Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Другой не опубликованный в печати интерферометр бокового сдвига Мерти, изображенный на рис. 4.30, основан на схеме Маха — Цендера. Он содержит две плосковыпуклые линзы, толщины по центру у которых равны приблизительно половинам их радиусов кривизны. На вершинах линз сформированы небольшие плоские участки с отражающим покрытием; они могут быть ориентированы параллельно или наклонно к светоделительной поверхности. Такое устройство подобно изображенному на рис. 4.28 и может пропускать пучки с большой числовой апертурой, так как его входная и выходная поверхности сделаны сферическими.
На рис. 4.31 показано устройство, предложенное Сондерсом [22] и представляющее собой модификацию интерферометра Маха — Цендера. Призмы с углами а = 20°, ? = 60° и у= 100° можно вырезать из одного блока; на их внутренних наклонных поверхностях фокусируется сходящийся волновой фронт. Если мысленно провести линию через оба фокуса, то боковой сдвиг достигается поворотом
105 S \
Боковой сдвиг
для сдвига
Волновь/е фронты с SokoSbiM сдвигом
Рис 4.30. Интерферометр бокового сдвига, образованного двумя толстыми плосковыпуклыми линзами:
1 — падающий волновой фронт; 2, 6—плоские зеркальные площадки, наклоненные, чтобы вносить сдвиг фиксированной величины; 3,5 — фокусы; 4 — волновые фронты с боковым сдвигом
Рис. 4.31. Интерферометр бокового сдвига, состоящий из двух призм. Сходящийся пучок сфокусирован на наклонных поверхностях; сдвиг фронтов возникает при вращении обеих призм вокруг оси. При склеивании призм в таком приборе может быть получен постоянный по величине сдвиг: 1 — падающий сходящийся волновой фронт; 2, 3 — фокусы
призм вокруг нее в противоположных направлениях. Такую систему можно легко реализовать в качестве устройства с фиксированным сдвигом. Приклеивая на входную и выходную поверхности соответствующие плосковыпуклые линзы, обеспечивают полное устранение собственных аберраций интерферометра. Придав клеящему слою форму клина и нанеся на поверхность контакта светоделительный слой, как это изображено на рис. 4.31, создают в системе наклон фронтов.
4.7. ЛАЗЕРНЫЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРЫ БОКОВОГО СДВИГА
Как указывалось ранее, любые интерферометры бокового сдвига, скомпенсированные для белого света, могут работать с лазерным источником. Можно создать простые по конструкции и применению интерферометры, в которых требование компенсации отсутствует. Один из простейших лазерных интерферометров бокового сдвига предложен Мерти [11] и содержит плоскопараллельную пластину (рис. 4.32). Свет от лазера фокусируется соответствующим микрообъективом на точечной диафрагме, помещенной в фокусе контролируемой линзы, выполняющей роль объектива коллиматора. Параллельный пучок света падает на плоскопараллельную пластину, поверхности которой обычно не покрывают, и отражается от ее передней и задней плоскостей, образуя боковой сдвиг. При толщине пластины t, показателе преломления стекла N и угле падения і боковой сдвиг 5 определяем по формуле Малакары [6]:
S = * sin 2/(А^2 — sin2/)—!/2. (4.30)
106 .с доковаїх сторон
Рис. 4.32. Лазерный интерферометр бокового сдвига с плоскопараллельной стеклянной пластиной:
/ — микрообъектив; 2 — пространственный фильтр; 3—контролируемая лииза; 4 — плоскопараллельная или слегка клиновидная пластина
Для стекла с N = 1,515 (для длины волны 633 нм, или 6328 А) на рис. 4.33 приведена зависимость S/t от і. На рисунке видно, что S достигает своего максимального значения равного приблизительно 0.8 при угле падения 50°. В реальных устройствах обычно используют угол падения 45°.
Интенсивность интерференционной картины может быть увеличена при нанесении покрытий на переднюю и заднюю поверхности пластины, но при этом за счет вторичного отражения может возникнуть дополнительная картина слабой интенсивности, что нежелательно. На рис. 4.34 изображена модификация устройства, нсполь-й емая для исследования больших вогнутых зеркал. Если контро-. руемая поверхность асферическая, в схему необходимо ввести соответствующий компенсатор. Наклон постоянной величины, перпендикулярный к направленню сдвига, создается здесь приданием пластине формы слабого клина с ребром, параллельным плоскости рисунка.
S
''/.¦«,V/ падепц 7, °
Рис. 4.3,3. Зависимость Slt от угла падения для пластины н.з бороенликатного крона. На рисунке видно, что можно использовать любые углы падения, вплоть до 50°
107 Рис. 4.34. Интерферометр с плоскопараллельной пластиной для контроля больших вогнутых
зеркал;
1 — ыикрообъскткв; 2 — пространственный фильтр; 3, 5 — высококачественные линзы; 4 — плоскопараллельная или слегка клиновидная пластина; 6 — контролируемое вогнутое зеркало
На рис. 4.35 представлен еще один вариант такого интерферометра [2], в котором для образования отражающих плоскостей используются две отдельные пластины. От их внутренних непокрытых поверхностей отражается около 4% падающего светового потока; внешние стороны деталей имеют высококачественное просветляющее покрытие и совсем не отражают света. Одна из пластин закреплена на подвижном основании, перемещением которого изменяют воздушный зазор и возникающий боковой сдвиг. Предусмотрев в конструкции основания возможность его поворота в перпендикулярном направлении, можно реализовать наклон волновых фронтов. Так как отражающие поверхности здесь не соединены жестко, как в одной плоскопараллельноп пластине, стабильность системы интерференционных полос определяется стабильностью механических оправ и конструкцией.
