SU940017A1 - Polarization interferometr - Google Patents

Polarization interferometr Download PDF

Info

Publication number
SU940017A1
SU940017A1 SU802870501A SU2870501A SU940017A1 SU 940017 A1 SU940017 A1 SU 940017A1 SU 802870501 A SU802870501 A SU 802870501A SU 2870501 A SU2870501 A SU 2870501A SU 940017 A1 SU940017 A1 SU 940017A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
interferometer
mirror
plane
analyzer
optical
Prior art date
Application number
SU802870501A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иржи Антонович Рокос
Лора Александровна Рокосова
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений
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 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений
Priority to SU802870501A priority Critical patent/SU940017A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU940017A1 publication Critical patent/SU940017A1/en

Links

Description

1one

Изобретение относитс  к оптике и измерительной технике и предназначено дл  прецизионных линейных измерений , а также дл  исследовани  оптических параметров прозрачных сред оThe invention relates to optics and measurement technology and is intended for precision linear measurements, as well as for the investigation of the optical parameters of transparent media.

Известны пол ризационные интерферометры , дл  которых общим  вл етс  наличие двух лучей с различными состо ни ми пол ризации, раз- о ность фаз между которыми измер етс . Дл  увеличени  отношени  сигнал/ шум используют модул цию состо ни  пол ризации входного или выходного луча 1 и 2 ,,5Polarization interferometers are known, for which the presence of two rays with different polarization states is common, the phase difference between them is measured. To increase the signal-to-noise ratio, the modulation of the polarization state of the input or output beam 1 and 2 ,, 5 is used.

Недостатком известных пол риг .зационных интерферометров  вл етс  то, что на их точность и пороговую чувствительность вли ют искаже- 20 ние состо ни  пол ризации лучей на полупрозрачном зеркале, вызывающее паразитную модул цию, которую неэозможно скомпенсировать, и нарушение линейности аппаратной функции, нестабильность рабочей точки модул  тора.The disadvantage of known field interferometers is that their accuracy and threshold sensitivity are influenced by the distortion of the polarization of the rays on the translucent mirror, causing parasitic modulation, which cannot be compensated for, and the linearity of the hardware function is disturbed, the instability of the working modulator points.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  пол ризационный интерферометр, содержащий оптически св занные источник линейно-пол ризованного излучени , одно полупрозрачное зеркало и два непрозрачных зеркала, образующие интерферометр Майкельсона, две фа- , зовые пластинки, расположенные в каждом плече интерферометра, на выходе интерферометра по ходу луча последовательно расположены модулирующий электрооптический кристалл, оптическа  ось которого составл ет угол S° с плоскостью пол ризации источника линейно-пол ризованного излучени , анализатор, фотоприемник и блок обработки информации The closest technical solution to the present invention is a polarization interferometer containing an optically coupled source of linearly polarized radiation, one translucent mirror and two opaque mirrors forming the Michelson interferometer, two phase and main plates located in each arm of the interferometer at the output along the beam, a modulating electro-optical crystal is successively arranged, the optical axis of which makes an angle S ° with the plane of polarization of the source linear-polar Radiation, analyzer, photodetector and information processing unit

Claims (3)

