SU1196684A1 - Quantum interferometric displacement meter - Google Patents

Quantum interferometric displacement meter Download PDF

Info

Publication number
SU1196684A1
SU1196684A1 SU843762379A SU3762379A SU1196684A1 SU 1196684 A1 SU1196684 A1 SU 1196684A1 SU 843762379 A SU843762379 A SU 843762379A SU 3762379 A SU3762379 A SU 3762379A SU 1196684 A1 SU1196684 A1 SU 1196684A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
laser
mirror
outputs
optical
optically coupled
Prior art date
Application number
SU843762379A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Новиков
Сергей Борисович Сорокоумов
Original Assignee
МВТУ им.Н.Э.Баумана
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 МВТУ им.Н.Э.Баумана filed Critical МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority to SU843762379A priority Critical patent/SU1196684A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1196684A1 publication Critical patent/SU1196684A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

КВАНТОВЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содер- . жащий лазер с двум  оптическими вы ходами , зеркало, предназначенное дл  закреплени  на контролируемом объекте и оптически.св занное с одним- из выходов лазера, фотоприемник, оптически св занный с другим выходом №QUANTUM INTERFEROMETRIC DISPLACEMENT METER, contents - a laser with two optical outputs, a mirror designed to be fixed on a controlled object and optically coupled to one of the laser outputs, a photodetector optically coupled to another output No.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  точных измерений размеров , перемещений и скоростей движени  различных объектов, дл  использовани  деформаций, вибраций, рельефа поверхности, оптических свойств среды. Цель изобретени  - повышение точ ности измерений за счет устранени  неоднозначности при реверсивном перемещении контролируемого объекта. На чертеже представлен предлагаемый измеритель. Квантовый интерферометрический измеритель перемещений содержит два параллельно установленных лазера 1 и 2 с одинаковой длиной Л волны оптического излучени , предназначенное дл  закреплени  на конт ролируемом объекте зеркало 3, оптически св занное с лазерами 1 и 2 и установленное перпендикул рно им отражающей поверхностью к лазерам 1 и 2, два фотоприемника Д и 5 оптически св занных с вторыми выходами лазеров 1 и 2 соответственно, и блок 6 обработки сигналов, входы которого св заны с выходами фотоприемников 4 и 5. Рассто ни  по оптической оси интерферометрического измерител  от зеркала до лазеров 1 и 2 отличаютс  на величину L, не кратную Л/2, Разница в рассто ни х между зеркалом 3 и лазе рами 1 и 2 необходима дл  получени  фазового сдвига, отличающегос  от О и 180 между сигналами на вых дах фотоприемников 4 и 5. Фазовый сдвиг может быть получен также за счет различи  оптических характери тик сред, заполн ющих пространство между лазером 1 и зеркалом 3, и лазером 2 и зеркалом 3. Устройство работает следующим о разом. Зеркало 3, закрепленное на конт ролируемом объекте, образует оптически св занный с лазером 1 пассив ный резонатор, который оказывает вли ние на мощность оптического излучени  лазера 1. Моды оптическо го излучени , реализуемые в сложно трехзеркальном резонаторе, образованном лазером 1 и зеркалом 3, не  вл ютс  модами ни лазера 1, ни па сивного резонатора. Эти моды можно рассматривать как смещенные моды 84 г1аШ;ивного резонатора и лазера 1 . Изменение св зи между пассивным резонатором и лазером 1 вызывает смещение мод по шкале частот. При перемещении контролируемого объекта с зеркалом 3 вдоль оптической оси лазера 1 мен етс  длина пассивного резонатора. При этом все моды, реализуемые в сложном резонаторе, измен ют свою добротность и частоту по отношению к добротности и частоте, соответствующим первоначальной длине пассивного резонатора . Так как активна  среда присутствует только в лазере 1, уменьшение добротности какой-либо моды вызывает срьш генерации лазера 1. Одновременно увеличиваетс  добротность моды пассивного резонатора, зто приводит к возникновению генерации на этой моде. После того, как вновь загенерировавша  мода займет положение невозмущенной моды лазера 1, интенсивность излучени  лазера 1 достигает максимального значени . В результате интенсивность излучени  лазера 1, котора  регистрируетс  фотоприемником 4, циклически измен етс . Полный цикл изменени  интенсивности лазера 1 происходит при изменении длины пассивного резонатора за счет перемещени  контролируемого объекта с закрепленным на нем зеркалом 3 на величину, равную 12, Глубина модул ции излучени  лазера 1 зависит от коэффициента отражени  зеркала 3 и от соотношени  длин пассивного резонатора и лазера 1, При коэффициенте отражени  зеркала 3, превьшдающем 25л, и при соизмер емых длинах лазера 1 и пассивного резонатора глубина модул ции излучени  лазера 1 близка к 100%. Аналогичным образом при перемещеНИИ контролируемого объекта происходит циклическое изменение интенсивности излучени  лазера 2, которое регистрируетс  фотоприемником 5. Сигналы на выходах фотоприемников 4 и 5 сдвинуты один относительно другого на угол, отличный от О и 180° за счет разницы в оптических длинах пассивных резонаторов, обусловленной отличием рассто ний от зеркала 3 до лазеров 1 и 2 на величину L. .