SU1190187A1 - Интерферометр - Google Patents

Abstract

ИНТЕРФЕРОМЕТР, состо щий из предметной и опорной ветвей, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  количества информации, получаемой за одну экспозицию, путем одновременного получени  картины полос бесконечной ширины и конечной ширины, в опорную и предметную ветви введены дифракционные решетки, штрихи которых расположены под углом один к другому в проекции на плоскость выходного зрачка.

Description

(Л

00

J 1 . . ( Изобретение относитс  к оптикоинтерференционным средствам измерени  и может быть использовано дл  исследовани  газов, жидкостей, пламен , взрывов и ударных волн, плазмы и т.д. Цель изобретени  - увеличение количества информации, получаемой за одну экспозицию, путем одновременного получени  картины полос бесконечной ширины и конечной ширины. На фиг. 1 представлена оптическа  схема интерферометраJ на фиг.2образование интерференционной картины в фокальной плоскости объекта. Интерферометр содержит светоделительные зеркала 1 и 2, непрозрачные зеркала 3 и 4. Предметна  ветвь интерферометра состоит из зеркал 1, 3 и 2, опорна  ветвь интерферометра - из зеркал 1, 4 и 2, исследуемой фазовой неоднород ности 5, объектива 6, проецирующего исследуемую неоднородность на регист рирующий узел 7. Последний регистрирует картину полос бесконечной ширины , а также картины полос конечной ширины. При этом предметна , ветвь образована зеркалами 1, 3 и 2, опорна  ветвь состоит из зеркал 1, 4 и 2 la дифракционные решетки 8 и 9, установленные в опорной и предметной ветв х, снабжены держател ми с необход мыми степен ми свободы, обеспечивающими возможность поворота решеток вокруг осей соответствующих пучков. На фиг. 2 обозначено: 0.| , О о Он - точки фокусировки опорного пучка в 1,0 и -1 пор дках дифракции решетки, установленной в опор ном пучке. II ,, Eg , П - п тна фокусировки пре метного пучка в 1,0 и -1 пор дках дифракции решетки, установленной в предметном пучке (они уширены, так как предметный пучок искажен исследу мой фазовой неоднородностью). at - угол, который составл ют с вер тикалью направлени  штрихов ре шеток; t - пространственное разделение по вертикали точек Пм и 0-, Устройство работает следующим образом . Входное излучение поступает на светоделительное зеркало 1 и делитс  на два пучка. Проход щий это зеркало пучек света в опорной ветви интерфе 7 рометра отражаетс  от зеркала 4, проходит дифракционную решетку 8 и поступает на светоделитель 2. Отраженный от светоделител  1 пучок света в предметной ветви интерферометра от-ражаетс  от зеркала 3,проходит исследуемую неоднородность 5, дифракционную решетку 9 и поступает на светоделитель 2. Решетка 9 пучок света в предметной ветви делит на три пучка - нулевого , -Ы -1 пор дков. Решетка 8 точно так же расщепл ет пучок света в опорной ветви. Исходное направление штрихов решеток вертикальное (перпендикул рное плоскости фиг. 1). Если повернуть каждую из этих решеток на небольшой уголо, вокруг осей пучков так, чтобы штрихи одной из них составл ли угол + tC с вертикалью, а другой -oi с вертикалью, то в фокальной плоскости объектива соответствующие пучки создадут картину, изображенную на фиг. 2. В проекции на плоскость интерференционной картины штрихи решеток составл ют угол 2 oi друг с другом. Как видно из фиг. 2, несмещенные решетками пучки нулевых пор дков 0 и По образуют как и до введени  решетки картину полос бесконечной ширины. Смещенные пучки минус первого пор дка П- и образуют полосы конечной ширины, период которых Т равенЯгде обозначение t  сно из фиг. 2, а f - фокусное рассто ние объектива 6. В свою очередь t- - f t - где b - период дифракционных решеток. Отсюда f b t 2ftj Период полос конечной ширины задаетс  периодом используемых дифракционных решеток Ь, а также углом их разворота о . Так, например, использу  решетки с ,01 мм можно получить полосы с периодом Т 1 мм, если угол об 1/200 рад.. Ориентаци  полос конечной ширины определ етс  углом разворота и первоначальной ориентацией штрихов решеток. Дл  изображенного на фиг. 2 случа  полосы конечной ширины горизонтальны. При развороте решеток можно получить вертикальные полосы. В любом случае

31

полосы перпендикул рны биссектрисе угла, который составл ет штрихи дифракционных решеток. Аналогичные полосы конечной ширины того же периода и ориентации образуют пучки положительных пор дков дифракции (О и П на фиг. 2). Регистрирующий узел зафиксирует, таким образом, одновременно три интерференционные картины - картину полос бесконечной ширины в центре, по обеим сторонам от нее - две картины полос конечной ширины, одинакового периода и ориентации, но с противоположным направлением роста номера полос. ПоэтоIMy , где в цравой картине сгущение полос, в левой картине - разрежение. Это позволит получить более .детальную информацию об исследуемой фазовой неоднородности. В случае, если решетки дают достаточно интенсивные пор дки выше первого, можно получить одновременно п ть или семь интерференционных картин с прогрессирующей частотой полос.

Условие неперекрывани  интерферен .ционных картин несложно вывести из геометрических соображений. Оно имеет вид

2П m

(3)

Ь 190187

где m -г рассто ние от исследуемой фазовой неоднородности до объектива 6; k - диаметр светового пучка в

интерферометре.

Дл  случа  m 30 см, k 3 см, б. имеем ,012 см, т.е. при рассмотренном периоде решеток b 0,01 см перекрывани  интерференционных картин не будет.

Если же условие (3) не выполн етс  , то ввод  в фокальную плоскость объектива 6. зеркала или оптические клинь  легко отделить различные интерференционные картины и направить их на раздельные регистрируюпще узлы или на различные участки одного и того же узла. Поэтому вьшолнённе услови  (3)  вл етс  желательным дл  простоты конструкции устройства и удобства работы, но не существенным дл  достижени  цели изобретени .

Таким образом, введение в предметную и опорную ветви интерферомет ра дифракционных решеток, штрихи которых расположены под углом один к другому в проекции на плоскость интерференционной картины позвол ет

одновременно регистрировать картины полос бесконечной ширины и картины плос конечной ширины, что в свою очередь увеличивает количество получаемой за одну экспозицию информации.

Claims (1)

1. ИНТЕРФЕРОМЕТР, состоящий из предметной и опорной ветвей, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества информации, получаемой за одну экспозицию, путем одновременного получения картины полос бесконечной ширины и конечной ширины, в опорную и предметную ветви введены дифракционные решетки, штрихи которых расположены под углом один к другому в проекции на плоскость выходного зрачка.