ИНТЕРФЕРОМЕТР
INTERFEROMETER

Изобретение относится к технической физике, в частности к инструментам для исследования и измерения оптических элементов и систем, и может быть использовано в технической диагностике, например, для контроля параметров и хода технологических процессов.
Известен низкокогерентный интерферометр с дифракционной волной сравнения (патент RU 2547346), содержащий источник низкокогерентного света, поляризационные контроллеры и источник двух эталонных сферических волн.
К недостаткам известного решения можно отнести сложность оптической схемы и всей конструкции интерферометра, а также недостаточная эффективность работы интерферометра.
Задачей изобретения является создание компактного интерферометра с возможностью его использования как с горизонтальной, так и с вертикальной ориентацией оптической оси, позволяющего более эффективно выполнять свои функции.
Поставленная задача решается тем, что интерферометр содержит закрепленные в едином корпусе стабилизированный по мощности и длине волны He:Ne лазер с установленными на его выходе магнитооптическим изолятором и 5-ти координатным устройством заводки лазерного излучения в оптоволокно, с помощью которого он соединен с оптоволоконным делителем пучка света, разделяющим пучок света на первый и второй когерентные оптические каналы, каждый из которых содержит последовательно установленные оптоволоконный контроллер поляризации, фазосдвигающий элемент и источник эталонной сферической волны, при этом оба фазосдвигающих элемента соединены с двухканальным контроллером, интерферометр также содержит регистрирующее устройство с двумя цифровыми видеокамерами, оптически сопряженное с источником эталонной сферической волны первого когерентного оптического канала, и 5-ти координатный стол на выходе интерферометра для установки корректора волнового фронта.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана блок-схема интерферометра.
Основными элементами интерферометра являются стабилизированный по мощности и длине волны He:Ne лазер 1 с магнитооптическим изолятором и 5-ти координатным устройством заводки лазерного излучения в оптоволокно 2. Свет после заводки в оптоволокно попадает в оптоволоконный делитель пучка света 3, в котором разделяется на два когерентных оптических канала с интенсивностью в каждом примерно 1:1. Затем свет в каждом канале попадает на оптоволоконные контроллеры поляризации 4.1 и 4.2. Свет от канала 4.2 попадает на фазосдвигающий элемент 5.2 для управления фазовыми характеристиками фронта на выходе источника эталонной сферической волны (ИЭСВ) 7.2. Свет от канала 4.1 попадает на фазосдвигающий элемент 5.1 для управления фазовыми характеристиками фронта на выходе интегрированного с плоским зеркалом источника эталонной сферической волны (ИМИЭСВ) 7.1.
Управление фазосдвигающими элементами 5.1 и 5.2 осуществляется от двухканального контроллера 6. В свою очередь управляющие сигналы в двухканальный контроллер 6 поступают от цифровой видеокамеры 9.1, на которой производится регистрация интерференционной картины.
Сферическая расходящаяся волна ИЭСВ 7.1 частично засвечивает исследуемую деталь 11, частично направляется в оптическое регистрирующее устройство 8. Волновой фронт, отраженный от исследуемой детали 11 (рабочий фронт) фокусируется на плоском зеркале ИМИЭСВ 7.1, в непосредственной близости от ИЭСВ и далее, вместе с эталонным фронтом распространяется в направлении оптической части регистрирующего устройства 8. Оптическая часть регистрирующего устройства образована входным объективом и двумя линзами. Регистрация интерферограммы производится с помощью цифровой видеокамеры 9.1.
С учетом концепции прибора, объектив выбран такого типа, что обеспечивает изображение точечного источника в бесконечности, а линзы строят изображение на видеокамере. Такая концепция позволяет установить объектив с иной рабочей апертурой, не меняя взаимное положение других оптических элементов.
В концепции интерферометра предусмотрено плоское зеркало, расположенное между линзами в регистрирующем устройстве 8, которое можно вводить/выводить из пучка. В плоскости изображения оптической системы, образованной объективом, первой линзой и плоским зеркалом устанавливается вторая видеокамера 9.2, на которой формируется изображение ИМИЭСВ 7.1. Сигнал с камеры также выводится на монитор компьютера. Этот дополнительный канал позволяет производить настройку исследуемой детали дистанционно, по картинке с монитора.
При изучении выпуклых или асферических деталей на выходе интерферометра предусмотрен 5-ти координатный стол для установки корректора волнового фронта 10, который преобразует расходящийся сферический фронт в требуемый по форме (сходящийся, плоский или асферический).
Основные преимущества перед низкокогерентным интерферометром (патент RU 2547346):
- стабилизированный по частоте и мощности He-Ne лазер, обеспечивающий меньшие фазовые искажения волнового фронта, тем самым повышается точность измерений;
- отсутствует линия задержки, что упрощает оптическую схему и конструкцию интерферометра;
- упрощается конструкция узла источника эталонной сферической волны, вместо двух источников используется один;
- оптическая часть регистрирующего устройства построена таким образом, что можно изменять рабочую апертуру интерферометра за счет только замены объектива без подстройки других оптических элементов регистрирующего устройства.
В конструкцию интерферометра введено плоское зеркало и вторая камера, позволяющие проводить настройку изучаемой детали дистанционно, смотря на монитор компьютера, на котором выведено изображение области с источником эталонной сферической волны (раньше нужно было убирать видеокамеру, использовать специальный окуляр, перенастраивать оптическую часть регистрирующей системы на получение изображения области источника сферической волны, тянуться (если достанешь) и как-то юстировать деталь.
Линзы оптического устройства части регистрирующей системы разработаны таким образом, что минимизируется аберрация комы при прохождении рабочего и эталонного фронтов через оптическую часть регистрирующей системы.