DE19749377A1

DE19749377A1 - Interferometer arrangement, e.g. for Sagnac interferometer

Info

Publication number: DE19749377A1
Application number: DE1997149377
Authority: DE
Inventors: Joseph G Dr Hirschberg
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-06-02

Abstract

The arrangement has several surface mirrors (14,16) and at least one beam splitter (13). The optical paths lead through an interferometer body (10) that is transparent to the incoming light beam. The beam splitter is located in the interferometer. The mirrors are arranged on the surface of the interferometer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Interferometeranordnung, insbesondere eine Interferometeranordnung mit zueinander unbeweglich angeordneten optischen Elementen wie z. B. ein Sagnac-Interferometer, und interferometrische Untersuchungs verfahren unter Verwendung derartiger Interferometeranordnungen.The invention relates to an interferometer arrangement, in particular an interferometer arrangement with one another immovably arranged optical elements such. B. a Sagnac interferometer, and interferometric examination method using such interferometer arrangements.

Herkömmliche Zweiweg-Interferometer (sogenannte Michelson- Interferometer) basieren auf der linearen Erzeugung einer optischen Wegdifferenz zwischen zwei Teilstrahlen eines hinsichtlich seiner spektralen Eigenschaften zu untersuchenden Lichtstrahls. Der zu untersuchende Lichtstrahl wird mit einem Strahlteiler auf zwei Interferometerspiegel gelenkt, die die jeweiligen Teilstrahlen in sich zurückreflektieren, wonach am Strahlteiler eine Überlagerung der rückreflektierten Teil strahlen erfolgt. Die optische Wegdifferenz wird durch Verstellung des Abstandes eines der Interferometerspiegel vom Strahlteiler erzeugt. Die Überlagerung der reflektierten Teilstrahlen resultiert in einem charakteristischen Inter ferenzmuster, das mit einer Detektoreinrichtung erfaßt wird und mittels Fourier-Transformation eine Analyse der spektralen Eigenschaften des eintretenden Lichtstrahles erlaubt.Conventional two-way interferometers (so-called Michelson Interferometers) are based on the linear generation of a optical path difference between two partial beams of one to be examined with regard to its spectral properties Light beam. The light beam to be examined is marked with a Beam splitter directed onto two interferometer mirrors, which the reflect the respective partial beams back into themselves, after which on Beam splitter overlays the back-reflected part blasting takes place. The optical path difference is shown by Adjustment of the distance of one of the interferometer mirrors from Beam splitter generated. The overlay of the reflected Partial beams result in a characteristic inter reference pattern, which is detected with a detector device and an analysis of the spectral using Fourier transform Properties of the incoming light beam allowed.

Michelson-Interferometer besitzen für Spektraluntersuchungen den Vorteil, daß im Unterschied zu Dispersionsanordnungen mit einer Messung unmittelbar ein ganzer Spektralbereich erfaßbar ist. Außerdem ist die Lichtausbeute hoch, so daß sich gegenüber den Dispersionsanordnungen ein verbessertes Signal-Rausch-Ver hältnis ergibt. Ein wesentlicher Nachteil von Michelson-Inter ferometern besteht jedoch darin, daß das Interferenzmuster nur dann ausgewertet werden kann, falls die gegenseitige Anordnung der Interferometerbestandteile (Strahlteiler, Spiegel usw.) höchsten Stabilitätsanforderungen genügt. Die optischen Elemente eines Michelson-Interferometers müssen daher laufend von störenden Schwingungen, Luftströmungen und Temperatur änderungen abgeschirmt werden, so daß der Einsatz derartiger Interferometer auf Spezialanwendungen insbesondere im Labor bereich beschränkt ist.Michelson interferometers have for spectral examinations the advantage that in contrast to dispersion arrangements with An entire spectral range can be recorded directly during a measurement is. In addition, the light output is high, so that each other the dispersion arrangements an improved signal-to-noise Ver ratio results. A major disadvantage of Michelson-Inter ferometers, however, is that the interference pattern only can then be evaluated if the mutual arrangement the interferometer components (beam splitter, mirror, etc.) highest stability requirements. The optical Elements of a Michelson interferometer must therefore be running of disturbing vibrations, air currents and temperature Changes are shielded so that the use of such Interferometer on special applications, especially in the laboratory area is limited.

