4ib СЛ4ib SL
СО Изобретение относитс к измеритепь ной технике и может быть использовано в частности, при измерении малых длин и перемещений. Известно устройство дл измерени малых длин и перемещений, содержащее опорный лазер, измерительный лазер с двум зеркалами, два фотоприемника, два частотомера, каждый из которых св зан с соответствующим фотоприемником, и пьезокорректор, закрепленный на одном из зеркал измерительного лазера ij. Недостатками устройства вл ютс не высока точность измерений малых перемещений и узкий их диапазон из-за отсутстви возможности компенсации рассо гласований оптических систем. Целью изобретени вл етс расширение диапазона измерений. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл измерени малых дли и перемещений снабжено вспомогательны лазером, вторым зеркалом которого вл етс зеркало измерительного лазера, св занное с пьезокорректором, и системой автоподстройки частоты, первый фотоприе ник оптически св зан с опорным и изм.&рительным лазерами, второй фотоприемни оптически св зан с опорным и вспомогательным лазерами, выход фотоприемншш подключен к входу системы автоподстройки частоты, выход которой соединен с пьезокорректорсм. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство дл измерени малых дли и перемещений состоит из опорного лазе ра 1, измерительного лазера с зеркалом 2, перемещение которого Измер етс , и активным элементом 3, вспомогательного лазера с зеркалом 4 и активным элементом 5, второе зеркало 6 и зеркало 4 вл ютс общими дл измерительного и вспомогательного лазеров, пьезокорректора 7, соединенного с зеркалом 6, первого фотоприемника 8 и первого част Tcsviepa 9, св занногчэ с ним, второго фотоприемника 10 и второго частотомер 11, св занного с ним, и системы 12 автоподстройки частоты, выход второго фотоприемника 1О соединен с системой 12 автоподстройки частоты, выход кото рой св зан с пьезокорректором 7, первый фотоприемник 8 оптически св зан с опорным лазерсм 1 и измерительным лазером через зеркала 13 - 15, второй фотоприемник Ю оптически св зан с опорным лазером 1 и вспомогательным лазером через зеркала 13 и 16. Устройство работает следующим образом . При перемещении зеркала 2 относи- тельно зеркала 4 частота излучени измерительного Назера, образованного зерм калами 2,4,6 и активным элементе 3, изменитс на Л). При этом на эту же величину Д) изменитс разность частот измерительного лазера и опорного лазера 1, выдел ема фотоприемником 8 и фиксируема частотомерсж 9. То, что резонатор измерительного лазера образован трем зеркалами, позвол ет измер ть перемещени между близко расположенными поверхност ми зеркал 2 и 4 (рассто ние между которыми может составл ть миллиметры и менее). Предельна чувствительность измерени перемещений ограничиваетс различными возмущающими факторами. Наибольшую погрешность измерений вызывает смещение удаленного зеркала 6 относительно зеркала 4 под действием тепловых и механических возмущений. Дл стабилизации взаимного положени 4 и 6 (рассто ние Ь ) излучение вспомогательного лазера смешиваетс с излучением опорного лазера 1 и принимаетс фотоприем никем 10 как разностна частота ОЛ) , фиксируема частотомером 11, импульсы этой частоты поступают в систему 12 автоподстройки чаототы . При отклонении взаимного положени зеркал 4 и 6 от номинального (рассто ние отличаетс от Ь ), измен етс частота излучени вспомогательного лазера, измен етс и разностна частота cfV . С помощью частотомера 11 осуществл етс , контроль за частотой, пропорциональной j . Одновременно изменение cf/) вли ет на систему 12 автоподстройки частоты вспомогательного лазера, котора вырабатывает электрический сигнал, возвращающий с помощью пьезокорректора 7 зеркало 6 в положение, при котором оно отстоит от зеркала 4 на рассто ние L-. Если в качестве опорного лазера выбрать лазер, стабилизированный по на- . сыщенному поглощению, -стабильность частоты которого составл ет , это позволит довести предельную чувствительность измерени перемещени до 1 10 MlcM и менее. Таким образом, за счет введени вспомогательного лазера и описанной установки его зеркал, а также применени автоподстройки, расщир ётс диапазон измерений малых перемещений. / ffThe invention relates to a measuring technique and can be used in particular when measuring short lengths and displacements. A device for measuring small lengths and displacements is known, comprising a reference laser, a