АЦП последовательного приближения, который переводит аналоговый сигнал в цифровой, начиная с младшего разряда до цифрового 8-ми разрядного кода на выходе, соответствующего уровню входного аналогового сигнала. Сопряжение АЦП с ПК осуществляется после мультиплексирования принимаемых данных, через интерфейс CENTRONICS. Для обработки получаемых результатов измерения написано специальное программное обеспечение.In the device, a sequential approximation ADC is used, which converts an analog signal to a digital one, starting from the least significant digit to a digital 8-bit code at the output corresponding to the level of the input analog signal. The ADC is connected to the PC after multiplexing the received data via the CENTRONICS interface. To process the obtained measurement results, special software is written.
Как известно, при прохождении световой волны через анизО1рО1шую среду, состояние ее поляризации зависит от свойств самого вещества и изменяется с расстоянием. Характер таких изменений для бесконечной волны показан на рис. 1.As is known, when a light wave passes through an anisO1pO1 medium, the state of its polarization depends on the properties of the substance itself and varies with distance. The nature of such changes for an infinite wave is shown in Fig. 1.
Период Л изменения поляризации соответствует набегу разности фаз равной ITI между обыкновенной и необыкновенной волнами. Он равен:The period A of the change in polarization corresponds to a phase difference run equal to ITI between the ordinary and extraordinary waves. It is equal to:
где An ,аПоИПе- показатели преломления для обыкновенной и необыкновенной волн, соответственно.where An, aPoIP are the refractive indices for the ordinary and extraordinary waves, respectively.
Данный интерферометр может быть использован для исследования как фемтосекундных лазерных импульсов, так и стационарных световых полей от хаотических источников с фемтосекундным временем когерентности. При подаче на интерферометр фемтосекундных импульсов волновые пакеты, соответствующие обыкновенной и необыкновенной компонентам по мере продвижения вглубь кристалла разбегаются один от другого, вследствие разных скоростей распространения. При малой толщине кристалла у, выходя из него, компоненты почти полностью перекрываются и, следовательно, способны интерферировать при сведении направлений колебаний в одну плоскость с помощью поляризатора 3. При средней толщине у кристаллических призм лучи еще интерферируют, но видность интерференционных полос снижается из-за неполного пространственного перекрытия огибающих компонент импульсов. При толщине призм значительно большей величины ст/Ап, интерференции уже нет, так как нет перекрытия компонент обыкновенного и необыкновенного импульсов. Следовательно, при плавном изменении эффективной толщины кристаллической среды видность полос интерферограммы снижается от 1 до О, по мере разбегания компонент импульса.This interferometer can be used to study both femtosecond laser pulses and stationary light fields from chaotic sources with a femtosecond coherence time. When femtosecond pulses are applied to the interferometer, wave packets corresponding to the ordinary and extraordinary components scatter away from each other as they move deeper into the crystal due to different propagation velocities. When the crystal thickness y is small, leaving it, the components almost completely overlap and, therefore, are able to interfere when the directions of oscillations are reduced to one plane using the polarizer 3. At an average thickness, the rays still interfere with crystalline prisms, but the visibility of interference fringes decreases due to incomplete spatial overlap of the envelope components of the pulses. When the thickness of the prisms is much larger than c / Ap, interference is no longer there, since there is no overlap of the components of the ordinary and extraordinary pulses. Therefore, with a smooth change in the effective thickness of the crystalline medium, the visibility of the bands of the interferogram decreases from 1 to 0, as the components of the pulse scatter.
Если на интерферометр подается стационарная световая волна от хаотического источника света, то интерференционный процесс будет протекать аналогичным образом, несмотря на непрерьшность волны. Пока смещение световых волн в кристаллеIf a stationary light wave from a chaotic light source is supplied to the interferometer, then the interference process will proceed in a similar way, despite the continuity of the wave. While the displacement of light waves in the crystal
л-Vl-v
/Ап/ Up
(обыкновенной и необыкновенной) не нревысит длины ко1ерентносги, будет наблюдаться интерференционная картина. В общем случае интенсршность интерференционнго сигнала на выходе, в зависимости от толщины кристалла, будет определяться вьфажением (ordinary and extraordinary) will not exceed the length of the coherence, an interference pattern will be observed. In the general case, the intensity of the interference signal at the output, depending on the thickness of the crystal, will be determined by the reflection
J(y) lfl + Y(y),(1)J (y) lfl + Y (y), (1)
VЛ уVL at
где I - полная интенсивность падающего на интерферометр излучения, у(у) степень взаимной когерентности обыкновенной и необыкновенной волн при толщине у кристалла. Фушодия у(у) может быть получена из экспериментальных данных, как огибающая модулированной части интерферограммы.where I is the total intensity of the radiation incident on the interferometer, y (y) the degree of mutual coherence of the ordinary and extraordinary waves at a thickness of the crystal. Fuchodia y (y) can be obtained from experimental data as the envelope of the modulated part of the interferogram.
