190712. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és lézerinterferométer megadott útszakaszon optikai úthossz mérésére
1 190 712 2 intenzitás lebegés keletkezik, amely a keresett <5 értékkel a (4) egyenlet szerint függ össze. A g fotoelektromos átalakító az intenzitás lebegéseket fi frekvenciájú és fázisú elektromos jellé alakítja át, miközben a 10 fázismérő egység az elektromos jel fázisát méri. A 12 számlálóegység a (4) egyenlet megoldásával megállapítja az előre meghatározott útszakaszon az 1, 2 visszaverő elemek közötti ô optikai úthosszát. Az 5 elkülönítő berendezés olymódon került kialakításra, hogy cirkuláris, ellentétes irányú a° és ß° polarizációjú I és II komponenst leválaszt, amihez pl. mint 4 lézert, 5 elkülönítő berendezést és 6 eltoló berendezést két frekvenciájú lézert alkalmazunk, amely az I és II komponens leválasztására és az egyik komponens frekvenciájának eltolására a Zeeman-jelenséget használja fel. Ebben az esetben az 1, 2 visszaverő elemeken áteresztett fényben az interferáló nyalábok I és II komponensei lineáris, egymásra merőleges a és ß' polarizációjúak. A 11 polarizáiós elem az ínterferált fény nyalábot két, d és ß' polarizációjú nyalábra osztja szét. Ha az 5 elkülönítő berendezés olymódon van kialakítva, hogy lineáris, egymásra merőleges a’ és ß' polarizációjú I és II komponenst választ ki, pl. kétsugaras polarizációs interferométerként van kialakítva, akkor az 1, 2 visszaverő elemen áteresztett interferáló nyalábok komponensei cirkuláris a° és ß° polarizációjúak. A lézerinterferométer ezen kiviteli alakja a 11 polarizációs elem előtt elrendezett 13X/4 lemezt tartalmaz (5. ábra), amely a cirkuláris polarizációkat lineáris, egymásra merőleges polarizációkra alakítja át. A fentiekből következik, hogy az 1, 2 visszaverő elemek által áteresztett fény nagy r, és t2 áteresztési tényezői esetében az interferált fény intenzitáslebegésének kis modulációmélysége van a = B/A, ami az elektromos rádiófrekvenciás jel és a sötétzaj kis arányához és ennek következtében a <p jelfázis nagy mérési hibájához vezet. Az 1, 2 visszaverő elemek által áteresztett fény kis r, és 72 áteresztési tényezői esetében a (4) összefüggés, az elektromos jel <p fázisának a szakasz keresett ő optikai úthosszától való függőség jelentős nemlinearitásához vezet. A visszaverődött fény interferenciaképének regisztrálására a 6 eltoló berendezés és az 1 visszaverő elem között 14 fényosztó elem van elrendezve, amely a visszaverődött interferáló fénynyalábokat leválasztja, miközben a 14 fényosztó elem által leválasztott interferáló fénynyalábok optikai tengelyén a 11 polarizációs elem és a 8 fotoregisztráló készülék van elrendezve. Ha a kiinduló S’ fénynyaláb komponenseinek polarizációi lineárisak, akkor a visszaverődött interferáló nyalábok komponensei szintén lineáris polarizációjúak. Ebben az esetben az interferométer elrendezése a 6. ábrán mutatott tömbvázlat szerinti kell, hogy legyen. Ha a kiinduló S’ fénynyaláb komponenseinek polarizációi cirkulárisak, a visszaverődött interferáló nyalábok komponensei szintén cirkuláris polarizációjúak. Ebben az esetben a 11 polarizációs elem elé 13 X/4-lemezt kell helyezni. A 11 polarizációs elem polarizátorként lehet kialakítva, amely az egyik független lineáris a’ vagy ß’ polarizációjú fényt a 8 fotoregisztráló készülék felé átengedi és a másik polarizációjú fényt elnyomja (4-6. ábra). osztja. Ebben az esetben a fotoregisztráló készülék két 9 fotoelektromos átalakítóval van kialakítva, amelyeknek az első két osztott nyaláb az egyik optikai tengelyén és a második 9 fotoelektromos átalakító a másik optikai tengelyén (7. ábra) van elrendezve. A (3) és (3‘) összefüggésből következik, hogy az elektromos rádiófrekvenciás jelek, amelyek az interferált tény az említett osztott nyalábokon való fotoelektromos átalakításával képződnek, hasonlóak, fázisainak előjele pedig ellentétes. A két 9, 9' fotoelektromos átalakító a 10 fázismérő egységre olymódon van vezetve, hogy az egyik fotoelektromos átalakító a 10 fázismérő egység mérési bemenetére és a másik fotoelektromos átalakító 10 fázismérő egység viszonyítási bemenetére van csatlakoztatva. Ebben az esetben a fázis mérési eredménye a fázisérték kétszeresét meghaladja minden osztott jelben. A 11 polarizációs elem és a 8 fotoregisztráló készülék ilyen kialakításánál a lézerinterferométer érzékenysége kétszer nagyobb, mint a lézerinterferométer korábban ismertetett kiviteli alakjáé. Ismert, hogy az interferométer érzékenységét a (4) összefüggés nemlinearitásának felhasználásával növelni lehet. Ebben az esetben a lézerinterferométer az alábbi egységekkel van kialakítva: (8. ábra) — 15 berendezéssel, amely a fényút előre meghatározott szakaszának b optikai úthosszát megváltoztatja és a változtatás A<5 értékének regisztrálását lehetővé teszi és amely 15 berendezés 16 mérőadőval van ellátva, — a 10 fázismérő egységgel összekötött 17 <p* fázisértékeket megadó egységgel, ahol a <p* fázisértékek a szakasz ő* optikai úthosszának ismert értékeinek felelnek meg, — 18 fázisösszehasonlító egységgel a mért és az előre meghatározott fázis összehasonlítására, ahol a 18 fázisösszehasonlító egység bemenetei a 10 fázismérő egységre és a 17 fázisértékeket megadó egységre vannak csatlakoztatva. A 12 számlálóegység a 16 mérőadóval és a 17 fázisértékeket megadó egységgel van összekötve. A találmány szerinti lézerinterferométer ezen kiviteli alakja következőképpen működik: Kiinduló helyzetben a 15 berendezés semleges állapotban van, amelyben az útszakasz a keresett optikai úthosszái rendelkezik. A 10 fázismérő egység méri az elektromos jel <p fázisát, amely az előre meghatározott szakasz ô optikai úthosszának felel meg. A fázisérték a 17 fázisértékeket megadó egységre kerül, amely <p fázisértékhez közel álló <p* = fázisértéket ad meg, amelyhez a (6) egyenlet szerint a szakasz optikai úthosszának ó*=őm ismert értéke van hozzárendelve. Amiért y? fázisérték és a megadott <p* fázisérték a 18 fázisösszehasonlító egység bemenetére kerül. A 18 fázisösszehasonlító egység a <p és y>* fázisértékeket hasonlítja össze és u eltérési jelet állít elő, amely az összehasonlítandó fázisok különbségével arányos, azaz u ~ Az u eltérési jel hatására a berendezés megváltoztatja az útszakasz optikai úthosszát. Egyidejűleg változik az elektromos rádiófrekvenciás jel <p fázisértéke a 10 fázismérő egység kimenetén és ilymódon az u eltérési jel is változik. Az útszakasz optikai úthosszának változtatása addig folytatódik, amíg a 10 fázismérő egység kimenetén 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 12