Ein stabilisiertes Michelson-Interferometer wird von J. G. Hirschberg et al. in "Applied Optics" (Band 18, 1979, Seite 2726-2727) beschrieben. Bei diesem Interferometer sind die Interferometerspiegel fest an den Innenwänden eines Gehäuses angebracht. Die optische Wegdifferenz wird durch Bewegung des Strahlteilers und eines Zusatzspiegels erzeugt, die über flexible Membranen mit der Gehäusewand verbunden und durch Anlegen eines Gasdruckes verschiebbar sind. Dieser Aufbau ist jedoch aufwendig und anfällig gegenüber Störungen.A stabilized Michelson interferometer is developed by J. G. Hirschberg et al. in "Applied Optics" (Volume 18, 1979, page 2726-2727). With this interferometer they are Interferometer mirror fixed to the inner walls of a housing appropriate. The optical path difference is determined by moving the Beam splitter and an additional mirror generated that over flexible membranes connected to the housing wall and through Applying a gas pressure are displaceable. This structure is however complex and susceptible to interference.

Die genannten Nachteile können teilweise mit einem Einweg- Interferometer (sogenanntes Sagnac-Interferometer) beseitigt werden, wie es allgemein beispielsweise von Y. Garini et al. in "Fluorescence Imaging Spectroscopy and Microscopy" (Herausgeber: X. F. Wang und B. Herman, John Wiley & Sons, 1996, Kapitel 4, Seite 120 ff.) beschrieben wird. Bei einem Sagnac-Interferometer sind ein Strahlteiler und zwei Inter ferometerspiegel so angeordnet, daß sich für beide Teil strahlen ein gemeinsamer Lichtweg ausbildet, der jedoch von den Teilstrahlen jeweils mit entgegengesetzten Richtungen durchlaufen wird. Die Bildung eines gemeinsamen Lichtweges ist mit einer erhöhten Meßgenauigkeit verbunden, da sich Ver schiebungen optischer Elemente auf beide Teilstrahlen in gleicher Weise auswirken, so daß dadurch kein Meßfehler entsteht.Some of the disadvantages mentioned can be Interferometer (so-called Sagnac interferometer) eliminated as generally described, for example, by Y. Garini et al. in "Fluorescence Imaging Spectroscopy and Microscopy" (Editor: X. F. Wang and B. Herman, John Wiley & Sons, 1996, Chapter 4, page 120 ff.). At a Sagnac interferometers are a beam splitter and two inter Ferometer mirror arranged so that for both parts radiate a common light path, which, however, from the partial beams in opposite directions is going through. The formation of a common light path is associated with increased measurement accuracy, because Ver shifts of optical elements on both partial beams in affect the same way, so that this does not result in a measurement error.

