SU872973A1 - Фотометр дл измерени коэффициента отражени оптической поверхности - Google Patents

Description

(54) ФОТОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

I

ИГзобретение относитс  к фотометрии и может быть использовано дл  измерени  коэффициента отражени  оптических поверхностей, например, лазерных зеркал.

Известен фотометр дл  измерени  коэффициента отражени  оптической поверхности, сл)держащий источник излучени , светоделитель и приемник излучени  Cl J

Однако этот фотометр не позвол ет достаточно точно измер ть коэффициент отражени .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  фотометр дл  измерени  коэффициента отражени  оптической поверхности , содержащий установленные последовательно источник излучени , светоделитель, расположенный на поворотном столике с возможностью фиксации в двух позици х, дл  пр мого .и отраженного света фокусцрующие линзы, узел дл  юстировки.

приемник излучени  и регистрирующий прибор C2l.

Недостатком известного фотометра  вл етс  сравнительно невысока  точность измерений оптических поверхностей . В частности, криволинейные поверхности искажают первоначальную геометрию светового пуч-, ка, идущего от источника излуче/ни , и вызывают дополнительную фо10 кусировку (или расфокусировку) излучени  на приемнике излучени  и дополнительное приращение (шш снижение) электрического сигнала приемника.

15

Цель изобретени  - повьшение точности измерений коэффициента отражени  оптической поверхности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что фотометр дл  измерени 

