SU1619033A1 - Method of determining phase difference of light waves - Google Patents
Method of determining phase difference of light waves Download PDFInfo
- Publication number
- SU1619033A1 SU1619033A1 SU884413604A SU4413604A SU1619033A1 SU 1619033 A1 SU1619033 A1 SU 1619033A1 SU 884413604 A SU884413604 A SU 884413604A SU 4413604 A SU4413604 A SU 4413604A SU 1619033 A1 SU1619033 A1 SU 1619033A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- phase difference
- period
- determining
- determined
- change
- Prior art date
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике. Целью изобретени вл етс повышение информативности за счет определени полной разности фаз путем устранени фазовой неоднозначности. Положительный эффект основан на использовании свойств целых чисел. Формируют не менее двух интерференционных картин, соответствующих значени м угла между направлени ми интерферирующих пучков, выбранным из услови , чтобы цепи интерференционных полос не имели целых общих делителей, при этом дл каждой интерференционной картины определ ют согласно известному способу разность фаз в исследуемых точках в пределах одного периода ее изменени . Принима во внимание, что определение разности фаз в пределах одного периода ее изменени эквивалентно определению остатка от делени полной разности фаз на длину волны, и име возможность с достаточной точностью определить фазу исследуемой волны в пределах периода волны источника когерентного излучени , став т в соответствие ценам интерференционных полос взаимно простые целые числа, что позвол ет перейти к определению полной разности фаз путем решени системы сравнений с одним неизвестным. Динамический диапазон, в котором определ етс полна разность фаз, задаетс количеством значащих цифр в целых числах, поставленных в соответствие ценам интерференционных полос. 2 ил. ЈThis invention relates to instrumentation technology. The aim of the invention is to increase the information content by determining the total phase difference by eliminating phase ambiguity. The positive effect is based on the use of the properties of integers. At least two interference patterns are formed, corresponding to the angle between the directions of the interfering beams, chosen from the condition that the interference fringes chains do not have intact common dividers. For each interference pattern, the phase difference at the studied points is determined within one the period of its change. Taking into account that determining the phase difference within one period of its change is equivalent to determining the remainder of dividing the total phase difference by the wavelength, and having the ability to accurately determine the phase of the wave under study within the period of the wave of the coherent radiation source the bands are mutually simple integers, which allows one to proceed to the determination of the total phase difference by solving a system of comparisons with one unknown. The dynamic range, in which the total phase difference is determined, is given by the number of significant digits in the integers assigned to the prices of the fringes. 2 Il. J
Description
Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано дл определени полной разности фаз в оптических и голографиче- ских интерферометрах при измерени х рельефа поверхностей, деформаций, вибраций и т.п.The invention relates to the field of instrumentation technology and can be used to determine the total phase difference in optical and holographic interferometers when measuring surface relief, deformations, vibrations, etc.
Целью изобретени вл етс повышение информативности за счет определени полной разности фаз.путем устранени фазовой неоднозначности.The aim of the invention is to increase the information content by determining the total phase difference by eliminating phase ambiguity.
На фиг,1 представлена структурна схема устройства дл реализации способа; наFig. 1 shows a block diagram of a device for implementing the method; on
фиг.2 - графические зависимости фаз световых волн от пространственной координаты.figure 2 - graphical dependence of the phases of the light waves from the spatial coordinates.
Способ определени разности фаз заключаетс в следующем.The method for determining the phase difference is as follows.
Формулируют не менее доух интерференционных картин, соответствующих значени м угла между направлени ми интер- ференцирующих пучков, выбранным из услови , что цены интерференционных полос не имеют целых общих делителей. При этом дл каждой интерференционной картины, измен фазу одной из интерферирующих волн на контролируемую величиCNAt least douf interference patterns are formulated, corresponding to the angle between the directions of the interference beams, chosen from the condition that the interference fringe prices do not have integer common dividers. In addition, for each interference pattern, change the phase of one of the interfering waves to a controlled value of CN
Ю ОYu O
СА)SA)
СОWITH
ну, по изменени м ркости в последуемой точке, определ ют, использу известные соотношени , разность фаз в пределах одного периода ее изменени . Определ ют полную разность фаз световых волн по известной зависимости между числами, соответствующими полной разности фаз, и разност м фаз, определенным в пределах одного периода .Well, by the change in brightness at the point followed, the phase difference is determined using one of the known ratios within one period of change. The total phase difference of the light waves is determined from a known relationship between the numbers corresponding to the total phase difference and phase differences determined within one period.