Fig. 4 zeigt als Beispiel eines herkömmlichen Sagnac-Inter ferometers das von J.V. Sweedler et al. in "Applied Spectroscopy" (Band 43, 1989, Seite 1378-1384) beschriebene Interferometer 40. Der einfallende Lichtstrahl 41 trifft auf den Strahlteiler 43. Ein erster Teilstrahl tritt durch den Strahlteiler 43 hindurch und wird über den ersten Inter ferometerspiegel 44 und den zweiten Interferometerspiegel 46 erneut durch den Strahlteiler 43 zur Bildung des austretenden Lichtstrahls 42 gelenkt. Der zweite Teilstrahl wird über den gleichen, entgegengesetzten Lichtweg über den zweiten Inter ferometerspiegel 46 und den ersten Interferometerspiegel 44 zur Überlagerung mit dem ersten Teilstrahl im austretenden Lichtstrahl 42 gelenkt. Weitere optische Elemente 47 dienen der Abbildung des austretenden Lichtstrahl auf einer Detektor anordnung 48. Der erste Interferometerspiegel 44 ist zur Erzeugung der optischen Wegdifferenz verschiebbar angeordnet. Trotz der genannten erhöhten Meßgenauigkeit ist das Inter ferometer 14 nachteilig, da die Stabilität und Reproduzier barkeit der Einstellung des ersten Interferometerspiegels 44 beschränkt ist. Dieser Nachteil läßt sich beseitigen, wenn, wie in der oben genannten Publikation Y. Garini et al. vorgeschlagen, beide Interferometerspiegel fest positioniert und die optische Wegdifferenz durch Verschwenken des Sagnac- Interferometer gegenüber der Richtung des eintretenden Licht strahls erzielt wird. Allerdings verbleibt auch in diesem Fall der Nachteil, daß das Interferometer von jeglichen Luft turbulenzen abgeschirmt werden muß. Fig. 4 shows an example of a conventional Sagnac interferometer that by JV Sweedler et al. Interferometer 40 described in "Applied Spectroscopy" (Volume 43, 1989, pages 1378-1384) . The incident light beam 41 strikes the beam splitter 43. A first partial beam passes through the beam splitter 43 and is passed over the first interferometer mirror 44 and the second Interferometer mirror 46 is again directed by the beam splitter 43 to form the emerging light beam 42 . The second partial beam is directed via the same, opposite light path via the second interferometer mirror 46 and the first interferometer mirror 44 for superimposition with the first partial beam in the emerging light beam 42 . Further optical elements 47 serve to image the emerging light beam on a detector arrangement 48. The first interferometer mirror 44 is arranged so as to be displaceable in order to generate the optical path difference. Despite the above-mentioned increased measuring accuracy, the inter ferometer 14 is disadvantageous because the stability and reproducibility of the setting of the first interferometer mirror 44 is limited. This disadvantage can be eliminated if, as in the above-mentioned publication Y. Garini et al. proposed, both interferometer mirrors firmly positioned and the optical path difference is achieved by pivoting the Sagnac interferometer relative to the direction of the incoming light beam. However, the disadvantage remains in this case that the interferometer must be shielded from any air turbulence.

Weitere Nachteile herkömmlicher Sagnac-Interferometer betreffen deren Herstellbarkeit. Erstens ist es aufwendig, die optischen Elemente herkömmlicher Sagnac-Interferometer ortsgenau und stabil zu positionieren. Außerdem läßt sich die Anbringung des Strahlteilers und der Interferometerspiegel nicht miniaturisieren. Dies bedeutet insbesondere einen Nachteil für die Datenaufnahme. Soll beispielsweise die optische Wegdifferenz durch Interferometerschwenkung erzeugt werden, so ist die Schwenkgeschwindigkeit herkömmlicher Sagnac-Interferometer aufgrund ihrer Größe beschränkt, was sich nachteilig auf die Geschwindigkeit der Datenakquisition auswirkt. Aufgrund dieser Nachteile ist auch der Einsatz bereich dieses Interferometertyps beschränkt.Other disadvantages of conventional Sagnac interferometers concern their manufacturability. First, it is expensive optical elements of conventional Sagnac interferometers to position precisely and stable. In addition, the Attachment of the beam splitter and the interferometer mirror do not miniaturize. This means one in particular Disadvantage for data acquisition. For example, if optical path difference generated by interferometer swiveling the swing speed is more conventional Sagnac interferometer because of their size limits what adversely affect the speed of data acquisition affects. Because of these disadvantages, the use is also range of this type of interferometer.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Interfero meteranordnung anzugeben, die eine erhöhte Stabilität besitzt und einfacher herstellbar ist. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein interferometrisches Meßverfahren unter Ver wendung einer derartigen Interferometeranordnung anzugeben.It is the object of the invention to provide an improved interfero specify meter arrangement that has increased stability and is easier to manufacture. It is another job of the Invention, an interferometric measurement method under Ver Specify application of such an interferometer arrangement.

Diese Aufgaben werden mit einer Anordnung bzw. einem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These tasks are accomplished with an arrangement or procedure 9 solved according to claims 1 and 9, respectively. Beneficial Embodiments of the invention result from the dependent claims.

