SU803640A1

SU803640A1 - Device for measuring index of refraction of transparent media

Info

Publication number: SU803640A1
Application number: SU782668058A
Authority: SU
Inventors: Л.Я. Минько; Е.А. Костюкевич
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Ан Бсср
Priority date: 1978-09-25
Filing date: 1978-09-25
Publication date: 1983-05-30

Description

Изобретение относитс к интерферометрии и может быть использовано в диагностике плазмы и в аэроди . намике при исследовании ударных вол Известно устройство дл измерени показател преломлени прозрачных сред - двухлучевой интерферомет Маха-Цендера, состо щий из источника света, формировател параллельного светового пучка, двух плоскопараллельных светоделительных пластин , двух плоских поворотных зеркал с максимальными коэффициентами стра жени и коллиматора 1. Свет в этом устройстве/ на первую светоделительную пластину, раздел етс на два пучка - опорный и объектный, которыб с помощью поворотных зеркат и второй светоделительной пласти ны свод тс в один пучок и попадают на коллиматор, стро щий изображение интерференционной картины, причем нужна ширина и ориентаци интерфере ционных полос устанавливаютс поворотом одного из зеркал. При внесении исследуемого объекта в объектный пучок интерференционные полосы смещаютс , и по их сдвигу от первоначального положени рассчитывают распределение показател преломлени в объекте. Недостатком такого устройства вл етс сложность его оптической схе мы f привод ща к трудности его настройки . Известно также устройство дл измерени показател преломлени прозрачных сред, содержащее лазерный источник света, формирователь параллельного светового пучка, светоде лительную пластину, два клинообразных зеркала и коллиматор С2. Светоделительна пластина раздел ет падающий на нее свет на два рав ных по интенсивности пучка, образующих опорный и объектный лучи. После ние,, отразившись от зеркал и вновь пройд светоделительную пластину, со мещаютс и падают на коллиматор, в фокальной плоскости которого наблюдаетс интерференционна картина. Ра бочим объемом устройства вл етс пространство между одним из зеркал и светоделителем. Однако такое устройство громоздко Это вызвано тем, что при использовании источников света невысокой монохроматичности Н1еобходимо уравн ть оптические длины путей интерферирующих пучков с точностью до длины волны, дл чего опорное и предметное плечи устройства должны быть пространственно разнесены. Юстировка устройства, заключающа с в совмещении пучков, движущихс по разным направлени м , и в выравнивании их оптических путей, сложна. Цель изобретени - упрощение конструкции и уменьшение габаритов устройства при сохранении технических характеристик. Поставленна цель достигаетс тем, что в предлагаемом устройстве формирователь параллельного светового пучка одновременно вл етс коллиматором и расположен на одной оптической оси с клинообразными зеркалами . Первое зеркало вл етс одновременно светодилетельной пластиной , а коэффициенты отражени первого и второго зеркал равны и 25-35% соответственно. В устройстве используетс высока монохроматичность лазерного излучени , в результате чего можно получить пучки, интерферирующие при большой разности хода. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит лазерный источник света 1, формирователь 2 параллельного светового пучка, служащий одновременно коллиматором, клинообразное зеркало 3, отражающее опорный пучок и вл ющеес одновременно светоделительной пластиной, клинообразное полупрозрачное зеркало , отражающее объектный пучок, поворотное зеркало 5. Принцип работы устройства заключаетс в том, что интерферируют опорный и объектный пучки с разностью хода, равной двойной длине рабочего объема, т.е. рассто ни между клинообразными зеркалами. Устройство работает следующим образом. Лазерное излучение источника света 1, пройд формирователь 2, падает параллельным пучком на полупрозрачное зеркало 3. Отраженна в обратном направлении часть света образует опорный пучок, который падает на формирователь 2, работающий как коллиматор. Объектив коллиматора фокусирует опорный пучок наThis invention relates to interferometry and can be used in plasma diagnostics and in aerodynamics. in shock wave research. A device for measuring the refractive index of transparent media is known — a Mach-Zehnder two-beam interferometer consisting of a light source, a parallel light beam former, two plane-parallel beam-splitting plates, two plane rotary mirrors with maximum coefficient of passion and collimator 1. Light in this device / on the first beam-splitting plate, it is divided into two beams - the reference and the object beam, which are made using rotary mirrors and the second beam-splitting The first plates are reduced to one beam and fall onto the collimator, which builds the image of the interference pattern, and the width and orientation of the interference fringes are needed, set by turning one of the mirrors. When the object under study is introduced into the object beam, the interference fringes are shifted, and by their shift from the initial position, the distribution of the refractive index in the object is calculated. The disadvantage of such a device is the complexity of its optical scheme f, which makes it difficult to configure. It is also known a device for measuring the refractive index of transparent media comprising a laser light source, a parallel light beam shaper, a light plate, two wedge-shaped mirrors and a collimator C2. The beam-splitting plate divides the light falling on it into two equal-intensity beams that form the reference and object rays. After it is reflected from the mirrors and again passes the beam-splitting plate, they are placed and fall on the collimator, in the focal plane of which the interference pattern is observed. The working volume of the device is the space between one of the mirrors and the beam splitter. However, such a device is cumbersome. This is because when using light sources of low monochromaticity H1, it is necessary to equalize the optical lengths of the paths of the interfering beams to the wavelength, for which the device and subject shoulders of the device must be spatially separated. The alignment of the device, consisting in the alignment of beams moving in different directions, and the alignment of their optical paths, is difficult. The purpose of the invention is to simplify the design and reduce the size of the device while maintaining the technical characteristics. This goal is achieved by the fact that in the proposed device, the parallel light beam shaper is simultaneously a collimator and is located on the same optical axis with wedge-shaped mirrors. The first mirror is at the same time a light tiling plate, and the reflection coefficients of the first and second mirrors are 25-35%, respectively. The device uses high monochromatic laser radiation, as a result of which beams can be obtained that interfere with a large path difference. The drawing schematically shows the proposed device. The device contains a laser light source 1, a parallel light beam shaper 2 that simultaneously serves as a collimator, a wedge-shaped mirror 3, a reflecting reference beam and being simultaneously a beam-splitting plate, a wedge-shaped translucent mirror, a reflecting object beam, a swivel mirror 5. The principle of the device is that that the reference and object beams interfere with a path difference equal to twice the length of the working volume, i.e. distance between wedge-shaped mirrors. The device works as follows. The laser radiation of the light source 1, after passing through the former 2, falls in a parallel beam on a semi-transparent mirror 3. The part of the light reflected in the opposite direction forms a reference beam that falls on the former 2, which operates as a collimator. The collimator lens focuses the reference beam on

