RU69982U1 - Инфракрасный интерферометр - Google Patents
Инфракрасный интерферометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU69982U1 RU69982U1 RU2007128704/22U RU2007128704U RU69982U1 RU 69982 U1 RU69982 U1 RU 69982U1 RU 2007128704/22 U RU2007128704/22 U RU 2007128704/22U RU 2007128704 U RU2007128704 U RU 2007128704U RU 69982 U1 RU69982 U1 RU 69982U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- infrared
- beam splitter
- interferometer
- mirror
- optical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Предложенная полезная модель относится к области измерительной техники, к измерительным устройствам, характеризующимся оптическими средствами измерений, и может быть использована для определения формы волнового фронта инфракрасных оптических систем. Инфракрасный интерферометр, содержит многомодовый инфракрасный лазер, расширитель пучка, светоделитель, размещенные в опорной ветви компенсатор разности хода с линейной подвижкой и эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками, размещенный в рабочей ветви эталонный объектив, проекционную систему и матричный инфракрасный фотоприемник. Новым является то, что светоделитель выполнен в виде оптического клина, компенсатор разности хода - в виде уголкового отражателя, при этом эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками установлено стационарно. 2 илл.
Description
Предложенная полезная модель относится к области измерительной техники, к измерительным устройствам, характеризующимся оптическими средствами измерений, и может быть использована для определения формы волнового фронта инфракрасных (ИК) оптических систем.
Применение интерференционных методов контроля позволяет существенно ускорить процесс создания линзовых и зеркально-линзовых оптических систем. Для оптических систем ИК-диапазона необходимо осуществлять интерференционный контроль на длине волны излучения, лежащей в рабочем спектральном диапазоне. Наиболее часто в ИК-оптических системах используются спектральные диапазоны 3-5 мкм и 7-14 мкм. В качестве источников света в инфракрасных интерферометрах используются лазеры на СО2 (λ=10,6 мкм), HeNe (λ=3,39 мкм), HF (λ=3,8 мкм) и др.
Контроль современных длиннофокусных ИК-оптических систем требует использования малогабаритных ИК-интерферометров, которые могут работать в широком диапазоне фокусных расстояний контролируемых систем. Малогабаритный ИК-интерферометр требуется для обеспечения возможности юстировки интерферометра относительно длиннофокусной оптической системы с высокой точностью (единицы мкм). Задача обеспечения контроля длиннофокусных оптических систем решается двумя способами. Одним решением является использование конструктивно простых неравноплечих схем интерферометров с лазерами, имеющими большую длину когерентности, позволяющими получать высококонтрастную интерференционную картину при большой разности хода в объектном и опорном плечах интерферометра.
Однако, если высококогерентные одночастотные лазеры на λ=10,6 мкм (СО2-лазеры) широко доступны, то в спектральном диапазоне 3-5 мкм отсутствие доступных высококогерентных источников излучения требует применения, например, фильтрации частотного состава излучения для получения высокого контраста интерференционной картины в некотором диапазоне дистанций до объекта контроля.
Например, ИК-интерферометр [Applied Optics, 1985, 24, №14, p.2211-2216], включающий мощный газовый многочастотный HF-лазер, спектральный фильтр в виде дифракционной решетки (длина волны λ=3,8 мкм), расширитель, светоделитель в виде плоскопараллельной пластины, эталонное плоское зеркало, проекционную систему и матричный фотоприемник. Используемый в интерферометре лазер является сложным, энергоемким и дорогостоящим устройством, не позволяющим создать достаточно простой и компактный интерферометр.
Другое конструктивное решение основано на использовании схем равноплечих интерферометров (например, сдвига) или схем с применением специальных компенсаторов разности хода в рабочей и опорной ветвях интерферометра. В этом случае высококонтрастная интерференционная картина может быть получена с использованием относительно более дешевых и простых маломощных многомодовых лазеров.
