190712. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és lézerinterferométer megadott útszakaszon optikai úthossz mérésére

1

190 712

2

általában F egész számú 2ÍI ciklusokból, valamint a ciklus 0 és 2n közötti f törtrészéből áll:

p = 2n ÍF + f) (8)

A (2) és (8) egyenleteknek a (4) vagy (7) egyenletbe való behelyettesítésével, a <j>(ó) érték periodikus jellegét figyelembe véve az alábbi összefüggést kapjuk F = 2D és a keresett ő optikai úthosszra vonatkoztató összefüggést <5 = 2nd ff) + n • F (9)

ahol d(f) a (4) vagy (7) egyenlet megoldása abban az esetben, ha tp = f és d = b.

Elektromos jelek fázismérésénél csak az f törtrészt határozzuk meg egyértelműen, miközben a fázis ciklusainak F egész száma tp = f esetében meghatározatlan marad. Ilyen jellegű fázismérések lehetővé teszik, hogy az optikai úthossz időbeli vagy az interferenciakép mezőbeli változásait, azaz Aó = Ad mérjük. Erre a célra a mérések közti időtartamot és a méréspontok közti távolságot olymódon méretezzük, hogy a jelek mérendő fázisai 211- ncl kisebb értékkel különbözzenek egymástól és a fázis ciklusainak előre és visszaszámlálása a fázisváltozás előjele szerint történik.

A jelfázis ciklusai F egész számának meghatározására a koherens fény különböző X hullámhosszaknál a jelfázis fx tört részének kiegészítő mérését végezzük. A kiegészítő mérések p számát és a kiegészítő X hullámhossz értékeket az optikai úthossz őmax méréshatára és a jellemző jelfázisciklus f törtrészének mérési hibája határozza meg. Az eljárás a szakasz teljes optikai úthosszának mérésére a találmány szerint az alábbi lépéseket tartalmazza:

— ismert X0 hullámhosszal rendelkező koherens fénynyalábot állítunk elő, megmérjük a fázisérték f0 törtrészét;

— egyidejűleg vagy egymás után p koherens fénynyalábot alakítunk ki, amelyeknek hullámhossza X,

V" Xi

eleget:

Af0 = f0--fj H— J 2

fo-fj

abs (f0—fj)

10

15

20

25

30

35

Xt, Xj(.

,j... „p és amelyek az alábbi követelményeknek tesznek

X„---------— (10)

— X P + 1—J

max/2ri)/ln (1/v)] (int[a] a szám

40

ahol R = int [1-t-ln (ff, egész számú része) az optikai úthossz őmiJX méréshatárra vezethető vissza, v kisebb, mint 1 és olyan értéket képvisel, amelyet a ciklus f törtrészének mérési hibája befolyásol.

— minden X( hullámhosszhoz tartozó fázisciklus fj törtrészének értékét mérjük,

— az alábbi egyenlettel meghatározzuk Afj-t

45

50

az alábbi egyenlettel meghatározzuk Fj értéket:

55

(H)

— a (11) egyenlettel meghatározzuk a fázisciklusok F 60 egésszámát F = Fp+), ahol Afp+) = f0,

— a (9) egyenlettel megállapítjuk az előre meghatározott szakasz <5 optikai úthosszának keresett értékét

ô = 2nd (f0) + nEp+j gg

A találmány szerinti lézerinterferométerrel a találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi elemekkel van kialakítva (4. ábra):

— 4 lézerrel, amely ismert X0 hullámhosszal rendelkező koherens S fénynyalábot emittál,

— a koherens fénynyaláb irányába a 4 lézer mögött elrendezett, független a és ß polarizációjú kollineáris I és II komponenst 5 elkülönítő berendezéssel,

— a koherens S fénynyaláb irányában a 4 lézer mögött elrendezett és az 5 elkülönítő berendezéssel funkcionálisan összekötött 6 eltoló berendezéssel, amely az egyik komponens frekvenciáját a másik komponens frekvenciájához képest fi értékkel eltolja.

— 7 vezérlőgenerátorral, rádiófrekvenciájű elektromos jelek előállítására, amely 7 vezérlőgenerátor a 6 eltoló berendezéssel van összekötve.

— 1. 2 visszaverő elemekkel, amelyek a fénynyaláb irányában egymás mögött és az előre meghatározott szakasz távolságában egymással szemben vannak elrendezve. ahol az 1, 2 visszaverő elemek a fény többszörös visszaverésével interferáló nyalábok sorozatát állítják elő:

— 3 kettőstörőlemezzel, amely az 1, 2 visszaverő elemek között van elhelyezve és a két I és II komponens a és fS polarizációinak kölcsönös átalakítására szolgál;

— 8 fotoregisztráló készülékkel, amely négyzetes 9 fotoelektromos átalakítót — pl. fotoelemet vagy fotósokszorozót — valamint a 9 fotoelektromos átalakító kimenetével összekötött 10 fázismérő egységet tartalmaz, amely 10 fázismérő egység a rádiófrekvenciás elektromos jelek fázisát méri;

— a 8 fotoregisztráló készülék előtt elrendezett 11 polarizációs elemmel, amely az interférait fény a vagy J3 polarizációjú részét leválasztja;

— a 10 fázismérő egység kimenetével összekötött 12 számláló egységgel.

A találmány szerinti interferométer következőképpen működik.

A 4 lézerből koherens S fénynyaláb kerül az 5 elkülönítő berendezésre, amely az S fénynyalábból két, egymástól független, eltérő a és ß polarizációjú első és második I, II komponenst választ le, ahol a polarizációk lineárisak, egymásra merőlegesek vagy cirkulárisak, amelyek elektromos térvektorainak forgásiránya ellentétes, A 6 eltoló berendezéssel az egyik komponens — pl. a II komponens — frekvenciáját fi értékkel eltoljuk, amely fi érték rádiófrekvenciás tartományban van. Az 5 elkülönítő berendezés az I és II komponenst térben szétválasztott nyalábra osztja, a frekvencia eltolása után a nyalábokat keresztmetszetben és a terjedési irányban ismét egyesítjük. Fontos, hogy az 5 elkülönítő berendezés és a 6 eltoló berendezés mögött két kollineáris I, II komponenst tartalmazó S’ fénynyaláb alakuljon, amely I és II komponensek függetleen a és ß polarizációjúak és egymástól eltérő aj és w+fi frekvenciájúak.

Az S’ fénynyaláb az 1, 2 visszaverő elemekről való többszörös visszaverődéskor többsugaras interferenciát tapasztal és ilymódon az elmélet szerint az áteresztett és visszaverődött interferált fény fi frekvenciájú és ^»-fázisú

11