Interferometr - pozycjonowanie

[Behlur_Olderys]

Cześć,

Od jakiegoś czasu buduję interferometr Michelsona. Mam już kilka rzeczy ogarniętych: laser, półprzepuszczalne zwierciadło i lusterka powierzchniowe. Teraz próbuję to wszystko zgrać geometrycznie. Największe wyzwanie to poziomowanie lasera - przydałoby się takie ustrojstwo, jak do szukacza: 2 obejmy z 3-ma śrubkami do regulacji w wersji mini, średnica lasera to kilka milimetrów, max 1cm. Druga sprawa to nachylenie luster w 2 płaszczyznach. Zamierzam przykleić je do jakichś płytek i regulować nachylenie śrubkami, ale nie mam pojęcia, jak się coś takiego realizuje w praktyce? Specjalne śruby? Sprężyne dociskające? Może ktoś ma jakiś pomysł? Wystarczy mi dosłownie kilka stopni, nie muszą się te lustra kręcić, tylko regulować kilka stopni w lewo, kilka w górę itp. Jakby ktoś miał dobre rady, to z chęcią przyjmę!

Pozdrawiam!

Edytowane 27 Marca 2017 przez Behlur_Olderys

[Ura]

Tak to jest wykonane w mocowaniu lustra ploterów laserowych Co2

śruby kolimacyjne ze sprężynkami, i śruby kontrujące bez, można zastosować takie rozwiązanie albo zakupić gotowca.

 

[dj_peterka]

Tak jak regulacja celi LG i LW

[antwito]

Oprawa do lasera to rurka metalowa i nagwintowane otwory na śruby regulacyjne w jej ściankach

[Behlur_Olderys]

Dziękuję za cenne rady. Na dzień dzisiejszy interferometr przeszedł pierwsze próby i zasadniczo w pewnym sensie cel został osiągnięty - wzór pasków interferencyjnych!

Ale po kolei.

 

Najpierw naczytałem się ile wlezie o laserach i interferometrii w necie - nieocenionym zasobem jest tutaj Sam's Laser FAQ

Jak wiadomo chciałem zbudować jak najprostszy interferometr Michelsona do badania minimalnych przesunięć w montażu, a praktycznie - kontrolować jego prędkość.

Do interferometru potrzeba mieć przede wszystkim zwierciadło półprzepuszczalne (beamsplitter). Można takie wygrzebać z napędu DVD albo BluRay. Ja kupiłem zepsutego BluRaya za 25zł. To co chciałem - znalazłem Było też kilka elektronicznych ciekawostek oraz parę luster polaryzujących - ale na razie wariant bez polaryzacji.

Po zakupie jak najmniejszym kosztem kawałka aluminium do którego wszystko będę mocował i kilku drobiazgów w markecie budowlanym zmontowałem mocowania do luster (nieoceniona pomoc dj peterki!!! Muchos Gracias!).

Laser wymontowałem z jakiegoś wskaźnika i oskubałem do minimum, bo był zepsuty, coś nie stykało, i musiałem się dobrać jak najbliżej diody. Zasilanie z jakiejś starej ładowarki + pontencjometr.

Wszystko trzymane na podobnym "montażu" jak lustra. Same lustra (kawałki lustra, bo to które przysłał mi dj peterka było bardzo długie, musiałem je pociąć) przykleiłem wikolem do drewienek, które trzymają się z kolei na śrubkach przy kątownikach.

No i zacząłem kręcić, żeby wszystko się zgrało w jednej linii. Zadanie niewiarygodnie frustrujące, bo cały czas coś drga, przesuwa się, i jak już wszystko jest ok, to nagłe potrącenie wszystko wysypuje. Dodałem lornetkę jako poszerzacz promienia, żeby nie bawić się z punktowym obrazem, na którym ciężko byłoby zauważyć prążki interferencyjne, i wreszcie się udało. Na poniższych zdjęciach widać sporo, w szczególności interesujące są poprzeczne prążki na podłużnej, różowej plamce. Ruszają się one przy najlżejszym drgnięciu układu. Wkrótce rozpocznę zastanawianie się, jakby ten sygnał dobrze zmierzyć fotodiodą, żeby mieć prawdziwy, użyteczny sygnał zależny od przesunięcia, ale i tak jest super, nie wiedziałem, że w ogóle uzyskam ten niesamowity efekt - zobaczyć to na żywo to super sprawa. Nagram filmik, jeśli uda mi się jeszcze raz magiczne ustawienie, ale to bardzo trudne, paski drgają przy mocniejszym dmuchnięciu lub stąpaniu po podłodze w pobliżu. Nieco stabilniejszy układ, nieco dokładniejsza regulacja luster i lasera, prawdopodobnie kupię laser zielony, bo podobno jest lepszy, i jeszcze trzeba zamienić lornetkę na coś poręczniejszego - jest dużo do poprawy, ale wydaje mi się, że to dobry start!