Известен выбранный нами в качестве прототипа интерферометр IR-80 фирмы Kern [Описание интерферометра IR-80, фирма Kern, Швейцария]. Он включает гелий-неоновый лазер на длину волны λ=3,39 мкм, сменные лазеры (гелий-неоновый на длину волны λ=0,63 мкм и СО2-лазер на длину волны λ=10,6 мкм), расширитель, светоделитель в виде плоскопараллельной пластины, расположенные в опорной ветви компенсатор разности хода с линейной подвижкой и плоское эталонное зеркало с угловыми подвижками, установленный в рабочей ветви эталонный объектив, проекционную систему и многоэлементный инфракрасный фотоприемник.
Интерферометр работает следующим образом. Пучок излучения многомодового гелий-неонового лазера (λ=3,39) мкм преобразуется расширителем в параллельный пучок необходимого диаметра (80 мм). Параллельный пучок отражается от светоделительного покрытия плоскопараллельной светоделительной пластины и попадает на эталонное плоское зеркало. Эталонное зеркало имеет угловые подвижки для настройки частоты интерференционной картины и линейную подвижку вдоль оптической оси для компенсации разности оптического хода в опорной и рабочей ветвях интерферометра. Лучи, отраженные от эталонного зеркала, проходят светоделительную пластину, проекционную систему и попадают на матричный инфракрасный фотоприемник.
В рабочей ветви пучок проходит светоделитель, эталонный объектив, отражается от объекта контроля (сферического зеркала или комбинации объектив - автоколлимационное зеркало), проходит в обратном ходе эталонный объектив, отражается от светоделительного покрытия плоскопараллельной светоделительной пластины, проходит проекционную систему, и попадает на многоэлементный инфракрасный фотоприемник. В плоскости фотоприемника локализуется интерференционная картина, вид которой определяется разностью фаз излучения в объектной и опорной ветвях интерферометра.
Интерферометр имеет дополнительную погрешность от влияния паразитной интерференционной картины, образующейся в плоскопараллельной светоделительной пластине, контраст которой зависит от качества просветляющего покрытия пластины (качество просветляющих покрытий в инфракрасном диапазоне на порядок хуже, чем в видимом диапазоне спектра, что затрудняет борьбу с паразитной интерференцией).
Выполнение компенсатора разности хода в виде перемещаемого эталонного плоского зеркала имеет несколько недостатков. Во-первых, приводит к большому ходу линейной подвижки, который должен быть равен диапазону дистанций до объекта контроля, в основном определяемому фокусным расстоянием измеряемой оптической
системы. Во-вторых, требует высокой прямолинейности направляющих линейной подвижки, так как наклоны эталонного зеркала приводят к изменению настройки интерферометра. В-третьих, положение юстировочного узла угловых подвижек эталонного плоского зеркала изменяется в пространстве при изменении положения компенсатора разности хода, что является недостатком с точки зрения эргономики.
Техническим эффектом заявляемого устройства является повышение точности измерения волнового фронта ИК-оптических систем, расширение функциональных возможностей прибора за счет увеличения фокусных расстояний контролируемых оптических систем, упрощение конструкции и повышение удобства в работе.
Такой результат достигнут нами, когда в инфракрасном интерферометре, содержащем многомодовый инфракрасный лазер, расширитель пучка, светоделитель, размещенные в опорной ветви компенсатор разности хода с линейной подвижкой и эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками, размещенный в рабочей ветви эталонный объектив, проекционную систему и матричный инфракрасный фотоприемник, новым является то, что светоделитель выполнен в виде оптического клина, компенсатор разности хода - в виде уголкового отражателя, при этом эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками установлено стационарно.
Все оптические элементы кроме делителя имеют просветляющие покрытия на рабочую длину волны.
На фиг.1 приведена функциональная схема ИК-интерферометра, где многомодовый ИК-лазер 1, поворотные зеркала 2, расширитель 3, светоделитель 4 в виде оптического клина, поворотные зеркала 5, эталонное плоское зеркало 6 с угловыми подвижками, уголковый отражатель 7 компенсатора разности хода с линейной подвижкой, проекционная система 8, эталонный объектив 9, контролируемый объектив 10, автоколлимационное зеркало 11, матричный ИК-фотоприемник 12.