Недостаток устройства - невысока , точность измерений, вследствие uq3 кажени  состо ни  пол ризации интер ферирующих лучей на полупрозрачном зеркале, нестабильности рабочей точ ки модулирующего электрооптического кристалла, невозможности использова ни  анализатора в качестве внешнего компенсатора. Цель изобретени  - повышение точ ности и.змерений. Указанна  цель достигаетс  тем, что в интерферометре одна из фазовыз пластинок установлена после мод лирующего электрооптического криста ла перед полупрозрачным зеркалом на входе интерферометра Майкельсона и ее оптическа  ось составл ет угол 45 с плоскостью падени  света на полупрозрачное зеркало, причем обе фазовые пластинки  вл ютс  четверть волновыми . Оптическа  ось второй фазовой пл стинки параллельна плоскости падени  света на полупрозрачное зеркало . На фиг. 1 изображена схема предлагаемого пол ризационного интерферометра ) на фиг. 2 и 3 два возможных варианта ориентации оптических осей анизотропных элементов, ну мераци  которых соответствует) фиг. (нулевой азимут соответствует напра лению,, перпендикул рному плоскости падени  полупрозрачного зеркала, лежащей в плоскости чертежа); на фиг. 4 - принцип работы интерферометра с помощью сферы Пуанкаре. Устройство содержит источник 1 линейно пол ризованного излучени , модулирующий электрооптический крис талл 2, интерферометр Майкельсона, состо щий из полупрозрачного зеркала 3 и двух непрозрачных зеркал k и 5| две четвертьволновые фазовые пластинки 6 и 7, анализатор 8 и фотоприемник 9. Принцип работы описанного интерферометра удобно показан с помощью сфе0ы Пуанкаре (фиг. Ц). Благодар  анизотропным элементам 2 и 6 иг.1 на полупрозрачное зеркало 3 падает линейно пол ризованный луч с переменным азимутом (состо ние пол ризации А на фиг. 4). На зеркале 3 луч делитс  на два луча, причем оди из этих лучей, отраженный от непрозрачного зеркала k, выходит из инте ферометра с состо нием пол ризации А, второй пум, прошедший через чет 4 вертьволновую пластинку 7, выходит с состо нием пол ризации А, Использу  матрицы Джонса, можно показать, что в результате сложени  лучей с состо ни ми пол ризации А и А, образуетс  луч с состо нием пол ризации АЗ, описывающий, благодар  модул ции , эллипс, лежащий в плоскости симметрии лучей- А А, причем точка пересечени  эллипса с большой окружностью LHR определ ет измер емую разность фаз между интерферирующими лучами Интенсивность выходного луча описывают; уравнением )5 5 51И2Ч),(Я где б лбо+ oSingt о - амплитуда модул ции фазы , Дбд - нестабильность рабочей точки модулирующего кристалла ; 55- - частота модул ции, Ч - угол поворота анализатора от начального азимута, V +45 Дл  компенсации переменной составл ющей интенсивности (ОАт, фиг. ) анализатор Ац, поворачивают на угол % -- или ,j 90 + Сх/2.)в этом случае имеет место тождество ОАзсо9 - CO con5t, гдео(. 1/2 угла . Таким образом, при компенсации интен-. сивность луча на фотоприемнике 9 посто нна и не зависит от модул  - ции эллиптичности входного луча. Из (1 ) видно, что выбранна  ориентаци  оптических осей элементов и их взаимное расположение позвол ют осуществить мультипликативную модул цию типа c,ivi CAG-Q -(.)«51У1 (X f г) в отличие от аддитивной модул ции типа Слб-о C-Q %1И SL-t У 2 I что дает возможность исключить вли ние нестабильности рабочей точки модулирующего кристалла ЛС на точность измерений. Выбранна  ориентаци  оптических осей и взаимное расположение анизотропных элементов дает также возможность исключить вли ние искажени  состо ни  пол ризации интерферирующих лучей на полупрозрачном зеркале 3f так как последнее вли ет на оба луча одинаковым образом. Действ полупрозрачного зеркала про вл етс  лишь в том, что плоскости, в которых при модул ции перемещаютс  интерферирующие лучи А и Р® зультирующий луч А поворачиваютс  вокруг оси HV на угол Д. Интерферирующие лучи, записанные матрицами Джонсона на выходе после полупрозрачного зеркала, выгл д т в виде А Г siw (AS - iWirR-yTTt M л TL COS t45 HC5/l)) J L R-vTv J - . Ar5in(.45t40-/i))irRyT e- 1 -Igix a- 0.1:С09(45-ь((Г/2))Яр.,Тз J где A - амплитуда луча j,RyT5i;L соответственно амплитудные коэффициенты отражени  и пропускани  дл  со тавл ющих линейно пол ри зованных лучей с азимуто О и 90°, Л- разность фаз между соста л ющими луча, возникающими при отражении. Интенсивность выходного луча пос анализатора при этом равна :) - R й. tl - 2 (.51М X-sivi г - co Gcos cos ivvsivi л 3 Учитыва , что (Г представл ет собой модулирующий сигнал, и разлага  уравнение в р д Фурье, находим, что при работе на неветной гармонике ве личина Л. не оказывает вли ни  н на линейность компенсатора, ни на пороговую чувствительность. Кроме того, неравность коэффициентов Я) и Ц, что приводит к изменению азимутов интерферирующих луче также не оказывает вли ни . Выбран на  ориентаци  оптических осей элементов и их взаимное расположение дают возможность использовать анализатор , сто щий на выходе интерферометра , в качестве компенсатора . Одновременное удовлетворение трем вышеуказанным требовани м дает возможность довести пороговую чувствительность предлагаемого интерфе рометра до 10 и. Предложенный пол ризованный интер- ферометр можно использовать и дл  . исследований двупреломл ющих объектов , в этом случае исследуемый объект устанавливат между полупрозрач .ным зеркалом 3 и фазовой пластинкой 7, причем азимут оптической оси исследуемого объекта должен быть равен tS . Формула изобретени  1.Пол ризационный интенферрметр, содержащий оптически св занныё источник линейно-пол ризованного излучени , одно полупрозрачное зеркало и два непрозрачных зеркалд, образующие- интерферометр Майкельсона, две фазовые пластинки, расположенные в каждом плече интерферометра, на выходе интерферометра по ходу луча последовательно расположены модулирующий электрооптический кристалл, оптическа  ось которого составл ет угол S с плоскостью пол ризации источника линейно-пол ризованного излучени , анализатор, фотоприем;ник и блок обработки информации, Отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений , одна из фазовых пластинок установлена после модулирующего электрооптического кристалла перед полупрозрачным зеркалом на входе интерферометра Майкельсона и ее оптическа  ось составл ет угол 45 с плоскостью падени  света на полупрозрачное зеркало, причем обе фазовые пластинки  вл ютс  четвертьволновыми , 2.Интерферометр по п. 1, отличающийс  тем, что оп тическа  ось второй фазовой пластинки параллельна плоскости падени  света на полупрозрачное зеркало. 3.Интерферометр по п. 1, отличающийс  тем, что оптическа  ось второй фазовой пластинки перпендикул рна плоскости падени  света на полупрозрачное зеркало. Источники информации, прин тые ао внимание при экспертизе 1.Патент Швейцарии № 529991, кл. G 01 В 11/02, опублик. 1971. The drawback of the device is low, the measurement accuracy due to uq3 of the polarization state of the interfering beams on the translucent mirror, the instability of the operating point of the modulating electro-optical crystal, the inability to use the analyzer as an external compensator. