SU1567869A1

SU1567869A1 - Interferometer for measuring displacements

Info

Publication number: SU1567869A1
Application number: SU884468380A
Authority: SU
Inventors: Виктор Петрович Носов; Николай Яковлевич Переходько; Игорь Григорьевич Стеблин
Original assignee: Институт сверхтвердых материалов АН УССР
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-05-30

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при прецизионных измерени х линейных перемещений. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет исключени погрешности, св занной с температурной нестабильностью, и повышени жесткости конструкции. Устройство представл ет собой интерферометр Майнельсона, в котором светоделитель выполнен в виде куб-призмы, гипотенузна грань которой имеет три зоны: прозрачную, полупрозрачную и зеркальную, а уголковый отражатель в опорном плече жестко закреплен на светоделителе. На противоположной грани жестко укреплен третий, дополнительный уголковый отражатель, а на его катетной грани - пр моугольна призма. Благодар такому выполнению светоделител и размещению оптических элементов достигаетс равенство плеч интерферометра и жесткость конструкции. 2 ил.The invention relates to instrumentation engineering and can be used for precision measurements of linear displacements. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the uncertainty associated with temperature instability and increasing the rigidity of the structure. The device is a Michelson interferometer in which the beam splitter is made in the form of a cube-prism, the hypotenuse face of which has three zones: transparent, translucent and specular, and the corner reflector in the support arm is rigidly fixed on the beam splitter. A third, additional corner reflector is rigidly fixed on the opposite face, and a rectangular prism is fixed on its leg side. Due to such an implementation of the beam splitter and the placement of optical elements, the interferometer arms are equal and the rigidity of the structure is equal. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к интерферометрам дл измерени линейных перемещений, и может быть использовано в прецизионном станкостроении , приборостроении, точном машиностроении , метрологии и в системах автоматического управлени The invention relates to a measurement technique, in particular to interferometers for measuring linear displacements, and can be used in precision machine-tool construction, instrument engineering, precision engineering, metrology and automatic control systems.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет исключени погрешности , св занной с температурной нестабильностью , и повышени жесткости конструкцииThe aim of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the error associated with temperature instability and increasing the rigidity of the structure.

На фиг. 1 представлена оптическа схема предлагаемого интерферометра; на фиг. 2 - вид А ч фиг. 1FIG. Figure 1 shows the optical scheme of the proposed interferometer; in fig. 2 - view A h of FIG. one

Интерферометр содержит источник 1 когерентного излучени , светоделитель 2, представл ющий собой куб-при му, на гигюте- чузной грани которого имеютс три зоны: полупрозрачна 3, зеркальна 4 и прозрачна 5 На грань с светоделител 2 посредством оптического контакта или склеивани акреплен третий уголковый отражатель 6,The interferometer contains a coherent radiation source 1, a beam splitter 2, which is a cube, with three zones on its edge: a translucent 3, a mirror 4, and a transparent 5 On the edge of the splitter 2 by optical contact or by gluing a third corner reflector 6,

ребро рабочего двугранного угла которого параллельно измерительному лучу а и симметрично расположено относительно грани с На грань d светоделител 2 установлен первый уголковый отражатель 7, ребро рабочего двугранного угла которого перпендикул рно референтному лучу в и расположено напротив границы раздела полупрозрачной 3 и прозрачной 5 зон светоделител в направлении референтного луча в. На грани е третьего уголкового отражател 6 (фиг. 2) симметрично расположена пр моугольна призма 8, котора устанавливаемс на грань е своей гипотенузной гранью посредством оптического контакта или сктеи- вани оптическим клеем Второй угочко вый отражатель 9 установлен на исследуемом объекте (не показано). Рабочее ребре второго уголкового отражател 9 перпен дикул рно измерительному лучу а и расположено напротив границы раздела полупрозрачной 3 и зеркальной 4 зон светоделител в направлении измерительного луча и На выхоспthe edge of the working dihedral angle is parallel to the measuring beam a and is symmetrically located relative to the face of s. The first corner reflector 7 is installed on the face d of the splitter 2, the edge of the working angle of the dihedral angle perpendicular to the reference beam in and located opposite the border of the semitransparent 3 and transparent 5 zones splitter reference beam c. A rectangular prism 8 is symmetrically located on the edge of the third corner reflector 6 (Fig. 2), which is placed on the face with its hypotenuse edge by means of optical contact or optical glue stitching. The second reflector 9 is mounted on the object under study (not shown). The working edge of the second corner reflector 9 is perpensionally measuring beam a and is located opposite the interface of semi-transparent 3 and mirror 4 zones of the beam splitter in the direction of the measuring beam