На фиг.2 приведены интерферограммы, илюстрирующие работу заявленного интерферометра. Фиг.2а-2г интерферограммы, иллюстрирующие работу компенсатора разности хода в виде уголкового отражателя при контроле плоского автоколлимационного зеркала, находящегося на различных дистанциях: 2а - с дистанцией до автоколлимационного зеркала 200 мм, 2б - с дистанцией 500 мм, 2в - с дистанцией 1000 мм, 2г - с дистанцией 2000 мм. Фиг.2д - интерферограмма, полученная при контроле ИК-объектива с фокусным расстоянием 250 мм.
Интерферометр работает следующим образом.
Излучение многомодового ИК-лазера 1 разворачивается зеркалами 2, проходит расширитель 3, полученный параллельный пучок отражается от светоделительной поверхности светоделителя 4 в виде оптического клина и системой поворотных зеркал 5 направляется на компенсатор разности хода в виде уголкового отражателя 7, установленного на линейной подвижке. Отраженный пучок от уголкового отражателя 7 падает на эталонное плоское зеркало 6 с угловыми подвижками, в обратном ходе проходит уголковый отражатель 7 компенсатора разности хода, систему зеркал 5, проходит светоделитель 4, проекционную систему 8 и попадает на матричный ИК-фотоприемник 12. Пучок, прошедший светоделитель 4 в виде оптического клина, проходит эталонный объектив 9, контролируемый объектив 10, отражается от авто коллимационного зеркала 11, проходит в обратном ходе контролируемый объектив 10, эталонный объектив 9, отражается от светоделительной поверхности светоделителя 4 в виде оптического клина, проходит проекционную систему 8 и попадает на матричный ИК-фотоприемник 12. В плоскости фото приемника образуется интерференционная картина, вид которой определяется разностью фаз излучения в объектной и опорной ветвях интерферометра. Частоту и наклон полос интерференционной картины можно регулировать наклонами эталонного зеркала 6.
За счет выполнения светоделителя 4 в виде оптического клина паразитный блик от нерабочей (просветленной) поверхности светоделителя не попадает в апертуру проекционной системы 8 и не участвует в образовании интерференционной картины, что повышает точность определения волнового фронта контролируемой оптической ИК-системы.
Диапазон работы компенсатора разности хода в виде уголкового отражателя 7 увеличен вдвое (при той же длине направляющих линейной подвижки) за счет того, что компенсатор разности хода стал двухпроходным. Использование уголкового отражателя 7 позволило значительно удешевить конструкцию за счет снижения требований к прямолинейности направляющих линейной подвижки, так как наклон уголкового отражателя 7 приводит в заявленной конструкции не к наклону отраженного пучка, а только к некоторому параллельному смещению в пределах световой апертуры проекционной системы 8, что не отражается на настройке интерферометра.
При измерениях уголковый отражатель 7 устанавливают на расстоянии до светоделителя 4, равном половине расстояния от светоделителя 4 до автоколлимационного зеркала 11 (с учетом оптического хода в контролируемом объективе 10).
Использование компенсатора разности хода такой конструкции также позволило стационарно расположить плоское эталонное зеркало 6 с угловыми подвижками, что повысило удобство при работе интерферометра.
Пример конкретного исполнения.
По схеме, приведенной на фиг.1, разработан и изготовлен опытный образец ИК-интерферометра на длину волны λ=3.39 мкм (шифр ИКИ 3,5). В качестве источника излучения использован многомодовый гелий-неоновый лазер ГНИК-3-3 мощностью 15 мВт. В качестве фотоприемника использована пироэлектрическая матрица PV-320T формата 320×240 элементов. Светоделитель выполнен в виде оптического клина из ZnSe
с углом при вершине 1,5 угл. град. На одну поверхность клина нанесено 50% многослойное светоделительное покрытие, на другую поверхность нанесено многослойное просветляющее покрытие. Все оптические элементы расширителя 3, эталонного объектива 9 и проекционной системы 8 также выполнены из просветленного ZnSe.
Как видно из приведенных на фиг 2а-2г интерферограммах при различном расстоянии до плоского автоколлимационного зеркала интерферометр с высоким качеством обеспечивает контроль волнового фронта.. При этих измерениях эталонный объектив 9 был снят и контроль происходил в параллельном пучке (без объектива 10). Уголковый отражатель 7 компенсатора разности хода устанавливался на половину дистанции от светоделителя 4 до контролируемого плоского зеркала 11.