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements. This goal is achieved by the fact that in the interferometer one of the phase plates is installed after the modulating electro-optic crystal modes in front of a translucent mirror at the input of the Michelson interferometer and its optical axis makes an angle of 45 with the plane of incidence of light on the translucent mirror, both phase plates being a quarter wave . The optical axis of the second phase plate is parallel to the plane of incidence of light on the translucent mirror. FIG. 1 shows the scheme of the proposed polarization interferometer) in FIG. 2 and 3 are two possible variants of the orientation of the optical axes of anisotropic elements, the number of which corresponds to) FIG. (zero azimuth corresponds to the direction perpendicular to the plane of incidence of the semitransparent mirror lying in the plane of the drawing); in fig. 4 - the principle of operation of the interferometer using the Poincare sphere. The device contains a source of 1 linearly polarized radiation, a modulating electro-optical crystal 2, a Michelson interferometer consisting of a translucent mirror 3 and two opaque mirrors k and 5 | two quarter-wave phase plates 6 and 7, an analyzer 8 and a photodetector 9. The principle of operation of the described interferometer is conveniently shown using the Poincaré sphere (Fig. C). Due to the anisotropic elements 2 and 6 ig.1, a linearly polarized beam with a variable azimuth falls on the translucent mirror 3 (the polarization state A in Fig. 4). On the mirror 3, the beam is divided into two beams, and one of these rays, reflected from the opaque mirror k, comes out of the interferometer with the polarization state A, the second puma, which passed through even 4 vert-wave plate 7, comes out with the polarization state A Using the Jones matrices, it can be shown that as a result of the addition of the rays with the polarization states A and A, a ray is formed with the polarization state AZ, which describes, by modulation, an ellipse lying in the plane of symmetry of the rays A the intersection point of an ellipse with a large circumference LHR op Yedelev is sensed by the phase difference between the interfering beams of the output beam intensity describe; equation 5 5 51И2Ч), (I where it is) + oSingt o - phase modulation amplitude, Dbd - instability of the operating point of the modulating crystal; 55- - modulation frequency, H - analyzer rotation angle from the initial azimuth, V +45 For compensation the variable component of the intensity (OAt, fig.) the analyzer Aq, is turned through the angle% - or, j 90 + Cx / 2.) in this case the identity OAzco9 - CO con5t, whereo (. 1/2 angle. Thus When compensating, the beam intensity at the photodetector 9 is constant and does not depend on the modulation of the ellipticity of the input beam. From (1) you can see that The branded orientation of the optical axes of the elements and their relative positioning allow multiplicative modulation of the type c, ivi CAG-Q - (.) "51U1 (X f g) in contrast to additive modulation of the type Sb-o CQ% 1 and SL-t Y 2 I, which makes it possible to eliminate the influence of the instability of the operating point of the modulating crystal on the measurement accuracy. The chosen orientation of the optical axes and the mutual arrangement of anisotropic elements also makes it possible to eliminate the influence of the distortion of the polarization state of the interfering beams on the semi-transparent mirror 3f t How the latter affects both beams in the same way. The action of the semitransparent mirror only appears in that the planes in which the interfering beams A and P® of the output beam A rotate around the HV axis by an angle D when modulated. The interfering beams recorded by the Johnson matrices at the exit after the semitransparent mirror looked t in the form of A G siw (AS - iWirR-yTTt M L TL COS t45 HC5 / l)) JL R-vTv J -. Ar5in (.45t40- / i)) irRyT e- 1 -Igix a- 0.1: C09 (45th ((G / 2)) Yar., Tz J where A is the amplitude of the beam j, RyT5i; L, respectively, the amplitude reflection coefficients and transmittance for composing linearly polarized rays with azimuth O and 90 °, L is the phase difference between the components of the beam arising upon reflection. The intensity of the output beam of the analyzer is equal to :) - R th. tl - 2 (.51М X-sivi g - co Gcos cos ivvsivi l 3 Taking into account that (G is a modulating signal and decomposing the equation in the Fourier series, we find that, when operating on a non-harmonic harmonic, the value of L. does not have neither the linearity of the compensator nor the threshold sensitivity. In addition, the inequality of the coefficients I) and C, which leads to a change in the azimuths of the interfering beam, also has no effect. Selected on the orientation of the optical axes of the elements and their relative position allow the analyzer to be used, interferometer output , as a compensator. Simultaneous satisfaction of the above three requirements makes it possible to bring the threshold sensitivity of the proposed interferometer to 10. The proposed polarized interferometer can also be used for studies of two-refractive objects, in this case the object to be studied will be installed between a semi-transparent mirror 3 and the phase plate 7, and the azimuth of the optical axis of the object under study should be equal to tS. 1. Polarization Inferfermeter, containing optically coupled source of linearly polarized radiation, one translucent mirror and two opaque mirrors, forming a Michelson interferometer, two phase plates located in each arm of the interferometer, are successively located at the output of the interferometer along the beam modulating electro-optical crystal, the optical axis of which is the angle S with the plane of polarization of the source of linearly polarized radiation, an analyzer, a photodetector ; nickname and information processing unit, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, one of the phase plates is installed after the modulating electro-optical crystal in front of the translucent mirror at the input of the Michelson interferometer and its optical axis makes an angle of 45 with the plane of incidence of light on the semi-transparent mirror, both phase plates are quarter-wave, 2. An interferometer according to claim 1, characterized in that the optical axis of the second phase plate is parallel to the plane of incidence of light on the semi-transparent nye mirror 3. An interferometer according to claim 1, characterized in that the optical axis of the second phase plate is perpendicular to the plane of incidence of light on the translucent mirror. Sources of information taken into consideration during the examination 1. Switzerland Patent No. 529991, cl. G 01 B 11/02, published 1971. 2.Замков В.А., Радкевич В.А, Сб. Докладов Всесоюзного совещани  Оптические и титрометрические анализаторы жидких сред, Тбилиси, 1971, ч. 2. с. 128. 2. Zamkov V.A., Radkevich V.A., Sat. Reports of the All-Union Conference Optical and Titrometric Analyzers of Liquid Media, Tbilisi, 1971, Part 2. p. 128 3.Патент Франции tf 2208518, кл. G 01 В 9/00, 197А.3. The patent of France tf 2208518, cl. G 01 B 9/00, 197A. ш./sh. / Фи.5Fi.5
SU802870501A 1980-01-04 1980-01-04 Polarization interferometr SU940017A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802870501A SU940017A1 (en) 1980-01-04 1980-01-04 Polarization interferometr