Die Erfindung basiert auf der Idee, eine Interferometer anordnung anzugeben, bei der die optischen Elemente zur Erzeugung und Umlenkung zueinander kohärenter Teilstrahlen in bzw. auf einem Körper aus einem Material angeordnet sind, das für das jeweils verwendete Licht durchlässig ist. Die Inter ferometeranordnung funktioniert entweder nach dem Einweg- Prinzip oder einem modifizierten Zweiweg-Prinzip. Der Inter ferometerkörper ist vorzugsweise ein Festkörper aus einem transparenten Material (z. B. Glas oder Kunststoff) und besteht aus zwei Teilprismen, die in Bezug auf eine gemeinsame Kontakt fläche symmetrisch angeordnet sind. Die Kontaktfläche ist mit einem Strahlteiler versehen, der zur Erzeugung der Teil strahlen und deren Überlagerung nach Durchlaufen des Inter ferometerkörpers eingerichtet ist. Auf ebenen Oberflächen des Interferometerkörpers sind reflektierende Bereiche vorgesehen, die Umlenkspiegel zur Bildung des von den Teilstrahlen durch laufenen Lichtweges darstellen.The invention is based on the idea of an interferometer to specify arrangement in which the optical elements for Generation and deflection of coherent partial beams in or are arranged on a body made of a material that is transparent to the light used in each case. The Inter ferometer arrangement works either after the disposable Principle or a modified two-way principle. The Inter Ferometer body is preferably a solid body from a transparent material (e.g. glass or plastic) and is made from two partial prisms related to a common contact are arranged symmetrically. The contact area is with a beam splitter provided to generate the part radiate and their superposition after passing through the Inter Ferometer body is set up. On flat surfaces of the Reflective areas are provided in the interferometer body, the deflecting mirror to form the partial beams represent running light path.

Die erfindungsgemäße Interferometeranordnung ist für die Realisierung sämtlicher interferometrischer Meßprinzipien geeignet, die mit herkömmlichen Interferometeranordnungen implementiert werden. Die Erzeugung der optischen Wegdifferenz wird durch eine Veränderung der gegenseitigen Ausrichtung zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und dem Interferometer körper erzielt. Hierzu erfolgt vorzugsweise eine Schwenk- oder Rotationsbewegung des Interferometerkörpers. Ein erfindungs gemäßes interferometrisches Meßverfahren ist dementsprechend insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß eine Interferometer anordnung gegenüber einem einfallenden Lichtstrahl gedreht wird. Die Drehung kann wegen der vorteilhaften Miniaturisier barkeit des Interferometerkörpers mit hoher Geschwindigkeit erfolgen, wobei die Erfassung des austretenden Lichtstrahls mit den überlagerten Teilstrahlen mittels einer Detektor anordnung jeweils während eines geeigneten Teilausschnitts während der Drehbewegung erfolgt.The interferometer arrangement according to the invention is for the Realization of all interferometric measuring principles suitable with conventional interferometer arrangements be implemented. The generation of the optical path difference is through a change in mutual alignment between the incident light beam and the interferometer body achieved. For this purpose, preferably a swivel or Rotational movement of the interferometer body. An invention the corresponding interferometric measuring method is accordingly in particular characterized in that an interferometer arrangement rotated with respect to an incident light beam becomes. The rotation can be miniaturized because of the advantageous Availability of the interferometer body at high speed take place, the detection of the emerging light beam with the superimposed partial beams using a detector arrangement during a suitable section takes place during the rotary movement.

