SU1357712A1 - Method of determining phase difference - Google Patents

Method of determining phase difference Download PDF

Info

Publication number
SU1357712A1
SU1357712A1 SU864087285A SU4087285A SU1357712A1 SU 1357712 A1 SU1357712 A1 SU 1357712A1 SU 864087285 A SU864087285 A SU 864087285A SU 4087285 A SU4087285 A SU 4087285A SU 1357712 A1 SU1357712 A1 SU 1357712A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase
determined
phase difference
period
interferograms
Prior art date
Application number
SU864087285A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Гужов
Юрий Наумович Солодкин
Original Assignee
Новосибирский электротехнический институт
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 Новосибирский электротехнический институт filed Critical Новосибирский электротехнический институт
Priority to SU864087285A priority Critical patent/SU1357712A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1357712A1 publication Critical patent/SU1357712A1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  полной разности фаз в интерферометрах при определении оптическими методами рельефа поверхностей, деформаций, вибраций. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет измерени  рассто ни  путем устранени  фазовой неоднозначности. Дл  этого получают дополнительные интерферограм- мы на другой волне излучени , выбранной таким образом, что значени  длин волн не имеют целых общих делителей . Полна  разность фаз находитс  . по разност м фаз, определенным в пределах одного периода, полученным при разных длинах волн. Разности фаз,определенные в пределах одного периода, определ ют по серии интерференционных картин, полученных при изменении фазы одной из интерферирующих волн на контролируемую величину. Источник 1 когерентного света с перестраиваемой длиной волны используетс  в интерферометре 2 дл  измерени  двух пар интерферограмм, интенсивность света в которых определ етс  блоком 4 определени   ркости световой волны . Интерферограммы снимаютс  при двух значени х фазы, котора  задаетс  блоком 3 внесени  контролируемого фазового сдвига. 2 ил. о € (Л со СП ю фиг. 1The invention relates to a measurement technique and can be used to determine the total phase difference in interferometers when using optical methods to determine the surface relief, deformations, vibrations. The purpose of the invention is to enhance the functionality by measuring the distance by eliminating phase ambiguity. For this, additional interferograms are obtained on another wave of radiation selected in such a way that the wavelength values do not have integer common divisors. A complete phase difference is found. according to phase differences, determined within the same period, obtained at different wavelengths. Phase differences determined within one period are determined from a series of interference patterns obtained by changing the phase of one of the interfering waves by a controlled amount. Tunable-wavelength coherent light source 1 is used in interferometer 2 to measure two pairs of interferograms, the intensity of which is determined by block 4 for determining the brightness of the light wave. Interferograms are taken at two phase values, which is determined by the block 3 of the introduction of a controlled phase shift. 2 Il. about € (L with SP yu Fig. 1

Description

11eleven

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  полной разности фаз в интерферометрах при определении оптическими методами рельефа поверхностей, деформаций, вибраций.The invention relates to a measurement technique and can be used to determine the total phase difference in interferometers when using optical methods to determine the surface relief, deformations, vibrations.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет измерени  рассто ни  путем устранени  фазовой неоднозначности. Дл  этого получают дополнительные интерферо- граммы на другой волне излучени , выбранной таким образом, что значе - ни  длин волн не имеют целых общих делителей.The purpose of the invention is to enhance the functionality by measuring the distance by eliminating phase ambiguity. For this, additional interferograms are obtained on another wave of radiation, chosen in such a way that the values of wavelengths do not have integer common divisors.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - графики зависимости фаз световых волн от пространственно координаты, по сн ющие суть способа.FIG. 1 shows a block diagram of a device implementing the method; in fig. 2 - graphs of the phase dependence of the light waves on the spatial coordinates, explaining the essence of the method.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 когерентного света с перестраиваемой длиной волны, выход которого соединен с одним входом интер- ферометра 2. Блок 3 внесени  контролируемого фазового сдвига соединен с другим входом интерферометра 2, а выход последнего соединен с входом блока 4 определени   ркости световой волны.The device (Fig. 1) contains a source of coherent light with tunable wavelength, the output of which is connected to one input of the interferometer 2. The unit 3 for the introduction of a controlled phase shift is connected to another input of the interferometer 2, and the output of the latter is connected to the input of the brightness determining unit 4 light wave.

. Конкретное выполнение устройства, реализующего способ, может быть следующим .. The specific implementation of the device implementing the method may be as follows.

