RU69982U1 - Инфракрасный интерферометр - Google Patents

Инфракрасный интерферометр Download PDF

Info

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
Application number
RU2007128704/22U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Иванович Вензель
Александр Викторович Горелов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП)
Priority to RU2007128704/22U priority Critical patent/RU69982U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU69982U1 publication Critical patent/RU69982U1/ru

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)

  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.
    Figure 00000001
RU2007128704/22U 2007-07-25 2007-07-25 Инфракрасный интерферометр RU69982U1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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