Предполагается выпуск малой серии интерферометров для контроля линзовых и зеркально-линзовых оптических систем ИК-диапазона.
Claims (1)
- Инфракрасный интерферометр, содержащий многомодовый инфракрасный лазер, расширитель пучка, светоделитель, размещенные в опорной ветви компенсатор разности хода с линейной подвижкой и эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками, размещенный в рабочей ветви эталонный объектив, проекционную систему и матричный инфракрасный фотоприемник, отличающийся тем, что светоделитель выполнен в виде оптического клина, компенсатор разности хода - в виде уголкового отражателя, при этом эталонное плоское зеркало с угловыми подвижками установлено стационарно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128704/22U RU69982U1 (ru) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Инфракрасный интерферометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128704/22U RU69982U1 (ru) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Инфракрасный интерферометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU69982U1 true RU69982U1 (ru) | 2008-01-10 |
Family
ID=39020641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007128704/22U RU69982U1 (ru) | 2007-07-25 | 2007-07-25 | Инфракрасный интерферометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU69982U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU182727U1 (ru) * | 2018-03-26 | 2018-08-29 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Инфракрасный интерферометр |
RU2744847C1 (ru) * | 2020-07-28 | 2021-03-16 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Интерферометр с функцией дифференциальных измерений |
-
2007
- 2007-07-25 RU RU2007128704/22U patent/RU69982U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU182727U1 (ru) * | 2018-03-26 | 2018-08-29 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Инфракрасный интерферометр |
RU2744847C1 (ru) * | 2020-07-28 | 2021-03-16 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Интерферометр с функцией дифференциальных измерений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100631060B1 (ko) | 백색광 간섭계를 이용한 투명박막의 두께 및 형상을측정하는 장치 및 방법 | |
Kimbrough et al. | Low-coherence vibration insensitive Fizeau interferometer | |
JP3971747B2 (ja) | 非球面および波面用の走査干渉計 | |
CN104296677B (zh) | 基于低频差声光移频器移相的共光路外差干涉仪 | |
US8345258B2 (en) | Synchronous frequency-shift mechanism in fizeau interferometer | |
JP7082137B2 (ja) | スペクトル制御干渉法による曲率半径測定 | |
CN104296676A (zh) | 基于低频差声光移频器移相的外差点衍射干涉仪 | |
CN101788263A (zh) | 可调扩展光源照明的同轴斐索型同步移相干涉仪 | |
US20070177156A1 (en) | Surface profiling method and apparatus | |
Kelsall | Optical Frequency Response Characteristics in the presence of Spherical Aberration measured by an automatically recording Interferometric Instrument | |
CN105674875B (zh) | 一种全视场低频外差点衍射干涉仪 | |
RU69982U1 (ru) | Инфракрасный интерферометр | |
CN106352985B (zh) | 一种非对称空间外差光谱仪结构 | |
CN113587844B (zh) | 移相干涉测量系统及测量方法 | |
CN107942339B (zh) | 一种光子计数激光干涉测距方法 | |
RU182727U1 (ru) | Инфракрасный интерферометр | |
EP2167908A1 (en) | Improved interferometer | |
CN111562002B (zh) | 高通量高分辨率高对比度的偏振干涉光谱成像装置及方法 | |
Xu et al. | A phase-shifting vectorial-shearing interferometer with wedge plate phase-shifter | |
RU216568U1 (ru) | Мобильный лазерный интерферометр | |
CN114739509B (zh) | 一种四边形共光路时间调制干涉光谱成像装置及方法 | |
CN114739512B (zh) | 一种w型共光路时间调制干涉光谱成像装置及方法 | |
Qian et al. | Equal optical path beam splitters by use of amplitude-splitting and wavefront-splitting methods for pencil beam interferometer | |
RU2554598C2 (ru) | Дифракционный способ измерения угловых перемещений и устройство для его осуществления | |
RU135114U1 (ru) | Интерферометр |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20121224 |