зеркало 5, наход щеес вблизи оптической оси системы и посылающее опорный пучок на окул р 6 коллиматора , который С1роит изображение пол зрени в фокальной плоскости устройства .a mirror 5 located near the optical axis of the system and sending a reference beam to the eye of the collimator 6 6, which gives the image of the field of view in the focal plane of the device.

Прошедша через зеркало 3 часть света образует объектный пучок. Зеркало k отражает этот пучок в обратном направлении. Таким образом, объектный пучок дважды проходит через рабочую часть устройства и после прохождени зеркала 3 совмещаетс с опорным пучком. Поскольку оба пучка когерентны, они интерферируют и в фокальной плоскости устройства наблюдаютс интерференционные полосы , ширину и ориентировку которых подбирают с помощью одного из клинообразных зеркал.Passing through the mirror 3 of the light forms the object beam. Mirror k reflects this beam in the opposite direction. Thus, the object beam passes twice through the working part of the device and, after passing through the mirror 3, is aligned with the reference beam. Since both beams are coherent, they interfere and in the focal plane of the device interference fringes are observed, the width and orientation of which are selected using one of the wedge-shaped mirrors.

Дл получени максимального контраста полос коэффициенты отражени For maximum band contrast, reflection coefficients are

зеркал выбирают так, чтобы интенсивности опорного и объектного пуч ков на выходе из устройства были oдинa ковы, отражающие покрыти клинообразных зеркал-диэлектрическими и рас считаны на длину волны используемого лазерного источника света. Диэлектрическое покрытие поворотного зеркала имеет максимальный коэффициентThe mirrors are chosen so that the intensities of the reference and object beams at the exit of the device are single, reflecting the coatings of the wedge-shaped dielectric mirrors and calculated on the wavelength of the laser light source used. The dielectric coating of the swivel mirror has a maximum coefficient

отражени дл лазерного излучени используемой длины волны при угле падени 45°.reflection for laser radiation used wavelength at an angle of 45 °.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию за счет того, что формирователь параллельного светового пучка и коллиматор совмещены, в качестве светоделительной пластины используетс клинообразное зеркало , образующее опорный пучок, а рабочим объемом устройства вл етс пространство между зеркалами.The proposed device has a simple construction due to the fact that the parallel light beam shaper and the collimator are combined, a wedge mirror forming the reference beam is used as the beam-splitting plate, and the working volume of the device is the space between the mirrors.

Claims

DEVICE FOR MEASURING THE REFRACTION INDICATOR OF TRANSPARENT MEDIA, containing a laser light source, a parallel light beam shaper, a beam splitter, two wedge-shaped 'mirrors and a collimator, different tag $, which, in order to simplify the design and reduce the dimensions of the device while maintaining its technical characteristics, the parallel shaper the light beam is simultaneously, temporarily a collimator and is located on the same optical axis as wedge-shaped mirrors, the first mirror being simultaneously but beamsplitter plate, and the reflection coefficients of the first and second mirrors are respectively 15-18 'and 25-35'.

803640 2