SU1142731A1 - Измерительна система с трехзеркальным лазер-интерферометром - Google Patents

Abstract

1. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С ТРЕХЗЕРКАЛЬНЫМ ЛАЗЕРОМ-ИНТЕРФЕРОМЕТРОМ , содержаща  трехзеркальный резонатор с активной лазерной средой , модул тор лазерного излучени , источник напр жени  опорной частоты. соединенный с модул тором лазерного излучени , фотоприемник, установленный на выходе резонатора трехзеркального лазера-интерферометра, фазоизмерительный блок, подключенный к фотоприемнику, второй вход фазоизмерительного блока св зан с источником напр жени  опорной частоты , отличающа с  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности измерений путем уменьшени  вли ни  амплитудной модул ции , она снабжена частотным детектором, включенным между фотоприемником и фазоизмерительным блоком , а модул тор лазерного излучени  установлен между двум  последот вательно расположенными зеркалами трехзеркального резонатора. со со

Description

6

10

П

2. Система поп.1, отличающ а Jx с   тем, что модул тор лазерного излучени  выполнен в виде акустооптического кристалла, а фазоизмерительный блок подключен к фотоприемнику и источнику напр жени  опорной частоты через умно.жители частоты на целые числа N и 2N соответственно .

3. Система по nri. 1 и 2, отличающа с  тем, что между зеркалами трехзеркального резонатора последовательно с модул тором лазерного излучени  установлена оптическа  лини  задержки , оптическа  длина которой значительно больше длины резонатора .

1

Изобретение относитс  к оптическим измерительным устройствам и преназначено дл  измерени  линейных и угловых перемещений, дл  контрол  коэффициента преломлени  оптически прозрачных сред и может быть использовано в метролотии, точном машиностроении , геодезии, геофизике и т.д

Известна измерительна  система регистрации, содержаща  интерферометр и фотоприемник, установленный На его выходе, усилитель-ограничитель , модул тор с источником модулирующего напр жени , умножитель и дел:итель частоты на целое число , фазоизмерительный блок, выполненный в виде реверсивного счетчика tl .

Недостатком такой системы  вл етс  снижение точности измерений при наличии флуктуации амплитуды интерференционного сигнала, например, из-за температурных разъюстировок интерферометра, из-за турбулентных искажений светового пуска и др.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  измерительна  система с трехзеркальным лазером-интерферометром , содержаща  трехзеркальный резонатор с активной средой, модул  тор лазерного излучени , источник напр жени  опорной частоты, соединеный с модул тором лазерного излучени , фотоприемник, установленный на выходе резонатора трехзеркального лазера-интерферометра, фазоизмерительный блок, подключенный к фотоприемнику , второй вход фазоизмерительного блока св зан с источником напр жени  опорной частоты С21.

Недостатком такой измерительной системы  вл етс  применение в качестве модул тора пьезокерамического преобразовател , св занного с зеркалом внешнего отражател , что ограничивает частоту опорного модулирующего напр жени  в пределах нескольких килогерц и тем самым делает систему узкополосной с невысоким быстродействием . Кроме того, использование в измерительной системе амплитудного детектировани  дл  выделени  амплитудно-модулированного сигнала , возникающего на выходе трехзеркального лазера-интерферометра при возвращении обратно в резонатор лазера пучка, отраженного от : внешнего зеркала, не может обеспечить высокой точности измерений изза низкой помехоустойчивости. : Цель изобретени  - повьшение быстродействи  и точности измерений путем уменьшени  вли ни  амплитудной модул ции сигнала.