Die erfindungsgemäße Interferometeranordnung besitzt die folgenden Vorteile. Der Interferometerkörper ist einfach herstellbar, indem geeignet lichtdurchlässige Materialien mit herkömmlichen Bearbeitungsverfahren in die gewünschte Teil prismenform gebracht und auf die Oberflächen der Teilprismen der Strahlteiler bzw. die Umlenkspiegel aufgebracht werden. Dies erfolgt mit einer geeigneten Beschichtungstechnik wie beispielsweise Aufdampfen. Es ist jedoch auch möglich, den Interferometerkörper in einer geeigneten Gießform schrittweise auszubilden, indem eine dem Gesamt-Interferometerkörper entsprechende Gießform zunächst mit einem Gießverfahren mit härtendem Material entsprechend einem Teilprisma gefüllt, nach dem Härten der Strahlteiler aufgebracht und anschließend weiteres Material entsprechend dem zweiten Teilprisma auf gefüllt und ausgehärtet wird. In jedem Fall ist die Herstellung der Interferometeranordnung wesentlich ver einfacht. Die optischen Elemente sind außerordentlich stabil und mit einer festen Relativposition angeordnet. Im Unter schied zu einem herkömmlich Sagnac-Interferometer können die Strahlteiler und Umlenkspiegel in der fertiggestellten Inter ferometeranordnung nicht mehr gegeneinander verkippen. Außerdem ist die Funktion der Interferometeranordnung unab hängig von irgendwelchen Luftströmungen, so daß eine Ver wendung in beliebigen Umgebungen auch außerhalb des Labors möglich ist. Dies ergibt eine erhebliche Erweiterung des Einsatzbereiches von Interferometern für spektrale Meßtechniken.The interferometer arrangement according to the invention has the following advantages. The interferometer body is simple can be produced by using suitable translucent materials conventional machining process into the desired part prismatic shape and on the surfaces of the partial prisms the beam splitter or the deflecting mirror are applied. This is done with a suitable coating technique such as for example vapor deposition. However, it is also possible to Interferometer body in a suitable mold step by step form by one of the total interferometer body appropriate mold with a casting process filled hardening material according to a partial prism, after applied the hardening of the beam splitter and then further material corresponding to the second partial prism is filled and cured. In any case, it is Manufacture of the interferometer arrangement ver simple. The optical elements are extremely stable and arranged with a fixed relative position. In the sub compared to a conventional Sagnac interferometer Beam splitter and deflecting mirror in the finished interior Do not tilt the ferometer assembly against each other. In addition, the function of the interferometer arrangement is independent dependent on any air currents, so that a ver application in any environment, even outside the laboratory is possible. This results in a significant expansion of the Field of application of interferometers for spectral measurement techniques.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden auf die Figuren erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention are described in following the figures explained. Show it:

Fig. 1-3 schematische Schnittansichten jeweils einer ersten, zweiten und dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Interferometeranordnung; und Fig. 1-3 schematic sectional views of a first, second and third embodiment of an interferometer arrangement according to the invention; and

Fig. 4 eine Illustration des Strahlengangs eines herkömmlichen Sagnac-Interferometers. Fig. 4 is an illustration of the beam path of a conventional Sagnac interferometer.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform bildet der Interferometerkörper der Interferometeranordnung ein Prisma 10 mit ebenen Oberflächen, das eine in Bezug auf die Ebene des durch den Interferometerkörper verlaufenden Lichtweges fünfeckige Querschnittsgestalt aufweist. Der Interferometer körper ist aus zwei vierseitigen Glasprismen gebildet, die sich entlang ihrer längsten Seitenflächen berühren. Die Seiten flächen bilden die Kontaktfläche und Symmetrieebene, wobei jeweils ein an die Kontaktfläche angrenzender Winkel 45° und ein der Kontaktfläche gegenüberliegender Winkel 112,5° beträgt. Die Glasprismen sind so miteinander verbunden, daß die beiden 45°-Winkel zusammen einen rechten Winkel des Interferometer körpers bilden, der von den Eintritts- bzw. Austrittsfenstern aufgespannt wird.In the embodiment shown in FIG. 1, the interferometer body of the interferometer arrangement forms a prism 10 with flat surfaces, which has a pentagonal cross-sectional shape with respect to the plane of the light path running through the interferometer body. The interferometer body is formed from two four-sided glass prisms that touch along their longest side faces. The side surfaces form the contact surface and plane of symmetry, an angle adjacent to the contact surface being 45 ° and an angle opposite the contact surface being 112.5 °. The glass prisms are connected to each other so that the two 45 ° angles together form a right angle of the interferometer body, which is spanned by the entrance and exit windows.

Der einfallende Lichtstrahl 11 tritt durch das Eintrittsfenster in das erste Teilprisma 10A und wird am Strahlteiler 13 in zwei Teilstrahlen gespalten. Der erste Teilstrahl führt weiter zum Umlenkspiegel 14 und wird von diesem über den Umlenk spiegel 16 jeweils nach innen wieder zum Strahlteiler 13 gelenkt, wo eine Überlagerung mit dem zweiten Teilstrahl erfolgt, der vom Strahlteiler 13 aufeinanderfolgend über die Umlenkspiegel 16 und 14 und wieder zum Strahlteiler 13 gelenkt wird. Beide überlagerten Strahlen bilden den aus dem zweiten Teilprisma 10B austretenden Lichtstrahl 12. The incident light beam 11 passes through the entrance window into the first partial prism 10 A and is split into two partial beams at the beam splitter 13 . The first partial beam continues to the deflecting mirror 14 and is deflected by this via the deflecting mirror 16 inwards again to the beam splitter 13 , where an overlap with the second partial beam takes place, which is successively by the beam splitter 13 via the deflecting mirror 16 and 14 and again to the beam splitter 13 is steered. Both superimposed beams form the light beam 12 emerging from the second partial prism 10 B.

