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