Построение лазерной измерительной информационной системы для контроля отклонений от прямолинейности на принципах поляризационной интерферометрии с дифракционной решеткой

• Автор: Косинский, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ

1.1. Состояние проблемы измерения отклонений от прямолинейности

1.2. Анализ механических и оптико-механических методов измерения отклонений от прямолинейности

1.3. Анализ интерференционных методов измерения отклонений от прямолинейности

1.4. Оптическое гетеродинирование и гетеродинные интерференционные

методы измерения отклонений от прямолинейности

1.5 Требования к точности средств измерений для контроля отклонений от

прямолинейности в машино- и приборостроении
1.6. Постановка задачи исследования
; ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ
ЛАЗЕРНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ
2.1. Принцип построения лазерной гетеродинной измерительной информационной системы для контроля отклонения от прямолинейности
2.2. Математическое описание и структурная схема оптических преобразований в ИИС
2.3. Математическая модель дифракционных преобразований
2.3.1. Математическая модель дифракции света на решётке
2.3.2. Математическая модель акустооптического преобразования
2.4. Математическая модель поляризационных преобразований
2.5. Обобщенная математическая модель оптических преобразований в
: лазерной гетеродинной ИИС
2.6. Анализ потенциальной точности лазерной гетеродинной ИИС
2.7. Основные выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ
3.1. Экспериментальные исследования
3.1.1. Позиционная чувствительность дифракционной решетки
ЗЛ.2. Сведение лучей на поляризационных элементах
3.2. Макет измерительной интерференционной системы
3.2.1. Гомодинный поляризационный интерферометр для измерения отклонений от прямолинейности
3.2.2. Гетеродинный поляризационный интерферометр для измерения отклонений от прямолинейности
3.3. Метрологическое исследование влияния технологических погрешностей изготовления оптических элементов
3.3.1. Влияние погрешности изготовления дифракционной решетки
3.3.1.1. Влияние погрешности шага решётки на результат измерений
3.3.1.2. Влияние погрешности формы штриха решетки на результат измерений
3.3.1.3. Погрешность сведения лучей из-за погрешности шага дифракционной решётки
3.3.1.4. Погрешность сведения лучей из-за погрешности формы подложки решётки
3.3.2. Влияние погрешности изготовления поляризационных элементов
3.3.2.1. Угловая погрешность изготовления призм Волластона
3.3.2.2. Погрешность поляризации
3.3.3. Влияние погрешности источника лазерного излучения
3.3.3.1. Влияние угловой погрешности падающего излучения
3.3.3.2. Угловая погрешность из-за погрешности длины волны падающего излучения
3.3.3.3. Влияние рефракции на результат измерений
3.4. Выводы

ГЛАВА 4. ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ЛАЗЕРНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
4.1. Модификация ИИС
4.2. Применение ИИС для измерения отклонений от перпендикулярности двух осей
4.3. Применение ИИС для измерения отклонения от параллельности двух осей
4.4. Применение ИИС для измерения отклонений от плоскостности
4.5. Интерферометр для измерения углов поворота
4.6. Интерферометр для измерения отклонений от прямолинейности движения в пространстве
4.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

дополнительные недостатки: усложнение конструкции отражающих призм повысило требования к качеству их изготовления, увеличились габариты отражателей, что ограничивает область их применения, повысилась сложность согласования призм Волластона и отражателей, повысилась сложность настройки прибора на измерение.
Рис. 1.13. Уголковый отражатель для интерферометра прямолинейности
Ещё один вариант схемы с двускатным отражателем был предложен фирмой Zygo [54] (рис. 1.14).
В этой схеме источник лазера имеет две компоненты лазерного излучения, поляризованных линейно со взаимно ортогональным направлением поляризации. В качестве разделителя используется плоскопараллельная пластинка из материала, обладающего двулучепреломлением. Направление поляризации одного из лучей поворачивается с помощью полуволновой фазовой пластинки и становится параллельным направлению поляризации второго пучка. Затем оба луча попадают через поляризующий светоделительный кубик и четвертьволновую фазовую пластинку на призматическую сборку, состоящую из двух клиньев, с помощью которых пучки меняют свое направление. Обработанные таким образов лучи падают на уголковый отражатель и отражаются в обратном направлении, проходя такой же путь до светоделительного кубика. Светоделительный кубик отражает полученные лучи на уголковые отражатели, с помощью которых лучи смещаются из плоскости первых преобразований. Во второй плоскости часть