о Jabout j

0000

оэ соoe with

дс устройства установлен фотоприемник 10, преобразующий выходной оптический сигнал в электрический, а в качестве аппаратуры обработки фотоэлектрического сигнала использован ретистратор 11, который может быть выполнен, например, в виде двух- канального усилител информативного блока управлени , реверсивного двоично-дес тичного счетчика, двоичного счетчика, дешифратора , цифрового индикаторного устройства и выходных разъемов. В качестве фотоприемника 10 может быть использован четырехплощадочный фотоприемник типа ФД-19КК с попарно соединенными светочувствительными площадками, в результате чего фотоприемник представл ет собой два фотоприемника со светочувствительными площадками размером 1X2 мм2 в общем корпусе.A photodetector 10 is installed in the device, which converts the output optical signal into an electrical one, and the photoelectric signal processing equipment used is a retistrator 11, which can be performed, for example, as a two-channel amplifier of an informative control unit, a reversible binary-decimal counter, a binary counter , decoder, digital display device and output connectors. As a photodetector 10, a four-position FD-19KK photodetector with pairwise connected photosensitive sites can be used, with the result that the photodetector is two photoreceivers with photosensitive areas of 1X2 mm2 in a common case.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Луч от источника 1 когерентного излучени попадает в светоделитель 2 на полу- профачнхю юн 3, из которой он выходит в двух направлени х: луч а попадает на I торой толковый отражатель 9 и луч в - на первый толковый отражатель 7. Отра- жвшись 01 отражателей 9 и 7, лучи а и 0 попадаю на зеркальную 4 и прозрачнуюThe beam from the coherent radiation source 1 enters the beam splitter 2 at the hemisphere 3, from which it emerges in two directions: the beam enters the first defensive reflector 9 and the beam at the first defensive reflector 7. Reflecting 01 reflectors 9 and 7, rays a and 0 get on the mirror 4 and transparent

5юны светоделител 2 соответственно. , а, отразившись от зеркальной зоны 4, и луч а, прошедший прозрачную зону 5, с помощью третьего уголкового отражател 5yuny beam splitter 2, respectively. , and, reflected from the mirror zone 4, and the beam, which passed the transparent zone 5, with the help of the third corner reflector

6смешаютс по высоте не менее, чем на диаметр ла ерного луча и возвращаютс точно по юм же в обратном пор дке, но со смещением по высоте на полупро- юн . светоделител . Оптическое смешивание л чей а и в происходит на полу- профачной tone 3 светоделител 2 со смещением относительно точки делени лучей6 are mixed in height not less than the diameter of the laser beam and returned exactly the same in reverse order, but with a shift in height by half semiconductor. beam splitter Optical mixing of aa and b occurs on a semi-profound tone 3 beam splitter 2 with an offset from the beam dividing point

еe

чем на диаметр 1-1,1 г оптическою л и i (интерференционна i ...фавлению фокуси- HHKOV, К), который ориен- с точунстви тельными пло- i I D интерференционных i.i оде его получаетс v, т нала одинаковой амп- , по фазе на 90° О вели- pevu-щенм суд т по изме- . рфгренции (количество I l.iii o., HOI о нол на аппара- (| ны (ванного изме- ш pa nioei и хода при пе- о -.толкового отражател мы HI и ieii iioi i than the diameter of 1-1.1 g of optical l and i (interferential i ... fenleniyu focus- HHKOV, K), which is relative to the exact patterns of the i ID interferential ii, it gets v, t of equal amplitude, in phase by 90 ° O, the magnitude of the peel is judged by the changes. rfgrentia (number I l.iii o., HOI o nol on the apparatus ((из (bath measurement pa nioei and stroke at the ‑.twilk reflector we HI and ieii iioi i

Л П, I ,1 1 И -iMt llebl V L P, I, 1 1 And -iMt llebl V

I На п i и , I n i and i

еренниошкп1 карчпп. ; вгоромч направ ению i. танов,leiM II;.IMV;I 8. котора 1П дл . ывода lit . чн с целью преÖrennioshkp1 karchpp. ; in the direction of i. tanov, leiM II; .imv; I 8. which is 1P long. output lit. mon for the purpose of

иц-тедуемом обьекте н-м ирчетс регистра - u :-:ii транени ингерit-teduem object n-m irchets register - u: -: ii tranren inger

00

дотвращени попадани его в исходную точку делени лазерного излучени , что заметно улучшает стабильность результирующей интедференционной картины, а, следовательно, и точность измерени устройства в целом.preventing it from reaching the initial dividing point of laser radiation, which significantly improves the stability of the resulting interference pattern, and, consequently, the measurement accuracy of the device as a whole.

Claims

Invention Formula

Interferometer for measuring displacements, containing a coherent radiation source, a beam splitter located along the radiation beam, dividing the radiation into two beams — a reference beam and a measuring beam, located along the reference beam, a first corner reflector, made in the form of a right-angle prism, and located along the measuring beam a second corner reflector, made in the form of a rectangular prism, designed to be mounted on

The object, located in the output beam of the interferometer, is a photodetector and a recorder, the input of which is connected to the photoreceiver output, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the interferometer, the ferometer is equipped with a rectangular prism and a third corner reflector, the hypotenuse whose face consists of three zones - transparent, translucent and specular, the first reflector is rigidly fixed to the hypotenuse border on the lateral face of the prism cube and oriented so that the edge of its working faceted corner positioned opposite the interface between the transparent and semitransparent regions hypotenuse side, a third retroreflector

5 has a hypotenuse edge on the side face of a cube-prism opposite the face on which the first corner reflector is installed, optically coupled to the first and second corner reflectors and oriented so that the edge of its working dihedral angle is perpendicular to the corresponding edges of the first and second corner reflectors , a rectangular prism is rigidly fixed by its hypotenuse face on the third side of the cathode facet symmetrically with respect to the beam falling on this face, The edge of its working dihedral angle is set opposite the boundary between the semitransparent and mirror zones of the hypotenuse cube-prism face, and the coherent radiation source is set so that the optical axis of its beam is shifted vertically relative to the edge of the working angle of the third corner reflector. less than half the diameter of the radiation beam.

0

1

7

aVid / i

i:

FIG. 2