Для спектрально ограниченных фемтосекундных импульсов полупшрина этой кривой определяет длительность импульсов 1, а в общем случае - величину времени когерентности излучения Тк.For spectrally limited femtosecond pulses, the half-width of this curve determines the pulse duration 1, and in the general case, the value of the radiation coherence time Tk.
В ходе испытаний описанного интерферометра, изготовленного в макетном варианте, записывались интерферограммы источников излучения, обладающих разной степенью когерентности. Использовалась газоразрядная лампа высокого давления и для сравнения гелий-неоновый лазер. Излучение лампы пропускалось через монохроматор от спектрофотометра СФ-4. Выделялась часть сплопшого спектра в сине-зеленой области. Вследствие малой дисперсии в видимой области спектра использованных в монохроматоре кварцевых призм, пшрина вьщеляемого спектрального диапазона могла превьш1ать 100 нм. Изменение времени когерентности производилось вариацией спектральной щрфины щелей монохроматора.During the tests of the described interferometer manufactured in the prototype, interferograms of radiation sources with different degrees of coherence were recorded. We used a high-pressure discharge lamp and a helium-neon laser for comparison. The radiation from the lamp was transmitted through a monochromator from an SF-4 spectrophotometer. A part of the smoothed spectrum was distinguished in the blue-green region. Due to the small dispersion in the visible spectral range of the quartz prisms used in the monochromator, the width of the absorbed spectral range could exceed 100 nm. The coherence time was changed by varying the spectral fin of monochromator slits.
Следует заметить, что рассматриваемый интерферометр обладает «слепой зоной, обусловленной тем, что минимальная толщина кристаллической среды при частично перекрытых призмах, обеспечивающих прохождение пучка, не может быть равной нулю. BejmHJUHa этой зоны с выражением:It should be noted that the interferometer under consideration has a “blind zone, due to the fact that the minimum thickness of the crystalline medium with partially overlapped prisms that ensure the passage of the beam cannot be equal to zero. BejmHJUHa of this zone with the expression:
(d,+ltga)An (d, + ltga) An
(2) онреде шегся шириной световою пучка, в соответствии(2) it was limited by the width of the light beam, in accordance with
где 1 - геометрическая ширина светового пучка, а 8,53° - угол меньший между гранями призм, do 0,2 мм - суммарная начальная толшина составного кристалла. Поэтому в интерферометр был введен дополнительный временной сдвиг обыкновенной и необыкновенной компонент сигнала. Это было реализовано, путем установки перед подвижными призмами кристаллической пластинки с ортогональной ориентацией оптической оси толщиной не менее (do + 1 tga).where 1 is the geometric width of the light beam, and 8.53 ° is the smaller angle between the faces of the prisms, do 0.2 mm is the total initial thickness of the composite crystal. Therefore, an additional time shift of the ordinary and extraordinary signal components was introduced into the interferometer. This was realized by installing a crystalline plate in front of the moving prisms with an orthogonal orientation of the optical axis with a thickness of at least (do + 1 tga).
На Фиг.2 показаны интерферограммы, записанные для излучения газоразрядной лампы высокого давления (а, б) и гелий-неонового лазера.Figure 2 shows the interferograms recorded for the radiation of a high-pressure discharge lamp (a, b) and a helium-neon laser.
Результаты испытаний приведены на Фиг.2. На верхней части рисунка (кривые а и б) показаны интерферограммы для излучения лампы, причем для случая (б) с помош:ью шелей монохроматора вырезалась более узкая спектральная область, чем для случая (а), соответственно, при этом увеличивалась когерентность излучения. Видно, что ширрша огибающей, представляющая собой функцию взаимной когерентности обыкновенного и необыкновенного лучей Y(t), увеличивается с увеличением монохроматичности излучения. Время когерентности Тк, определенное как разность между точкой максимума огибающей и точкой перегиба на ее крыле, составляет для случая а - 9,2 фс, а для случая 6-18 фс. Записанная для сравнения интерферограмма излучения гелийнеонового лазера, имеющего длину когерентности, измеряемую километрами, имеет адекватный вид.The test results are shown in figure 2. The interferograms for lamp radiation are shown on the upper part of the figure (curves a and b); moreover, for case (b), a narrower spectral region was cut out from the helix of the monochromator than for case (a); accordingly, the radiation coherence increased. It can be seen that the envelope width, which is a function of the mutual coherence of the ordinary and extraordinary rays Y (t), increases with increasing monochromaticity of the radiation. The coherence time Tk, defined as the difference between the maximum point of the envelope and the inflection point on its wing, is 9.2 fs for case a, and 6-18 fs for case. The interferogram of a helium-neon laser radiation recorded for comparison, having a coherence length measured in kilometers, has an adequate form.