measuring laser with two mirrors, two photodetectors, two frequency meters, each of which is associated with a corresponding photoreceiver, and a piezo equalizer mounted on one of the mirrors of the measuring laser ij. The drawbacks of the device are not high accuracy of measurements of small displacements and their narrow range due to the lack of possibility to compensate for discrepancies in optical systems. The aim of the invention is to expand the measurement range. This goal is achieved by the fact that the device for measuring small lengths and displacements is equipped with an auxiliary laser, the second mirror of which is the mirror of the measuring laser associated with the piezocorrector and an automatic frequency control system, the first photo detector is optically connected with the reference and measuring & by the lasers, the second photoreceiver is optically coupled to the reference and auxiliary lasers, the output of the photoreceiver is connected to the input of the system of automatic frequency control, the output of which is connected to the piezocorrector. The drawing shows the block diagram of the device. A device for measuring small lengths and displacements consists of a reference laser 1, a measurement laser with a mirror 2, the displacement of which is measured, and an active element 3, an auxiliary laser with a mirror 4 and an active element 5, the second mirror 6 and mirror 4 are common for measuring and auxiliary lasers, a piezocorrector 7 connected to the mirror 6, the first photodetector 8 and the first part of the Tcsviepa 9 connected to it, the second photodetector 10 and the second frequency meter 11 connected to it, and the system 12 automatic frequency control, the output of the second The first photodetector 1O is connected to an automatic frequency control system 12, the output of which is connected to the piezocorrector 7, the first photodetector 8 is optically connected to the reference laser 1 and the measuring laser through mirrors 13-15, the second photodetector Yu is optically connected to the reference laser 1 and the auxiliary laser through mirrors 13 and 16. The device operates as follows. When moving the mirror 2 relative to the mirror 4, the radiation frequency of the measuring Nazer, formed by grains calories 2,4,6 and the active element 3, changes to L). At the same time, the same difference D) changes the frequency difference between the measuring laser and the reference laser 1, separated by the photodetector 8 and fixed by the frequency meter 9. The fact that the resonator of the measuring laser is formed by three mirrors allows measuring the displacements between the closely spaced surfaces of the mirrors 2 4 (the distance between which may be millimeters or less). The limiting sensitivity of the measurement of displacements is limited by various disturbing factors. The greatest measurement error causes the offset of the distant mirror 6 relative to the mirror 4 under the action of thermal and mechanical perturbations. In order to stabilize the relative positions 4 and 6 (distance b), the auxiliary laser radiation is mixed with the radiation of the reference laser 1 and is received by the photodetector 10 as the difference frequency, fixed by the frequency meter 11, the pulses of this frequency enter the system 12 of the auto-tuning of the frequency. When the relative position of the mirrors 4 and 6 deviates from the nominal (the distance differs from b), the frequency of the auxiliary laser radiation changes, the difference frequency cfV also changes. Using frequency counter 11, the frequency proportional to j is monitored. At the same time, a change in cf /) affects the auxiliary laser frequency control system 12, which produces an electrical signal that returns the mirror 6 to the position where it is separated from the mirror 4 by the distance L- by means of the piezocorrector 7. If for the reference laser one chooses a laser stabilized in the - direction. saturation absorption, the frequency stability of which is, this will allow to bring the limiting sensitivity of the measurement of movement to 1 10 MlcM and less. Thus, due to the introduction of an auxiliary laser and the installation of its mirrors described, as well as the use of auto-tuning, the range of measurements of small displacements is extended. / ff