Указанна  цель достигаетс  тем, что измерительна  система с трехзеркальным лазером-интерферометром, содержаща  трехзеркальный резонатор, с активной лазерной средой, модул тор лазерного излучени , источник напр жени  опорной частоты, соединенный с модул тором лазерного излучени , фотоприемник, установленный на выходе резонатора трехзеркального лазера-интерферометра, фазоизмери- тельный блок, подключенный к фотоприемнику , второй вход фазоизмери ,тельного блока св зан с источником ;напр жени  опорной частоты, снабжена ;частотным детектором, включенным -между фотоприемником и фазоизмерительным блоком, а модул тор лазер ,ного излучени  установлен между ;двум  последовательно расположенны3 ми зеркалами трехзеркального резон тора. Модул тор лазерного излучени  вьтолнен в виде акустооптического кристалла, а фазоизмерительный бл подключен к фотоприемнику и источнику напр жени  опорной частоты через умножители частоты на целые числа N и 2N соответственно. Кроме того, между зеркалами трехзеркального резонатора последовательно с модул тором лазерного излучени  установлена сэптическа  лини  задержки, оптическа  длина которой значительно больше длины резонатора. На чертеже представлена блок-сх ма измерительной системы. Измерительна  система с трехзеркальньо4 лазером-интерферометром содержи-т трехзеркальный резонатор, состо щий из активной лазерной сре ды 1 и зеркал 2, 3 и 4, активна  лазерна  среда размещена между зеркалами 2 и 3, образующими актив ную часть резонатора длиной L, па сивную часть резонатора длиной Lj образуют зеркала 3 и 4, фотоприемник 5, частотный детектор 6, соеди ненный с его выходом, установленны последовательно и помещенные в пас сивную часть резонатора модул тор лазерного излучени  и оптическа  лини  8 задержки, источник 9 напр  жени  опорной частота, соединенный с модул тором 7 лазерного излучени , фотоизмерительный блок 10, и умножители 11 и 12 частоты, подключенные к его входам, к входам умножителей подключены соответственно частотный детектор 6 и источник ,9 напр жени  опорной частоты. Измерительна  система с трехзеркальным лазером-интерферометром работает следующим образом. С помощью модул тора 7, который подключен к источнику 9 напр жени  опорной частоты fр, осуществл етс  однополосна  фазова  модул ци  лазерного излучени , так что в резонатор лазера возвращаетс  излучение , сдвинутое по частоте на fj, . При этом происходит девиаци  частоты выходного излучени  трехзеркального лазера-интерферометра. С помощью частотного детектора 6, подключенного к фотоприемнику 5, произ водитс  вьщеление сигнала на частот 7314 модул ции f, который поступает через умножитель 11 частоты на один из входов фазоизмерительного блока 10. На другой вход фазоизмерительного блока 10 поступает сигнал с выхода умножител  12 частоты, подключенного к источнику 9 напр жени  опорной частоты. Фазоизмерительный блок 10 может.быть выполнен, например, в виде реверсивного счетчика. При неподвижном зеркале 4 разность фаз сигналов на входах фазоизмерительного блока 10 остаетс  посто нной и его показани  не измен ютс . При непрерывном перемещении зеркала 4 в ту или иную сторону разность фаз непрерьшно возрастает (убывает), измен  сь на 360 калсдый раз, когда оптическа  длина между зеркалами 3 и 4 измен етс  на величину Л/2, ЛФ 2 ДЬ:/Д (1) где - длина волны лзлучёни  лазера L - измер емое перемещение. Точность измерений повышаетс  при выполнении модул тора 7 акустооптическим и введении в схему двух умножителей 11 и 12 частоты. В этом случае коэффициенты умножени  умножителей 11 и 12 равны N и 2N соответственно, а регистрируема  разность фаз увеличиваетс  (уменьшаетс ) на 2-360 с увеличением , (уменьшением) длины L пассивной части резонатора (плеча) интерферометра на величину Л/2. Дальнейшее повьш1ение точности системы регистрации достигаетс  путем установки оптической линии 8 задержки между зеркалами 3 и 4, при этом измер емой, величиной  вл етс  перемещение зеркала 2 резонатора . Если оптическа  длина плеча L ( включа  оптическую длину линии 8 задержки) намного больше длины L активной части резонатора (т.е. .. LJ /L 1) , изменение разности фаз сигналов на 360 происходит каждый раз ,когда зеркало 2 перемещаетс  на величину ль () - /4N, т.е. ДФ ЗбОЧЬ /Ь) 4N .AL/Л, (2) где N - целое число, коэффициент умножени  умножител  11; Д - длина волны излучени  лазера.

I1142731

Таким образом, при использованиизеркального резонатора позвол ет умно с телей частоты и оптическойповысить точность системы в релинии задержки, обеспечивающей вьшол-зультате уменьшеии  вли ни  па )1ение соотношени  Ь выигрышразит.ной амплитудной модул ции По точности измерений составл ет 5и повысить быстродействие сис10 - 10 раз, а введение в измери-темы вследствии увеличени  частельнук систему частотного .детекторатоты модул ции до нескольких меи установка модул тора внутри трех-гагерц.

Claims (3)

1. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С ТРЕХЗЕРКАЛЬНЫМ ЛАЗЕР0М-ИНТЕРФЕР0МЕТРСН, содержащая трехзеркальный резонатор с активной лазерной средой, модулятор лазерного излучения, источник напряжения опорной частоты, соединенный с модулятором лазерного излучения, фотоприемник, установлен ный на выходе резонатора трехзеркального лазера-интерферометра, фазоизмерительный блок, подключенный к фотоприемнику, второй вход фазоизмерительного блока связан с источником напряжения опорной частоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений путем уменьшения влияния амплитудной модуляции, она снабжена частотным детектором, включенным между фотоприемником и фазоизмерительным блоком, а модулятор лазерного излучения установлен между двумя последовательно расположенными зеркалами трехзеркального резонатора.

. 1142731

2. Система по π.1, отличающаяся тем, что модулятор лазерного излучения выполнен в виде акустооптического кристалла, а фазоизмерительный блок подключен к фотоприемнику и источнику напряжения опорной частоты через умножители частоты на целые числа N и 2N соответственно.

3. Система по nri. 1 и 2, отличающаяся тем, что между зеркалами трехзеркального резонатора последовательно с модулятором лазерного излучения установлена оптическая линия задержки, оптическая длина которой значительно больше длины резонатора.