Фотометрический метод контроля интегрального, дифференциального и рассеяния назад зеркал ЛГ

Рассеяние на зеркалах КЛ в определенной мере обуславливает его точностные характеристики.

На рис. 2.26 представлены результаты измерений частот захвата от рассеяния в приборах, изготовленных в фирме Sperry [8].

Зависимость захвата от рассеяния на зеркалах в приборах, изготовленных в фирме Sperry

Рис.2.26. Зависимость захвата от рассеяния на зеркалах в приборах, изготовленных в фирме Sperry .

Очевидно, что для оценки качества КЛ важно в первую очередь то рассеяние, которое определяет связь встречных волн. Эта часть поля рассеяния характеризуется интегральным коэффициентом обратного рассеяния или, что то же самое, интегральным коэффициентом рассеяния в обратную полусферу.

Интегральный коэффициент обратного рассеяния представляет собой технологический параметр - то есть параметр, определяющий качество изготовления зеркала.

На рис. 2.27 показана оптическая схема установки для контроля интегрального рассеяния.

Блоки питания лазера, модулятора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и усилитель на схеме не показаны. Измерения производятся следующим образом.

В окно светомерного шара (интегрирующей сферы) устанавливают образец белой поверхности 11 (Рис.2.27.). Лазерное излучение, диффузно отраженное образцом, направляется на фотоприемник. Измеряется сигнал с фотоприемника - Р0. Затем в луч помещают измеряемый образец. Отраженный от измеряемого зеркала луч с помощью элементов юстировки направляют в выходное окно светомерного шара. Рассеянное излучение интегрируется светомерным шаром и измеряется сигнал фотоприемника - Ps. Интегральный коэффициент обратного рассеяния определяется по формуле: Оптическая схема установки для контроля интегрального рассеяния

Рис.2.27 Оптическая схема установки для контроля интегрального рассеяния. 1 - He-Ne лазер; 2 пластина Л/2; 3 - поляризатор; 4 - линза; 5 - модулятор; 6 - ирисовая диафрагма; 7 - светомерный шар; 8 - измеряемый образец; 9,10 — поглотители; 11 - образец белой поверхности; 12 - окно фотоприемника.

Результат измерения зависит от коэффициента отражения образца белой поверхности.

Измеряя интегральный коэффициент рассеяния подложек зеркал, можно оценить значение среднеквадратического отклонения высоты микронеровностей поверхности от средней линии профиля:

где R - коэффициент отражения, S0- коэффициент интегрального рассеяния.

Установка обладает пороговой чувствительностью на уровне 10'5 - 2x10'5, которая ограничивается уровнем фона, который, в свою очередь, определяется рассеянием на содержимом светомерного шара. Для дальнейшего снижения уровня фона светомерный шар должен иметь поддув газа с малым атомарным рассеянием, например, Не.

Практически все изготовители лазерных гироскопов применяют различные методики измерения рассеяния. Фирмой OpticalCoatingLab(OCLI) на протяжении ряда лет применяется для измерения интегрального рассеяния установка, по сути дела измеряющая дифференциальный коэффициент рассеяния и сравниваемый с диффузным отражателем (Рис.2.28).

Установка "ОСЫ" содержит He-Ne лазер 1, луч которого после кол- лимирования коллиматором 2 направляется на измеряемый образец под углом падения, на который рассчитано диэлектрическое покрытие. Отраженный луч изолирован шторкой от приемного коллиматора 4, который расположен под углом, на 10-20° отличающимся от направления зеркального отражения. Установка позволяет производить измерения при угле падения 10°-65° и при углах рассеяния в том же диапазоне в р- и s- поляризациях. В данном методе коэффициент рассеяния представляет собой отношение рассеянной образцом мощности к мощности, рассеянной в том же направлении в том же телесном угле диффузным (ламбертовским) отражателем.

Схема установки для измерения дифференциального рассеяния

Рис.2.28. Схема установки для измерения дифференциального рассеяния.

1 - лазер; 2-коллиматор; 3 - измеряемый образец; 4 - приёмный коллиматор; 5 - фотоприёмник; 6 - образец белой поверхности; 7 - поглотитель.

В качестве примера на рис. 2.29 показана зависимость коэффициента дифференциального рассеяния от угла рассеяния для зеркал фирмы ОСЫ.

Зависимость дифференциального рассеяния от угла рассеяния для зеркал фирмы ОСЫ при угле падения 50°

Рис.2.29 Зависимость дифференциального рассеяния от угла рассеяния для зеркал фирмы ОСЫ при угле падения 50°.

Рассеяние назад, то есть в направлении падения луча на поверхность в значительной мере определяет связь встречных волн в КЛ.

Оптическая схема установки для измерения рассеяния назад представлена на рис. 2.30. Основным элементом этой установки является сравнительно толстая плоскопараллельная пластинка 5 из высококачественного кварцевого стекла. Одна из сторон пластинки просветлена, на другую нанесено светоделительное покрытие с коэффициентом пропускания около 50%. Отраженное от пластинки излучение поглощается ловушкой 9.

Ри

с.2.30. Схема установки для измерения рассеяния назад по методу Хайруллиной.

1 -лазер; 2-4, 3,12 - поляризаторы; 4,6,10 - диафрагмы; 5 - пластина; 7 - измеряемый образец; 8, 9 - поглотители; 11 - фотоприёмник.

Прошедшее излучение направляется на измеряемое зеркало 7 и, отразившись от него, тоже поглощается ловушкой 8. Рассеянное назад излучение отражается пластинкой в направлении фотоприемника 11 и может анализироваться по поляризации с помощью анализатора 12 и угловому распределению - с помощью ирисовой диафрагмы 10, расположенной перед фотоприемником.

Для зеркал с ИОП самым распространенным и важным источником рассеяния являются дефекты поверхностного слоя, среди которых наиболее распространены размерами около 1 мкм. Другими источниками являются: шероховатость подложки и границ слоев, на которых происходит рассеяние, а также неоднородность материала внутри слоев.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >