3.Интерферометр Майкельсона и оптически симметричные интерферометр visar.

Для контроля поверхностей часто используются бесконтактные интерферометры, построенные по схеме интерферометра Майкельсона. Схема этого интерферометра представлена на рисунке 4.39.

Рисунок 4.39. Схема интерферометра Майкельсона для контроля плоских поверхностей бесконтактным методом.[1]

Здесь параллельный пучок света из объектива О₂ входного коллиматора падает на полупрозрачную разделительную пластину П и направляется к зеркалам М₁ и М₂, которыми в данном случае эталонная Э и контролируемая К пластинки. После отражения от зеркал-пластинок оба пучка вновь соединяются разделительной пластинкой П, направляются в объектив О₃ выходного коллиматора и интерферируют. При этом оба зеркала ориентированы так, чтобы контролируемая поверхность К и мнимое изображение Э́ эталонной поверхности Э в разделительной пластинке образовали небольшой воздушный клин толщиной в его средней части (на оптической оси) d=l₂-l₁, где l₁ и l₂ – расстояния от разделительной пластинки до зеркал, l₁=AB, l₂=AC. При интерференции наблюдаются полосы равной толщины, локализованные в плоскости клина, максимумы интенсивности которых определяются из условия

Δ=2(l₂-l₁)=2d=mλ (1.2)

Большое число лазерных интерферометров построено по схеме интерферометра Майкельсона, например в системе VISAR.

Схема оптически симметричного интерферометра приведена на рисунке 4.40. В качестве регистратора 9 в системе VISAR используется ФЭУ (см. рисунок 4.40.).

Рисунок 4.40. Оптическая схема интерферометров VISAR.[2]

Луч от лазера 4 фокусируется линзой 7 на поверхность образца. Диффузно рассеянный свет собирается той же линзой 7 и направляется приблизительно параллельным пучком на интерферометр. Для создания временной задержки в одном из плеч интерферометра помещается стеклянный эталон 8 с показателем преломления n. Следует отметить, что материал эталона должен быть в высокой степени оптически однороден, чтобы искажения, вносимые им во фронт световой волны не превышали величину порядка 0.1 . Равные длины плеч интерферометра А и B позволяют создавать интерференционную картину хорошего качества интерференционную, с использованием света, рассеянного диффузной поверхностью. Время задержки луча в плече B составляет величину:

(1.3)

где n - показатель преломления материала эталона, h - длина эталона,

c - скорость света в вакууме.

Скорость движения поверхности для системы VISAR определяется уравнением:

(1.4),

где F(t) - число биений на осциллограмме интенсивности центрального интерференционной картины,  - оптическая дисперсия материала эталона.

(1.5), где n₀ - показатель преломления вещества эталона для длины волны; ₀ – длина волны лазерного излучения. Характерные величины  для различных длин волн оптического диапазона составляют 0.02-0.04.

Недостатком системы VISAR является то, что при расшифровке осциллограмм трудно отличить ускорение от замедления. Поэтому обычно применяют систему поляризационного кодирования. Перед расщеплением в светоделителе пучок, отраженного от образца света поляризуется под углом 45⁰ к горизонтали. В одном из плеч интерферометра установлена четвертьволновая пластина, в которой происходит сдвиг фазы вертикально поляризованного света относительно горизонтальной компоненты приблизительно на 90°. После рекомбинации лучей пучок света на выходе из интерферометра расщепляется на две компоненты в поляризационном светоделителе с вертикальной и горизонтальной поляризацией. Биения интенсивности каждой компоненты, которые оказываются также сдвинутыми по фазе на 90, независимо регистрируются двумя ФЭУ. В результате направление изменения скорости легко определяется по соотношению фаз интерференционных биений, а смена знака ускорения неизбежно будет зафиксирована по крайней мере одним фотоприемником в виде точки поворота на осциллограмме вне экстремумов биений. Благодаря контролю интенсивности попадающего в интерферометр света и поляризационному кодированию значения скорости отражающей поверхности однозначно определяются в каждый момент времени. Измеряемый профиль скорости U(t) определяется из совместной обработки трех осциллограмм, соответствующих двум каналам регистрации интерференционных биений и контролю интенсивности отраженного света. После математической обработки, которая проводится с помощью ЭВМ, профиль скорости U(t) определяется с погрешностью, как правило, не хуже 5м/с.

В системе VISAR временное разрешение определяется временем задержки  (1.3), которое тем больше, чем больше длина эталона, следовательно, хуже временное разрешение, но меньше постоянная скорости системы (1.4) и выше разрешение по скорости.