 

No i zdjęcia, żeby nie było, że kłamię. Niestety, kontrast pasków nie jest zniewalający, ale mam nadzieję, że da się to zauważyć. Na żywo trudno to z czymkolwiek pomylić, zresztą w razie czego moja Żona może potwierdzić - od razu ją zawołałem, jako świadka

 

 

 

 

Tor optyczny w całej okazałości:

 

 

Muszą się zgrać te dwa kwadraciki...

 

Eureka!!! Ekran pochylony, żeby lepiej było widać. Prążki są subtelne, ale są!

 

Naprawdę, to z tego zestawu wyszło

 

EDITED:
tutaj lepszy kontrast na paski:

Edytowane 4 Kwietnia 2017 przez Behlur_Olderys

[bajastro]

Możesz dołożyć układ optyczny mocno powiększający (np z soczewek z mikroskopu), który na wyjściu da bardzo poszerzoną równoległą wiązkę?

Wtedy można pokusić się o "amatorskie" pomiary aberracji optycznych, są gotowe programy do analizy obrazów interferencyjnych.

Edytowane 5 Kwietnia 2017 przez bajastro

[Behlur_Olderys]

Na jakiś czas chyba odstawiam DIY na bok... ale zasadniczo chyba interferometr będzie mierzył prędkość montażu tylko. Nie mam takiego dużego beamsplittera do optyki, a tu trzeba by mieć dwa duże. Skupię się nad sztywnością układu oraz pomiarem intensywności obrazu, to samo w sobie jest wyzwaniem, potem zobaczymy

[bajastro]

No tak masz trochę małe lustro półprzepuszczalne.

[Ura]

Spore takie lustra są w niektórych lustrzankach DSLR - trzeba by kupić zepsute do rozkręcenia, tutaj jest zastosowana blacha z otworami stalowa, większą sztywność można by uzyskać na profilu aluminiowym używanym do budowy maszyn CNC, tylko nie wiem jak by było z stabilnością termiczną takiego ustawienia po wystawieniu sprzętu na warunki polowe i inną temperaturę czy by się nie rozjechało wszystko przez rozszerzalność termiczną aluminiowego profilu. Ewentualnie płytka karbonowa nawiercana i przyklejone żywicą epoksydową wręgi z prętów karbonowych najlepiej o przekroju kwadratowym - ale to koszty.

 

Edit: w mocowaniach luster warto by zastosować śruby kontrujące poza kolimacyjnymi, bez sprężyny które by spinały całość na sztywno - po ustawieniu luster śrubkami kolimacyjnymi, jeśli chce się przemieszczać taki sprzęt.

Edytowane 5 Kwietnia 2017 przez Ura

[bajastro]

Do sterowania montażem sam interferometr musi być bardzo sztywny...wystarczą setne części milimetra, żeby prążki się rozjechały.

[Behlur_Olderys]

Najważniejsza dla mnie jest sztywność ustawienia luster. Pokazany setup jest najprostszym, jaki daje efekt. Od tego momentu zaczyna się rzeźbienie, ale może być już tylko lepiej docelowo jedno lustro będzie prowadzone śrubą na wózku z łożyskami liniowymi po wałkach. Laser można łatwo usztywnić - chyba . Nastepnie trzeba zapewnić idealną równoległość wiązki odbitej od ruchomego zwierciadła z powrotem do lasera na całej długości ramienia. Wreszcie, beamsplitter może być trochę na bakier, bo jest dość stopni swobody, żeby jedynie regulować lustro, a nie wszystkie elementy na raz. Nawet na tej płytce aluminiowej prążki były dość stabilne, dopóki nie przekrzywi się lusterka z boku. Dla mnie pojedyncze prążki nie są takie ważne, bo mierzyć będę częstotliwość zmiany jasne/ciemne, kilkadziesiąt razy na sekundę, co uśrednione po 10-20 okresach powinno być dość odporne na pojedyncze błędy. No i totalnie bezwstrząsowy napęd: prawdopodobnie krokowiec z maksymalną ilością mikrokroków aby sterować płynnie prędkością a nie pojedynczymi krokami. No, ale to takie plany, mnóstwo problemów do rozwiązania, każdy problem to mały projekcik, po jednym na raz Najbardziej palącą jest kwestia dobrej detekcji: ciemne czy jasne prążki? Jakaś fotodioda z wąską szczeliną oraz układ brania poprawki na oświetlenie zewnętrzne będą nieodzowne: wzmacniacz różnicowy albo coś Jeśli ktoś ma ciekawe doświadczenia z fotodiodami to proszę o rady