В качестве источника когерентного света с перестраиваемой длиной волны может быть использован ионный лазер или лазер на красител х.An ionic or dye laser can be used as a source of coherent light with tunable wavelength.

Интерферометр может быть как оптическим , так и голографическим и собранным по любой схеме.The interferometer can be both optical and holographic and assembled according to any scheme.

Блок внесени  контролируемого фазового сдвига может быть выполнен, например, на основе зеркала, смещение которого задаетс  деформацией пьезокерамики.The controlled phase shift application unit can be made, for example, on the basis of a mirror, the offset of which is determined by the deformation of the piezoceramics.

Блок определени   ркости световой волны может быть реализован, например , на основе фотоэлектронных умножителей , световодов или других фо- тозлектронных преобразователей.A light wave brightness detection unit can be implemented, for example, on the basis of photomultiplier tubes, optical fibers or other photoelectric converters.

Рассмотрим целые числа в св зи с остатком от делени  их на данное целое положительное L, которое назовем модулем.Consider integers in connection with the remainder of dividing them by a given positive integer L, which we will call a module.

Каждому целому числу соответствует определенный остаток от делени  его на L. Если двум целым а и b отвечает один и тот же остаток г, тоEach integer corresponds to a certain remainder of dividing it by L. If two integers a and b correspond to the same residue g, then

122122

они называютс  равноостаточными по модулю L или сравнимыми по модулю L, сравнимость чисел а и b по модулю L записываетс  а b(mod L). Числа, сравнимые по модулю L, образуют клас чисел по модулю L.they are called equiolate modulo L or comparable modulo L, the comparability of the numbers a and b modulo L is written a b (mod L). Numbers comparable in modulo L form a class of modulo L.

Вз в от каждого класса по одному вычету, получаем полную систему расчетов по модулю L, чаще всего в качестве полной системы вычетов употребл ют наименьшие неотрицательные вычеты О, 1,..., L-1 или абсолютно наименьшие вычеты, в случае нечетного L,, ... , -1,0, 1 , . ..,Looking from each class with one deduction, we get a complete calculation system modulo L, most often the smallest non-negative deductions O, 1, ..., L-1 or the absolutely smallest deductions are used as a complete deduction, in the case of an odd L, , ..., -1.0, 1,. ..,

L-1L-1

-J- , в случае четного каким-либо-J-, in case of an even

из двух р довof two ranks

Q + 1,...j - 1,и,1,..., -s- Q + 1, ... j - 1, and, 1, ..., -s-

2 L2 L

-1 n 1 i. - ,..., i,u,i,.,., „ -1 n 1 i. -, ..., i, u, i,.,., „

Рассмотрим систему сравнений с одним неизвестным, но с разными и притом попарно простыми модул миConsider a system of comparisons with one unknown, but with different and, moreover, pairwise simple modules

X b (mod L ); X 5 b ..(mod L ,,).X b (mod L); X 5 b .. (mod L ,,).

(2)(2)

Решить систему (2), т.е. найти все значени  х, ей удовлетвор ющие, можно, примен   следующее условие: пусть числа Mg и М определеныSolve system (2), i.e. it is possible to find all the values satisfying it by applying the following condition: let the numbers Mg and M be defined

,..., , (mod L), ...,, (mod L)

и пустьlet it go

х,,+М2МХ + ...,Ь,.x ,, + M2MH + ..., b ,.

Тогда совокупность значений х, удовлетвор юща  системе (2), определ етс  сравнением х Xjj(mod L, Lj ,...,L ). Единственность решени  системы следует из следующей теоремThen the set of values of x, satisfying system (2), is determined by comparing x Xjj (mod L, Lj, ..., L). The uniqueness of the solution of the system follows from the following theorem

если b.j, bj ,...,if b.j, bj, ...,

) независимо друг) independently friend

от друга пробегают полные сист«;мы вычетов по модул м L, L,. .., L |, то X р пробегает полную систему вычетов по модулю L, L,..., L.complete systics run from each other "; we have residues modulo L, L ,. .., L |, then X р runs over the full residue system modulo L, L, ..., L.

Пример. Рассмотрим систему:Example. Consider the system:

X 5 b (mod 4) ,X 5 b (mod 4),

X Е bj(mod 5).X E bj (mod 5).