Предпочтительно иметь фазовый сдвиг 90 . Сигналы с выходов фотоприемников 4 и 5 поступают наThe invention relates to a measurement technique and can be used for accurate measurements of dimensions, movements and speeds of movement of various objects, for using deformations, vibrations, surface topography, and optical properties of a medium. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements by eliminating ambiguity when reversing the movement of a controlled object. The drawing shows the proposed meter. The quantum interferometric displacement meter contains two parallel-installed lasers 1 and 2 with the same optical radiation wavelength L, designed to fix a mirror 3 on the object being monitored, optically connected to lasers 1 and 2 and installed perpendicular to them by the reflecting surface to lasers 1 and 2 , two photodetectors D and 5 are optically coupled to the second outputs of lasers 1 and 2, respectively, and a signal processing unit 6, the inputs of which are connected to the outputs of photodetectors 4 and 5. Distance along the optical axis the interferometric meter from the mirror to the lasers 1 and 2 differ by the value of L, not a multiple of L / 2. The difference in the distance between the mirror 3 and the lasers 1 and 2 is necessary to obtain a phase shift that differs from O and 180 between the signals at the outputs photodetectors 4 and 5. The phase shift can also be obtained due to the difference in the optical characteristics of the media filling the space between laser 1 and mirror 3, and laser 2 and mirror 3. The device works the next time. A mirror 3 mounted on a monitored object forms a passive resonator optically coupled to a laser 1, which affects the optical radiation power of laser 1. The optical radiation modes realized in a complex three-mirror resonator formed by laser 1 and mirror 3 are not are the modes of neither laser 1 nor passive resonator. These modes can be considered as displaced modes 84 H1; W; resonator and laser 1. A change in the coupling between the passive resonator and the laser 1 causes a mode shift on the frequency scale. When a controlled object with a mirror 3 is moved along the optical axis of the laser 1, the length of the passive resonator changes. In this case, all modes implemented in a complex resonator change their Q-factor and frequency with respect to the Q-factor and frequency corresponding to the initial length of the passive resonator. Since the active medium is present only in laser 1, a decrease in the quality factor of a particular mode causes lasing of the laser 1. At the same time, the quality factor of the passive resonator mode increases, which leads to generation in this mode. After the newly zagenerated mode assumes the position of the unperturbed mode of laser 1, the radiation intensity of laser 1 reaches its maximum value. As a result, the radiation intensity of the laser 1, which is detected by the photodetector 4, cyclically changes. The full cycle of changing the intensity of laser 1 occurs when the length of the passive resonator changes by moving the object under test with mirror 3 fixed on it by an amount equal to 12. The modulation depth of the laser 1 depends on the reflection coefficient of mirror 3 and the ratio of the passive resonator and laser 1 With the reflection coefficient of the mirror 3 exceeding 25 liters and with the comparable lengths of the laser 1 and the passive resonator, the modulation depth of the laser 1 is close to 100%. Similarly, when a controlled object is moved, a cyclic change in the intensity of the laser 2 radiation occurs, which is detected by the photodetector 5. The signals at the outputs of the photoreceivers 4 and 5 are shifted one with another by an angle different from O and 180 ° due to the difference in the optical lengths of the passive resonators, due to the difference distances from mirror 3 to lasers 1 and 2 by the value of L. It is preferable to have a phase shift of 90. The signals from the outputs of photodetectors 4 and 5 are fed to

3 119668443 11966844

входы блока 6 обработки сигналов, Вкаждый из которых соответствует опблоке 6 обработки сигналов сигналы,ределенному направлению смещени  зерthe inputs of the signal processing unit 6, each of which corresponds to the signal processing unit 6, defined by the direction of the displacement of the grain

мен ющиес  по синусоидальному и ко-кала 3. Разделенные импульсу поссинусоидальному законам, преобразу-тупают на суммирующий и вычитающийvarying in sinusoidal and cocall 3. Divided by the impulse by the sinusoidal laws, they are transformed into a summing and subtracting

ютс  в пр моугольные импульсы. Поj входы реверсивного счетчика. На высоотношению фаз сигналов определ -ходе блока 6 обработки сигналов приетс  направление перемещени  подвиж-сутствует сигнал, соответствующийinto square impulses. Poj reversible counter inputs. At the high phase ratio of the signals determined by the approach of the signal processing unit 6, the direction of movement of the moving-there is a signal corresponding to

ного зеркала 3 и производитс  разДе-текущему значению перемещени  подление импульсов по двум каналам,важного зеркала 3.mirror 3 and the diffusion of pulses along two channels, an important mirror 3, is performed at a D-CURRENT value of movement.

