Квантовый интерферометрический измеритель перемещений

Квантовый интерферометрический измеритель перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КВАНТОВЫЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содер- . жащий лазер с двумя оптическими вы ходами , зеркало, предназначенное для закрепления на контролируемом объекте и оптически.связанное с однимиз выходов лазера, фотоприемник, оптически связанный с другим выходом №

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИК

09) 81):; (59 4 G 01 B 9 02

1гтг игорьq Ц,,,1)i

ЬХЬЛИОИкА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3762379i24-28 (22): 09.07.84 (46) 07.12.85. Бюл. Ф 45 (71) МВТУ им. Н.Э. Баумана (72) Ю.Н. Новиков и С.Б. Сорокоумов (53) 621.375 (088.8) (56) Крылов К.И. и др. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л,: Машиностроение, Ленинградское отд., 1978, с. 235. (54)(57) KBAHTOBbIA ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий лазер с двумя оптическими выходами, зеркало, предназначенное для закрепления на контролируемом, объекте и оптически, связанное с одним- из выходов лазера, фотоприемник, оптически связанный с другим выходом лазера, и блок обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительным установленным параллельно оптической оси измерителя лазером с двумя оптическими выходами, один из которых оптически связан с зеркалом, и дополнительным фотоприемником, вход которого оптически связан с другим выходом дополнительного лазера, а выход подключен к блоку обработки сигналов, оба лазера расположены по отношению к зеркалу на расстояниях по оптической оси измерителя, различающихся на величину, не кратную Л/2, где Я вЂ” длина волны; излучения лазеров.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точных измерений размеров, перемещений и скоростей движения различных объектов, для использования деформаций, вибраций, . рельефа поверхности, оптических свойств среды.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет устранения неоднозначности при реверсивном перемещении контролируемого объекта.

На чертеже представлен предлагаемый измеритель.

Квантовый интерферометрический измеритель перемещений содержит два параллельно установленных лазера 1 и 2 с одинаковой длиной волны оптического излучения, предназначенное для закрепления на контролируемом объекте зеркало 3, оптически связанное с лазерами 1 и 2 и установленное перпендикулярно им отражающей поверхностью к лазерам 1 и 2, два фотоприемника 4 и 5, оптически связанных с вторыми выходами лазеров 1 и 2 соответственно, и блок 6 обработки сигналов, входы которого связаны с выходами фотоприемников 4 и 5. Расстояния по оптической оси интерферометрического измерителя от зеркала до лазеров 1 и 2 отличаются на величину L, не кратную Л /2. Разница в расстояниях между зеркалом 3 и лазерами 1 и 2 необходима для получения фазового сдвига, отличающегося от 0 и 180 между сигналами на выходах фотоприемников 4 и 5. Фазовый сдвиг может быть получен также за счет различия оптических характеристик сред, заполняющих пространство между лазером 1 и зеркалом 3, и лазером 2 и зеркалом 3.

1196684 пассивного резонатора и лазера 1.

Изменение связи между пассивным резонатором и лазером 1 вызывает смещение мод по шкале частот. При перемещении контролируемого объекта с зеркалом 3 вдоль оптической оси лазера 1 меняется длина пассивного резонатора. При этом все моды, реализуемые в сложном резонаторе, изменяют свою добротность и частоту по отношению к добротности и частоте, соответствующим первоначальной длине пассивного резонатора. Так как активная среда присутствует только в лазере 1, уменьшение добротности какой-либо моды вызывает срыв генерации лазера 1. Одновременно увеличивается добротность моды пассивного резонатора, это приводит к возникновению генерации на этой моде. После того, как вновь загенерировавшая мода займет положение невозмущенной моды лазера 1, интенсивность излучения лазера 1 достигает максимального значения. В результате интенсивность излучения лазера 1, которая регистрируется фотоприемником 4, циклически изме4 няется. Полный цикл изменения интенсивности лазера 1 происходит при изменении длины пассивного резонатора эа счет перемещения контролируемого объекта с закрепленным на нем зеркалом 3 на величину, равную Л/2.

Глубина модуляции излучения лазера 1 зависит от коэффициента отражения зеркала 3 и от соотношения длин пассивного резонатора и лазера 1.

При коэффициенте отражения зеркала 3, превышающем 252 и при соизме1 ряемых длинах лазера 1 и пассивного резонатора глубина модуляции излучения лазера 1 близка к 1007.

Устройство работает следующим образом.

Зеркало 3, закрепленное на контролируемом объекте, образует оптически связанный с лазером 1 пассивный резонатор, который оказывает влияние на мощность оптического излучения лазера 1. Моды оптического излучения, реализуемые в сложном трехзеркальном резонаторе, образованном лазером 1 и зеркалом 3, не являются модами ни лазера 1, ни пассивного резонатора. Эти моды можно рассматривать как смещенные моды

Аналогичным образом при перемещении контролируемого объекта происходит циклическое изменение интен -. сивности излучения лазера 2, которое регистрируется фотоприемником 5. Сигналы на выходах фотоприемников 4 и 5 сдвинуты один относительно другого на угол, отличный от 0 и 180 за счет разницы в оптических длинах пассивных резонаторов, обусловленной отличием расстояний от зеркала 3 до лазеров 1 и 2 на величину L. Ïðåäno÷òHòåëüío иметь фазовый сдвиг 90 . Сигналы с выходов фотоприемников 4 и 5 поступают на

Составитель С. Грачев

Редактор Л. Зайцева ТехредЛ.Мартяшова- Корректор M.. Самборская

Заказ 7553/38 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 1 входы блока 6 обработки сигналов. В блоке 6 обработки сигналов сигналы, меняющиеся по синусоидальному и косинусоидальному законам, преобразуются в прямоугольные импульсы. По соотношению фаз сигналов определяется направление перемещения подвижного зеркала 3 и производится разДеление импульсов по двум каналам, 196684 4 каждый из которых соответствует определенному направлению смещения зер кала 3. Разлеленные импульсы поступают на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика. На выходе блока 6 обработки сигналов присутствует сигнал, соответствующий. текущему значению перемещения под" вижного зеркала 3.