Решение зтой системы записываетс  в видеThe solution of this system is recorded as

X Н 5 Ь., + 16 bi(mod 20) (3)X H 5 L., + 16 bi (mod 20) (3)

313577313577

Данные сочетани  (b,, b ) не повтор ютс , пока X пробегает полную систему вычетов по модулю 20.These combinations (b ,, b) do not repeat until X runs through the total residue system modulo 20.

Определить разность фаз в пределах одного периода ее изменени  - это значит определить остаток от делени  полной разности фаз на длину волны. ПустьTo determine the phase difference within one period of its change is to determine the remainder of dividing the total phase difference by the wavelength. Let be

X П Д, + Г,X P D, + G,

где г - фаза, определенна  с точностью до 2 П; п - число полных длин волн;where r is the phase, determined to within 2 n; n is the number of total wavelengths;

X - полна  фаза.X is full phase.

Если существует возможность определить г с достаточно большой точностью , можно поставить в соответствие вещественным значени м длины волн и фазы, определенной с точность до 2 П, целые числа с определенным количеством значащих знаков и перейти к рассмотренной системе сравнений (2). Чем больше количество значащих цифр, тем больше динамический диаIf it is possible to determine r with a sufficiently high accuracy, one can put in correspondence with the real values of the wavelength and phase, determined with an accuracy of up to 2 P, integer numbers with a certain number of significant signs and go to the considered comparison system (2). The greater the number of significant digits, the greater the dynamic range.

пазон, в котором по сочетани м b и Ь, вз тым при разных длинах волн, можно определить полную разность фаз,a region in which by combinations of b and b, taken at different wavelengths, it is possible to determine the total phase difference,

В рассмотренном примере L - , L 5 динамический диапазон дл In the considered example, L -, L 5 dynamic range for

20 5 длин волн (-/-), дл  20 5 wavelengths (- / -), dL

20 длины волны (-). Если возьмем два20 wavelengths (-). If we take two

знака, L 41, L 53, k % 50, kj a40/1j .characters, L 41, L 53, k% 50, kj a40 / 1j.

На графиках (фиг. 2) фаза t/ имеет период повторени  4, а фаза if- 5. Из графиков видно, как это и следует из теории, что каждой паре чисел (tf , 1/) соответствует единственное значение полной фазы tji , период повторени  которой равен 20, что и составл ет в данном случае предел определени  полной фазы. Например, паре чисел (,In the graphs (Fig. 2), the phase t / has a repetition period of 4, and the if-5 phase. From the graphs it is seen, as follows from the theory, that each pair of numbers (tf, 1 /) corresponds to a single value of the full phase tji, period the repetition of which is equal to 20, which in this case constitutes the limit for determining the total phase. For example, a pair of numbers (,

if 4 соответствует сс 19, а паре чисел if 1, i( 3 соответствует полна  фаза (f 13. if 4 corresponds to cc 19, and to a pair of numbers if 1, i (3 corresponds to a full phase (f 13.

Способ осуществл етс  следующим образом.The method is carried out as follows.

При одной длине световой волны от источника 1 когерентного излучени  вWith a single wavelength of light from coherent radiation source 1 in

00

5five

5five

00

5five

00

5five

00

12 4 .12 4.

интерферометре 2 получают серию ин- терферограмм дл  разных значений фазового сдвига, задаваемого блоком 3 внесени  контролируемого фазового сдвига. Значени   ркости в исследуемых точках на разных интерферограм- мах определ ютс  с помощью блока 4 определени   ркости световой волны и по этим значени м, в соответствии с формулой (1), вычисл етс  разность фаз в пределах одного периода ее изменени . Затем измен ют длину световой волнь от источника 1 аналогичным образом определ ют разность фаз в пределах периода ее изменени . Теперь по двум значени м разности фаз, как это было показано на примере (фиг. 2), определ ют полную разность фаз световых волн.Interferometer 2 receives a series of interferograms for different values of the phase shift, specified by the unit 3 of the introduction of a controlled phase shift. The luminance values at the studied points on different interferograms are determined using block 4 for determining the luminance of the light wave and using these values, in accordance with formula (1), the phase difference is calculated within one period of its change. Then the length of the light wave from source 1 is changed in a similar manner to determine the phase difference within the period of its change. Now, the total phase difference of the light waves is determined by two values of the phase difference, as was shown in the example (Fig. 2).