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802870501A SU940017A1 (en) 1980-01-04 1980-01-04 Polarization interferometr

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU940017A1 true SU940017A1 (en) 1982-06-30

Family

ID=20872596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802870501A SU940017A1 (en) 1980-01-04 1980-01-04 Polarization interferometr

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU940017A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4030831A (en) Phase detector for optical figure sensing
US3822942A (en) Method of testing a length, angle, path difference or speed by detecting interference and apparatus therefor
US4534649A (en) Surface profile interferometer
GB1419738A (en) Ellipsometer
EP0165173B1 (en) Device for analyzing and correcting wavefront surfaces in real time using a polarization interferometer
US4076423A (en) Optical coherence measuring device
US3584959A (en) Shaft position encoders
US4640615A (en) Liquid refractometer
CN110487173A (en) Reflective quadrature in phase single-frequency laser interference measuring device and measuring method
US4334778A (en) Dual surface interferometer
US3914057A (en) Apparatus for measuring reflectivity
US4909629A (en) Light interferometer
US3620593A (en) Method of surface interference microscopy
SU940017A1 (en) Polarization interferometr
US3230820A (en) Polarimeter
GB2109545A (en) Surface profile interferometer
US4832492A (en) Heterodyne michelson interferometer for polarization measurements
US5089698A (en) Interferometric optical system for measuring linear or angular displacements by beat signals
GB1362340A (en) Method of measuring small objects
US3602597A (en) Differential circular dichroism measuring apparatus
US4105335A (en) Interferometric optical phase discrimination apparatus
US5926295A (en) Holographic process and device using incoherent light
JPS6024401B2 (en) How to measure the physical constants of a measured object
US5028864A (en) Optically stable, large time bandwidth acousto-optic heterodyne spectrum analyzer with fixed non-zero heterodyne output
US3787118A (en) Compensation means for polarized light electro-optical modulator