Claims (1)

КВАНТОВЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содер- . жащий лазер с двумя оптическими выходами, зеркало, предназначенное для закрепления на контролируемом объекте и оптически, связанное с одним- из выходов лазера, фотоприемник, оптически связанный с другим выходом лазера, и блок обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительным установленным параллельно оптической оси измерителя лазером с дву- . мя оптическими выходами, один из которых оптически связан с зеркалом, й дополнительным фотоприемником, вход которого оптически связан с другим выходом дополнительного лазера, а выход подключен к блоку обработки сигналов, оба лазера расположены по отношению к зеркалу на расстояниях по оптической оси измерителя, различающихся на величину, не кратную Л/2, где Л - длина волны , излучения лазеров.QUANTUM INTERFEROMETRIC MOVEMENT MEASURER, content -. a living laser with two optical outputs, a mirror designed to be mounted on a controlled object and optically coupled to one of the laser outputs, a photodetector optically coupled to the other laser output, and a signal processing unit, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy , it is equipped with an additional laser installed in parallel with the optical axis of the meter with a two-laser. optical outputs, one of which is optically connected to the mirror, and an additional photodetector, the input of which is optically connected to the other output of the additional laser, and the output is connected to the signal processing unit, both lasers are located relative to the mirror at distances along the optical axis of the meter, differing by a value not a multiple of L / 2, where L is the wavelength of the laser radiation. 1 . 11 . 1
SU843762379A 1984-07-09 1984-07-09 Quantum interferometric displacement meter SU1196684A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843762379A SU1196684A1 (en) 1984-07-09 1984-07-09 Quantum interferometric displacement meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843762379A SU1196684A1 (en) 1984-07-09 1984-07-09 Quantum interferometric displacement meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1196684A1 true SU1196684A1 (en) 1985-12-07

Family

ID=21127333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843762379A SU1196684A1 (en) 1984-07-09 1984-07-09 Quantum interferometric displacement meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1196684A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Крылов К.И. и др. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л.: Машиностроение, Ленинградское отд., 1978, с. 235. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4319843A (en) Interferometer apparatus for the direct measurement of wavelength and frequency
US4688940A (en) Heterodyne interferometer system
EP0646767B1 (en) Interferometric distance measuring apparatus
CN1333230C (en) Laser feedback nano displaycement measuring device
US4715706A (en) Laser doppler displacement measuring system and apparatus
US4969736A (en) Integrated fiber optic coupled proximity sensor for robotic end effectors and tools
US20070165238A1 (en) Demodulation method and apparatus for fiber optic sensors
CN110132179B (en) Biorthogonal internal incidence type laser self-mixing micro-angle measuring system and measuring method
JP2008531993A (en) Compact fiber optic geometry for inverse chirped FMCW coherent laser radar
US4995697A (en) Fiber optic sensing system
CN109239726B (en) Non-cooperative target ranging system based on single double-comb femtosecond laser
US3680963A (en) Apparatus for measuring changes in the optical refractive index of fluids
EP0611438A1 (en) Measuring instruments.
US5394240A (en) High-accuracy air refractometer utilizing two nonlinear optical crystal producing 1st and 2nd second-harmonic-waves
CN102253389A (en) He-Ne laser birefringent outer cavity feedback displacement measurement system
CN109813227B (en) Laser cavity tuning-based multiple feedback displacement measuring device and measuring method
SU1196684A1 (en) Quantum interferometric displacement meter
CN201637492U (en) Laser wavelength measuring device based on synthetic wavelength
US5615011A (en) Interferometric system for the detection and location of reflector faults of light-guiding structures
US5555089A (en) Absolute distance measuring interferometry using multi-pass resonant cavity referenced to a stabilized laser source
CN113607691B (en) Air refractive index fluctuation measuring device and method based on optical vernier Fabry-Perot interference
CN106654839A (en) Displacement self-sensing helium-neon laser system
Dakin et al. Optical fibre hydrophone array-recent progress
JPH06241929A (en) Optical fiber sensor
KR100332035B1 (en) distance measuring apparatus and method using double pass of homodyne laser