Разность фаз Аи в пределах одного пе- риода ее изменени определ ют по трем интерференционным картинам, полученным в результате сдвига фазы одной из интерферирующих волн на контролируемую величину , имеющую значени д(р, , (,,из соотношени The phase difference Au within one period of its change is determined by three interference patterns obtained as a result of the phase shift of one of the interfering waves by a controlled value having values of e (p,, (, from the ratio
Ap« arctgAp "arctg
(Ь - b)cos Лyi + (И - 1г)со i fn + (г - t (1з- I)sindpi + (И -12)lndfj +(b h)slndfs (L - b) cos Lyi + (And - 1d) with i fn + (r - t (1z- I) sindpi + (And -12) lndfj + (b h) slndfs
где и, h и з - значени ркости в одной и той же точке на трех интерференционных картинах, соответствующих фазовым сдвигам AUi, AU2 иДиз.where and, h and s are the luminance values at the same point in the three interference patterns corresponding to the phase shifts AUi, AU2 and Diz.
Определение полной разности фаз основано на использовании свойств целых чисел .The determination of the total phase difference is based on the use of the properties of integers.
Рассмотрим систему сравнений с одним неизвестным X, но с разными, притом попарно простыми модул ми Li, L.2, ..., Lk:Let us consider a system of comparisons with one unknown X, but with different, pairwise simple modules Li, L.2, ..., Lk:
fX bi(), fX bi (),
t b2(),(2)t b2 (), (2)
I XHbK(modLk).I XHbK (modLk).
Известно, что решение системы (2), т.е. совокупность значений X, удовлетвор ющих этой системе, определ етс сравнением:It is known that the solution of system (2), i.e. the set of values of X satisfying this system is determined by comparing:
(modLiL2... Lk),(3)(modLiL2 ... Lk), (3)
где XoHMiMi1 bi + М2М2 b2 +...+ MkMk bk. (4) а числа MI и Mi1 (,2,..., k) определены из условийwhere XoHMiMi1 bi + M2M2 b2 + ... + MkMk bk. (4) and the numbers MI and Mi1 (, 2, ..., k) are determined from the conditions
LvL2... MiLi, 7 MiMi l(modLi). J(5)LvL2 ... MiLi, 7 MiMi l (modLi). J (5)
При этом единственность системы (2) следует из теоремы: если bi, 02, .... bk независимо один от другого пробегают полные системы вычетов по модул м Li, L2,.... Lk, то Хо пробегает полную систему вычетов поAt the same time, the uniqueness of system (2) follows from the theorem: if bi, 02, .... bk independently of one another run through complete residue systems modulo Li, L2, .... Lk, then Ho runs through the complete residue system by
модулю Li, L2Lk.module Li, L2Lk.
Определение разности фаз в пределах одного периода, ее изменени эквивалентного определению остатка от делени полной разности фаз на длину волны.Determining the phase difference within one period, its change equivalent to determining the remainder of dividing the total phase difference by the wavelength.
ПустьLet be
X m At + п, где X - полна фаза;X m At + n, where X is full phase;
П - фаза, определенна с точностью до 2л:;P - phase, determined up to 2n :;
0 5 0 5
00
5five
0 0
..
5 five
° °
5 five
00
5five
Aj -ДЛИНа ВОЛНЫ;Aj is the length of the wave;
П| - ЧИСЛО ПОЛНЫХ ДЛИН ВОЛН.P | - NUMBER OF FULL WAVES.
Если имеетс возможность определить П с достаточно большой точностью, то можно поставить в соответствие значени м длин волн и фазы, определенной с точностью до In , целые числа с определенным количеством значащих цифр и перейти к рассмотренной системе сравнений (2). Чем больше количество значащих цифр, тем больше динамический диапазон, в котором по сочетанию, например, bi иЬ2, вз тым при разных длинах волн, можно определить полную разность фаз.If it is possible to determine P with a sufficiently high accuracy, then it is possible to put in correspondence to the wavelength and phase values, determined to an accuracy of In, integer numbers with a certain number of significant digits and go to the comparison system (2) considered. The greater the number of significant digits, the greater the dynamic range in which, by a combination, for example, bi and b2, taken at different wavelengths, one can determine the total phase difference.
Из графиков (фиг.2), где, дл конкретного примера, фаза (р имеет период повторени 4, а фаза pi -5, видно, что, как это и следует из теории, каждой паре чисел (р, р2 ) соответствует единственное значение полной фазы р, период повторени которой равен 20, что и составл ет предел определени полной фазы.From the graphs (Fig. 2), where, for a specific example, the phase (p has a repeat period of 4 and phase pi is -5, it is clear that, as it follows from the theory, each pair of numbers (p, p2) corresponds to a single value total phase p, the repetition period of which is equal to 20, which is the limit for determining the total phase.
Устройство дл реализации способа содержит источник 1 когерентного света, интерферометр 2, блок 3 внесени контролируемого фазового сдвига и блок 4 определени ркости . Входы интерферометра 2 соединены соответственно с выходами источника 1 когерентного света и блока 3 внесени контроли-. руемого фазового сдвига, а выход - с входом блока 4 определени ркости.An apparatus for implementing the method comprises a source of coherent light 1, an interferometer 2, a unit 3 for introducing a controlled phase shift and a unit 4 for determining luminance. The inputs of the interferometer 2 are connected respectively to the outputs of the source 1 of coherent light and the control insertion unit 3. phase shift, and the output is with the input of the luminance determination unit 4.
Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.
При определенном значении угла между направлени ми интерферирующих в интерферометре 2 пучков получают серию интерферограмм дл разных значений фазового сдвига, задаваемого блоком 3 внесени контролируемого фазового сдвига. Значени ркости в исследуемых точках на разных интерферограммах определ ют с помощью блока 4 определени ркости и по этим значени м в соответствии с формулой (1) вычисл ют разность фаз в пределах одного периода ее изменени . Затем измен ют значение угла между интерферирующими пучками и аналогичным образом определ ют разность фаз в пределах периода ее изменени . Затем по двум значени м разности фаз определ ют подную разность фаз световых волн.At a certain angle between the directions of 2 beams interfering in the interferometer, a series of interferograms is obtained for different values of the phase shift, specified by the block 3 for the introduction of a controlled phase shift. The luminance values at the studied points on different interferograms are determined using the luminance determination unit 4 and using these values, in accordance with formula (1), the phase difference is calculated within one period of its change. Then the angle between the interfering beams is changed and the phase difference is determined in a similar manner within the period of its change. Then, the diurnal phase difference of the light waves is determined from two values of the phase difference.
Таким образом, по серии интерферограмм , полученной при контролируемом изменении фазы опорной волны, наход т с достаточной точностью фазу исследуемой волны в пределах периода волны источника когерентного излучени так, что при выборе определенной точности целые числа, поставленные в соответствие ценам интерференционных полос, взаимно простые, определ ют полную разность фаз по полю в ди- ana3OHev задаваемом количеством значащих цифр в целых числах, поставленных в соответствие ценам полос.Thus, according to a series of interferograms obtained with a controlled change in the phase of the reference wave, the phase of the wave under study is within sufficiently accurate within the period of the wave of the coherent radiation source so that when choosing a certain accuracy, the integers assigned to the prices of the interference fringes are mutually simple, determine the total phase difference across the field in diaa3OHev given by the number of significant digits in integers assigned to the prices of the bands.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884413604A SU1619033A1 (en) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | Method of determining phase difference of light waves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884413604A SU1619033A1 (en) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | Method of determining phase difference of light waves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1619033A1 true SU1619033A1 (en) | 1991-01-07 |
Family
ID=21370075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884413604A SU1619033A1 (en) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | Method of determining phase difference of light waves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1619033A1 (en) |
-
1988
- 1988-04-21 SU SU884413604A patent/SU1619033A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Schmldt-Weinmar H.G. Spatial distribution of magnitude and phase of optical-wave fields.-J. Opt. Soc. Am.. 1973, v. 63, Nfc 5, p. 547-555. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5315370A (en) | Interferometric modulator for optical signal processing | |
US5430546A (en) | Optical device for measuring relative position of or angle between two objects | |
CN102914256A (en) | Synchronous phase shifting interference detection device based on orthogonal double grating and detection method | |
US4575247A (en) | Phase-measuring interferometer | |
IT1125790B (en) | INTERFEROMETER WITH IMPROVED RESOLUTION | |
US3566140A (en) | Arrangement for measuring relative displacement utilizing relatively movable shutters which control the passage of modulated light | |
CN102914259A (en) | Interference detection device based on light-splitting synchronous phase shifting and detection method | |
GB1474049A (en) | Arrangement for the modulation of light | |
CN100593685C (en) | Interference measuring instrument based on multimode waveguide light field transverse mode | |
CN102865810A (en) | Orthogonal double-grating based detecting device for synchronous phase shift common-light path interference and detecting method therefor | |
SU1619033A1 (en) | Method of determining phase difference of light waves | |
US4027976A (en) | Optical interferometer | |
US3635552A (en) | Optical interferometer | |
CN100593686C (en) | Optical interference measuring device and its method | |
EP0402794B1 (en) | Diffraction encoded position measuring apparatus | |
US3612694A (en) | Arrangement for interferometric measurement of two lengths | |
SU1357712A1 (en) | Method of determining phase difference | |
CN104819780A (en) | Non-common-optical-path loop radial shear polarization phase shift interferometer | |
Boehnlein et al. | Field shift moire, a new technique for absolute range measurement | |
CN102840823B (en) | Common-path interference detecting device based on beam-split synchronism phase shifting and detecting method | |
US4567355A (en) | Method and optical apparatus for converting residue numbers into positionally notated numbers | |
JPH01184402A (en) | Optical displacement measuring method and measuring instrument | |
Ludwig | Generalized grating ray-tracing equations | |
Ward | The accuracies of photometric, polarimetric and ellipsometric methods for the optical constants of thin films | |
CN103322925B (en) | The optical heterodyne interference method of nonlinearity erron is eliminated based on phaselocked loop filter method |