Предлагаемый интерферометр используется как для измерения длительности фемтосекундных лазерных импульсов так и стационарных световых полей от хаотических источников с фемтосекундным временем когерентности, прост в изготовлении настройке, не требует точной юстировки и имеет малые габариты. Источники информации, нринятые во внимание:The proposed interferometer is used both for measuring the duration of femtosecond laser pulses and stationary light fields from chaotic sources with a femtosecond coherence time, it is easy to manufacture, does not require precise adjustment and has small dimensions. Sources of information taken into account:
1.Патент РФ №2112210: G01B21/00 1998 г1. RF patent No. 2112210: G01B21 / 00 1998
2.Патент РФ № 2169347г G01B9/02,2001 г2. RF patent No. 2169347 g G01B9 / 02.2001 g
3.Авторское свидетельство СССР № 1383969 G01B9/02 1997 г (прототип)3. The author's certificate of the USSR No. 1383969 G01B9 / 02 1997 (prototype)
А.И.Смирнов Е. Ф.Мартьшович В. П. Дресвянский Д.А.Ба1шсовA.I.Smirnov E.F. Martshovich V.P. Dresvyansky D.A. Ba1shsov
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002115906/20U RU27950U1 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | AUTOMATED INTERFEROMETER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002115906/20U RU27950U1 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | AUTOMATED INTERFEROMETER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU27950U1 true RU27950U1 (en) | 2003-02-27 |
Family
ID=48286208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002115906/20U RU27950U1 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | AUTOMATED INTERFEROMETER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU27950U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205419U1 (en) * | 2020-12-30 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | INTERFEROMETER FOR MEASURING SPATIAL COHERENCE |
-
2002
- 2002-06-13 RU RU2002115906/20U patent/RU27950U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205419U1 (en) * | 2020-12-30 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | INTERFEROMETER FOR MEASURING SPATIAL COHERENCE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4630151B2 (en) | Method for measuring Brillouin spectrum of optical fiber, and apparatus using the method | |
US7557930B2 (en) | Bessel beam interferometer and measurement method | |
US6940601B2 (en) | Method and apparatus for estimating chromatic dispersion in fibre bragg gratings | |
US20090297142A1 (en) | Modulation based optical spectrum analyzer | |
CN110429988A (en) | It is a kind of based on fiber mode conversion all -fiber outside difference detector part | |
GB2276449A (en) | Interferometer strain sensor | |
RU27950U1 (en) | AUTOMATED INTERFEROMETER | |
USH474H (en) | Optical transversal fiber with reflective taps | |
GB2108652A (en) | Fibre-optic interferometer gyroscope | |
KR100810867B1 (en) | Apparatus and method for residual stress measuring of optical fiber | |
JP3538619B2 (en) | Method for evaluating characteristics of optical modulator and method for controlling high-frequency oscillator using the same | |
JP2004245750A (en) | Optical spectrum measuring method and its device | |
US6266145B1 (en) | Apparatus for measurement of an optical pulse shape | |
Imran et al. | Measurement of the group-delay dispersion of femtosecond optics using white-light interferometry | |
JP4329256B2 (en) | Method for adjusting interference type optical fiber sensor | |
CN112649914A (en) | Method for preparing tilted sapphire fiber grating based on femtosecond laser phase mask method | |
JPH05203410A (en) | Method and device for measuring reflecting point in optical frequency domain | |
JPH0321916A (en) | Optical modulator | |
CN106644155B (en) | A kind of method of the round trip MZ structure measurement temperature of welding long-period fiber grating | |
KR100947731B1 (en) | Apparatus for and method of measuring chromatic dispersion of optical fiber and otical waveguide using spectral interferometer | |
JP3337624B2 (en) | Micro displacement measuring device and method | |
CN210571295U (en) | Device for measuring SOA line width enhancement factor of semiconductor optical amplifier | |
JPH0658293B2 (en) | Method and apparatus for measuring wavelength dispersion of optical fiber | |
JPH1137718A (en) | Instrument and method for measuring microdisplacement | |
JPS60170723A (en) | Optical transducer |