Относительный интерферометр — SU 1758432 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Ы/. гч)5 0 01 В 21/00 МИТЕТОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР И(56) АвторскоеМ 715928, кл. ТЕЛЬНЫЙ Ие относится ки, оптическойбыть исполтояний. Цельцесса измерен(54) ОТНОСИ МЕТР (57) Изобретен зии, метрологи рии и может измерения рас упрощение про ТЕРФЕРО бласти геоде- нтерферометьзовано для зобретения - ий при выравОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Бюл. М 32ий индустриальный институтсов и М. Г.Прилепинсвидетельство СССР0 01 В 9/02, 1978,1758432 А 1 нивании длин плеч интерферометра, достигается введением в традиционную схему относительного интерферометра дополнительных полупрозрачных зеркал 5 и 6 и устройства контроля равенства длин плеч, состоящего из оптических затворов 8 и 9, установленных перед фотоприемниками 11 и 12 и генератора импульсов 10, подключенного к оптическим затворам 8 и 9, а также коррелятора 15, полезный эффект от применения предлагаемого изобретения заключается в сокращении времени высокоточного измерения длины линии оптическим относительным интерферометром, 2 ил8 и 9, генератор 10 стробирующих импульсов, фотоприемники 11 и 12, усилители 13 и 25 30 помощью зеркала 6 подается на вторые входы коррелометра 7 и измерителй 16, Корреответственно, за которыми установлены 40 55 Изобретение относится к геодезии, метрологии, оптической интерферометрии и может быть использовано для измерения расстояний.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений интерферометра путем коррелометрии интенсивностей.На фиг, 1 показана блок-схема предлагаемого относительного интерферометра; на фиг. 2 - спектры интенсивности светового пучка источника излучения М(1), стробирующих импульсов Яс(1), спектр Яф) информационных коррелированных компонент на входе коррелятора, а также показан принцип преобразования широкополосного сигнала интенсивности светового потока в сравнительно узкую полосу коррелятора,Устройство содержит источник 1 иэлучения, полупрозрачное расщепительное зеркало 2, калибровочную. оптическую линию задержки 3, зеркало 4, полупрозрачные зеркала 5 и 6, коррелометр 7 интенсивности пучков, состоящий из оптических затворов 14, коррелятор 15 и измеритель 16 контрастаинтерференционной картины. В статике световой пучок источника 1 направлен к зеркалу 4 так, что.отраженный им свет посредством зеркал 2 и 5 направлен на первый вход коррелометра интенсивностей 7, а также на первый вход измерителя 16. Часть пучка. источника 1 посредством зеркала 2 направлена в линию 3, с выхода которой с лометр 7 выполнен в виде оптических затворов 8 и 9, оптически связанных с первым и вторым входами коррелометра 7 софотоприемники 11 и 12 с подключенными к их выходам усилителями 13 и 14 соответственно, которые подключены к коррелятору 15; Генератор 10 подключен к оптическим затворам 8 и 9,Интерферометр работает следующим образом.Свет источника 1 излучения направляется к полупрозрачному зеркалу 2, установленному в начале измеряемой дистанции, где разделяется на два пучка, один из которых проход дсацию и отразившись от зеркала 4, установленного на другом конце дистанции возвращается к зеркалу 2, где вновь отразившись с помощью полупрозрачного зеркала 5 направляется через оптический затвор 8 на фотоприемник 11. Часть этого пучка, пройдя зеркало 5, поступает на измеритель контраста 16. Второй пучок, отразившись от зеркала 2 и пройдя калибро 5 10 15 вочную линию 3 через полупрозрачное зеркало 6 одной частью поступает на измеритель контраста 16, Другая часть этого пучка, отразившаяся от полупрозрачного зеркала 6 направляется через оптический затвор 9 на фотоприемник 12. Генератор 10 вырабатывает стробирующие импульсы, следующие с постоянным периодом Т, их длительность г может регулироваться и управляет ими оптическими затворами 8 и 9, пропуская на короткое время опорный и информационный пу кки на фотоприемники 11 и 12. Инерционность фотоприемников 11 и 12 и стоящих за ними усилителей 13 и 14 позволяет выделить видеокомпоненту спектра, в которую в соответствии с фиг, 2 "уложены" парциальные компоненты шума, окружаюшие соответствующие дискреты стробирующего сигнала, Такая компрессия спектра позволяет использовать относительно медленно действующий коррелятор 15, который и вычисляет корреляционную функцию, поступающих на него сигналов и позволяет определить их взаимный временной сдвиг.Б начальный момент измерений, когда измеряемая длина очень грубо может отличаться от длины калибровочной линии 3, длительность стробов генератора 10 следует выбрать значительной, например 1 мкс. В этом случае корреляционная функция сигналов поступающих на коррелятор 15 будет наблюдаться даже при отличии длин опорного и информационного плеч информационного плеч интерферометра в 300 м, Затем, последовательно уменьшая длительность стробов генератора 10 измеряют и длину линии 3 так, чтобы коррелятор 15 выдавал максимальную величину пика корреляционной функции, т.е. сокращая длину когерентности огибающих световых пучков в каналах коррелометра 7, одновременно сокращают различие длин плеч интерферометра ориентируясь на наличие и величину пика корреляционной функции на выходе коррелятора, При достижении длительности стробов в 10 - 1 мкс продолжают регулировать, длину линии 3 до тех пор пока максимум корреляционной функции не окажется в начале координат, Отсчет длины осуществляют по калибровочной линии 3. Далее выравнивание длин плеч осуществляется аналогично с помощью измерителя 16 контраста интерференционной картины, что обеспечивает выравнивание плеч с точностью 1 - 5 мкм.Схема может работать со сравнительно высокой точностью и без измерителя 16 контраста интерференционной картины, и так как при этом определяется корреляция1758432 ности пучков, входы которого оптическисвязывают опорное и рабочее плечи интерферрометра соответственно. й еИ Составитель Б.ФедосовРедактор А,Долинич Техред М.Моргентал Корректор А,Ворович Заказ 2990 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 компонент интенсивностей световых пучков, то влияние атмосферы и, в частности, ее турбулентности, будет на несколько порядков слабее, чем в известных решениях, где интерференция осуществляется на оптической несущей.Формула изобретения 1, Относительный интерферометр; содержащий оптически связанные источник излучения, регулируемую оптическую линию задержки, установленную в опорном плече, и блок определения контраста, оптически еопрягающий рабочее и опорное плечи интерферометра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, он снабжен коррелометром интенсив 5 2. Интерферометр по п, 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности, коррелометр интенсивности пучков выполнен в виде двух ветвей, каждая из которых состоит из оптически связанных с соответст вующим входом коррелометра оптическогозатвора и фотоприемника, коррелятора, входы которого электрически связаны с выходами фотоприемников, и генератора импульсов, выходы которого подключены к 15 входам управления оптическими затворами.