20 коэффициента отражени  оптической поверхности, содержащий установленные последовательно источник излучени , светоделитель, расположенный на поворо.тном столике с возможностью фиксации в двух поз|1ци х, дл  пр мого и отраженного света, фокусирующие линзы, узел дл  юстировки, приемник излучени  и регистрирующий прибор, дополнчтельно снабжен полупрозрачным оптическим элементом, расположенным за поворотным столи- . ком на одной оптической оси с источником излучени , на рассто нии, меньшем длины когерентности источника излучени , модул тором, размещенным на поворотном столике, и резонансным усилителем с собственной частотой, равной частоте модул ции. При этом полупрозрачный оптически элемент может быть вьтолнен,в случае плоской контролируемой поверхности.в виде плоской полупрозрачной пласти . ны, а вслучае криволинейной оптической поверхности в виде сменной полупрозрачной линзы с фокусным рассто нием, равным радиусу кривизны контро лируемой поверхности. На чертеже представлена принципиальна  схема фотометра дл  измерени  коэффициента отражени  оптической поверхности. Фотометр содержит источник излучени  1, приемник излучени  2, свето делитель 3, расположенный на поворотном столике 4 с возможностью фиксации в двух позици х дл  пр мого и отраженного от контролируемой оптической поверхности 5 света, фокуси рукщие линзы 6 и 7, узел 8 дл  юстировки контролируемой поверхности, полупрозрачный оптический элемент 9, например плоскую.полупрозрачную пластину дл  контрол  плоских оптических поверхностей или сменную полупрозрачЦую линзу с фокусным рассто нием , равным радиусу кривизны контро лируемой поверхности, модул тор 10, .размещенный на поворотном столике 4, резонансный усилитель 11 с соб .ственной частотой, равной частоте модул ции, и регистрирующий прибор 12 . Фотометр работает следующим образом . С помощью узла 8 юстируют контррл руемую поверхность 5 в рабочее положение нормали к оптической оси источ ника излучени  1. Путем поворота поворотного столика 4 фиксируют светоделитель 3 в первую позицию. При этом модул тор 10 размещаетс  в опти ческом канале перед приемником излучени  2. Излучение от источника 1 пр ходит через оптический канал, включакиций фокусирующие линзы 6 и 7, светоделитель 3 и модул тор 10 на приемник излучени  2, резонансный усилитель 11. Снимают .отсчет ф с регистрирующего прибора 12. Далее поворачивают поворотный столик 4 со свето елителем 3 и модул тором 10 во вторую позицию. При этом модул тор 10 размещаетс  в оптическом канапе между контролируемой поверхностью 5 и полупрозрачным оптическим элементом 9. Излучение от источника 1 проходит через оптический канал, включающий фокусирующую лин-, ЗУ 6, светоделитель 3 (пр мой свет) , полупрозрачный оптический элемент 9, модул тор 10, контролируемую поверхность 5, вновь полупрозрачный оптический элемент 9, светоделитель 3 и фокусирующую линзу 7 на приемник 2. Снимают отсчет ф с регистрирующего прибора 12. Оценка коэффициента отражени  оптической поверхности производитс  исход  из отно- шени  сн тых отсчетов ф /ф. VKJoP «.; ги %li3o.p.p2Q.. у ,(г) где R.,. Rn, R.( коэффициенты отражени  соответственно светоделител  3, полупрозрачного оптического элемента 9 и контролируемой поверхности 5; PO.PI- коэффициенты пропускани  фокусирующей .линзы 6, светоделител  3 и полупрозрачного оптического элемента 9; интенсивность светового потока от источника; коэффициент передачи прибора. Из () и (2) получают V(i/)/PQ(a/)-i«:-(3) Коэффициент К, равный 1/ |., определ ют градуировкой прибора с помощью эталонных оптических поверхностей с известным коэффициентом отражени . Отсчет Ф может быть выражен соотношением a K;:3oP-i-Pa-Rc t суммарный коэффициент ни  полупрозрачного оптичес кого элемента 9 и контролируемой поверхности 5, от которого зависит чувствител ность измерений. Если со стороны светоделител  3 падает световой поток с интенсивностью 1л 1 , то Первый член в этом выражении предста л ет интенсивиость, непосредственно отраженную от полупрозрачного оптического элемента (пластины) 9 при первичном падении на него интенсивности IQ. Второй член RC, соответству ет сложению парциальных световых потоков в результате многократного отражени  света от поверхностей с коэф фициентами отражени  R и R/j. При этом каждый раз часть излучени  выходит через полупрозрачный оптический элемент (пластину) 9. Коэффициен отражени  R. образуетс  в результате суммировани  всех таких парциальных световых потоков. Отсчет Ф может быть преобразован к виду ( ;1-ft,) -Pa-R a K-3o-PvR И-Яч«25 Произведение RA pf не оказывает вли ни  на отсчет ф , так как соответствующа  ему часть интенсивности не промодулирована и не пропускаетс  резонансным усилителем 11. Отноше . ние отсчетов позвол ет определить искомый коэффициент R отражени  оптической поверхности. При этом приведениые выражени  дл ,отсчетов. Ф- и ф выполн ютс  только дл  некогерентного сложени  интенсивностей световых потоков при условии tj « I, где Ijc - длина когерентности измер емого излучени , 1. - рассто ние между поверхностью полупрозрачного оптического элемента и контролируемой о тической поверхностью. Таким образом в случае контрол  плоских оптических поверхностей измер ют суммарный поток , выход щий из полупрозрачной пластины . Однако этот поток смешиваетс  на выходе с первичным потоком, отраженным от обратной поверхности полупрозрачной пластины, в св зи с чем необходима сепараци  измерительного потока, осуществл ема  совокупным действием модул тора, модулирукицего только внутренний поток между пласти НОЙ и контролируемой поверхностью, и резонансного усилител . При обычных тепловых источниках излучени  это условие выполн етс  при ,5-1,0 мм. Анализ выражени , дл .,„ртношени  отсче Р,( ТОВ Фп/Ф. II 1 ;-I-г-7- показываU-RnR i ) ет, что при R 0,8-0,9 наблюдаетс  увеличение точности измерений коэффициента отражени  контролируемой оптической поверхности в 5-8 раз по сравнению с известным фотометром. В случае контрол  криволинейной оптической поверхности поперечный размер светово- го потока D, освещакнцего полупрозрачный оптический элемент 9, выполненный в виде полупрозрачной сменной линзы, должен соответствовать условию D Оуу, где Од - диаметр полупрозрачной сменной линзы. Фокусное рассто ние полупрозрачной линзы определ ют из услови  т ) оптическа  сила (в диоптри х ) сменной линзы; оптическа  сила контролиг руемой поверхности. Тогда соответствующее фокусное рассто ние f2 , где г радиус кривизны, т.е. фокусноерассто ние дополнительной полупрозрачной линзы должно быть равно радиусу кривизны контролируемой поверхиости . В этом случае расходимость, вносима  в измерительный пучок света контролируемой. Поверхностью, компенсируетс  рефракцией указанной полупрозрачной линзы, и суммарна  отражающа  система (контролируема  поверхность и полупрозрачный оптический элемент) ведет себ  как плоска  контролируема  поверхность. . -, Таким образом, выполнение полурозрачного оптического элемента в иде сменной .полупрозрачной линзы омпенсирует энергетические потери, носимые в соответствующий оптичесий канал из-за кривизны контролиуемой оптической поверхности. Исользование изобретени  позвол ет величить точность измерений коэфициентов отражени  плоских и криолинейных оптических поверхностей, частности, лазерных зеркал в 510 раз.

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Фотометр для измерения коэффициента отражения оптической поверхности, содержащий установленные последовательно источник излучения, светоделитель, расположенный на поворотном столике с возможностью фиксации в двух позициях, для прямого и отраженного света, фокусирующие линзы, узел для юстировки приемник излучения и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он дополнительно снабжен полупрозрачным оптическим элементом, расположенным за поворотным столиком на одной оптической оси с источником излучения, на расстоянии, меньшем длины когерентности источника излучения, модулятором, размещенным на поворотном столике, и резонансным усилителем с собственной частотой, равной частоте модуляции.

   .
2. 2. Фотометр по п. 1, отличающийся тем, что полупрозрачный оптический элемент выполнен в виде плоской полупрозрачной 5 пластины.
3. 3. Фотометр по π. 1, отличающийся тем, что полупрозрачный оптический элемент выполнен в виде сменной полупрозрачной лин-

   10 зы с фокусным расстоянием, равным радиусу кривизны контролируемой поверхности.