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ определени  разности фаз, световых волн в интерферометрах,за- ключаюшдйс  в том, что получают ин- терференционную картину, измен ют фазу одной из интерферирующих волн на контролируемую величину, определ ют изменение  ркости в исследуемой точке и по известным соотношени м определ ют разность фаз в пределах одного периода ее изменени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет измерени  рассто ни  путем устранени  фазовой неоднозначности , получают дополнительно по крайней мере одну интерференционную картину при длине волны, отличной от первоначальной , при этом значени  длин волн, при которых получают интерференционные картины, не имеют целых общих делителей, и разность фаз в пределах одного периода ее изменени  определ ют дл  каждой длины волны, затем по известной зависимости между числами, соответствующими полной раз- -ности фаз и разност м фаз, определенным в пределах одного периода, определ ют полную разность фаз световых волн.The method of determining the phase difference, the light waves in the interferometers, concluding that an interference pattern is obtained, change the phase of one of the interfering waves by a controlled value, determine the change in luminance at the point under study, and determine the phase difference within one period of its change, characterized in that, in order to extend the functionality by measuring the distance by eliminating phase ambiguity, an additional at least one interfer is obtained At a wavelength different from the original, the wavelengths at which interference patterns are obtained do not have integer common dividers, and the phase difference within one period of its change is determined for each wavelength, then from the known relationship between the numbers corresponding to the total phase difference and phase differences, determined within one period, determine the total phase difference of the light waves. го лgo l
SU864087285A 1986-07-15 1986-07-15 Method of determining phase difference SU1357712A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864087285A SU1357712A1 (en) 1986-07-15 1986-07-15 Method of determining phase difference

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864087285A SU1357712A1 (en) 1986-07-15 1986-07-15 Method of determining phase difference

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1357712A1 true SU1357712A1 (en) 1987-12-07

Family

ID=21245112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864087285A SU1357712A1 (en) 1986-07-15 1986-07-15 Method of determining phase difference

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1357712A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6934035B2 (en) 2001-12-18 2005-08-23 Massachusetts Institute Of Technology System and method for measuring optical distance
US7365858B2 (en) 2001-12-18 2008-04-29 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
US7557929B2 (en) 2001-12-18 2009-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Schmidt-Weinmar H.G. Spatial distribution of magnitude and phase of optical-wavefields. - 3. Opt. SOB. Am., 1973, v. 63, № 5, p.547- 555. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6934035B2 (en) 2001-12-18 2005-08-23 Massachusetts Institute Of Technology System and method for measuring optical distance
US7365858B2 (en) 2001-12-18 2008-04-29 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
US7557929B2 (en) 2001-12-18 2009-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
US8334982B2 (en) 2001-12-18 2012-12-18 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
US9528817B2 (en) 2001-12-18 2016-12-27 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3904295A (en) Method and apparatus for the no-contact measurement of velocities, changes in relative position, or displacement paths
DE112009001652T5 (en) Multichannel recording
SU1357712A1 (en) Method of determining phase difference
US4567355A (en) Method and optical apparatus for converting residue numbers into positionally notated numbers
SU1619033A1 (en) Method of determining phase difference of light waves
Abramson Moiré patterns and hologram interferometry
CN108761300A (en) External quantum efficiency of solar battery fast testing system based on frequency division multiplexing and method
SU1363938A1 (en) Method of determining parameters of field in beam of electromagnetic radiation
SU388292A1 (en) PHOTOELECTRIC CONVERTER MOVEMENT - CODE
SU1128111A1 (en) Interferention device for checking surface relief
SU864942A1 (en) Dispersion Interferometer
SU892399A1 (en) Monochromatic lens for projection photolithography
SU1682778A1 (en) Device for measuring fractional part of interference order
SU1182255A1 (en) Method of interference measurements
SU684582A1 (en) Photoelectric shaft angular position-to-code converter
JPH07113583B2 (en) Wide wavelength simultaneous measurement spectrometer using Fabry-Perot interferometer
SU485399A1 (en) Photoelectric autocollimator
SU711442A2 (en) Device for determining refraction index gradients
RU2088883C1 (en) Laser sight-range finder
RU1837332C (en) Acousto-optic spectrum analyzer with integration in time
RU2290650C1 (en) Acoustic-optic arrangement for detection of broadband phase-shift keyed signals and determination and definition of the kind of their phase modulation
SU495636A1 (en) Photomask
SU999808A1 (en) Method of measuring spatial distribution of object internal heterogeneity
SU658409A1 (en) Twin-wave photometer
US3493736A (en) Electro optical correlator apparatus