Der Strahlteiler 13 ist eine teildurchlässige Beschichtung entlang der Kontaktfläche zwischen den Teilprismen. Die Beschichtung (in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen relativ dick gezeichnet) wird etwa über die Hälfte der Fläche einer der entsprechenden Oberflächen der Teilprismen 10A, 10B aufge tragen, bevor diese zur Bildung des Interferometerkörpers zusammengeklebt werden. Die der Kontaktfläche gegenüber liegenden Seiten des Interferometerkörpers, die nicht die Eintritts- bzw. Austrittsfenster sind, sind mit reflek tierenden Beschichtungen versehen. Um die Handhabung des Interferometerkörpers zu erleichtern, ist auf den reflek tierenden Beschichtungen zusätzlich eine Schutzschicht aufgetragen. Die Strahlteiler- und Spiegelschichten sind vorzugsweise Aufdampfschichten.The beam splitter 13 is a partially transparent coating along the contact surface between the partial prisms. The coating (drawn relatively thick in FIG. 1 for reasons of clarity) will carry up about half the area of one of the corresponding surfaces of the partial prisms 10 A, 10 B before they are glued together to form the interferometer body. The opposite side of the contact surface of the interferometer body, which are not the entrance and exit windows, are provided with reflective coatings. In order to facilitate the handling of the interferometer body, a protective layer is additionally applied to the reflective coatings. The beam splitter and mirror layers are preferably vapor deposition layers.

Bei der Herstellung des Interferometerkörpers erfolgt nach Auftrag eines härtbaren Klebstoffs auf den der Kontaktfläche entsprechenden Seitenflächen eine Ausrichtung der Relativposition beider Teilprismen zueinander. Die Aus richtung erfolgt unter Beobachtung eines Interferenzbildes z. B. eines einfallenden Weißlicht-Lichtstrahls. Da der Abstand von Interferenzstreifen von der Relativposition der Teil prismen abhängt, wenn diese geringfügig hin- und herbewegt werden, wird eine Position ausgewählt, in der die Interferenz streifen die gewünschte Gestalt und Größe besitzen. Diese Position wird beibehalten, bis der Klebstoff ausgehärtet ist.In the manufacture of the interferometer body takes place after applying a curable adhesive to the An alignment corresponding to the contact surface corresponding side surfaces the relative position of both partial prisms to each other. The out direction takes place under observation of an interference image e.g. B. an incident white light beam. Because the distance of interference fringes from the relative position of the part prism depends if it moves back and forth slightly a position is selected in which the interference strips have the desired shape and size. This The position is maintained until the adhesive has hardened.

Der in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Lichtweg repräsentiert einen mittleren Lichtstrahl, wobei die Pfeile im Interferometer körper die Laufrichtungen der Teilstrahlen anzeigen. Die dargestellte Querschnittslänge der Kontaktfläche zwischen den Teilprismen beträgt beispielsweise 50 mm und die Gesamtdicke des Interferometerkörpers beträgt rd. 30 mm. Es ist jedoch möglich, je nach Anwendungsfall diese Größe zu variieren. So ist beispielsweise eine Miniaturisierung bis hin zu Dimensionen möglich, unter denen Beugungserscheinungen die interfero metrische Messungen stören würden.The light path drawn in dashed lines in FIG. 1 represents a central light beam, the arrows in the interferometer body indicating the running directions of the partial beams. The cross-sectional length of the contact surface between the partial prisms shown is, for example, 50 mm and the total thickness of the interferometer body is approx. 30 mm. However, it is possible to vary this size depending on the application. For example, miniaturization down to dimensions under which diffraction phenomena would interfere with the interferometric measurements is possible.

Ein Interferometer gemäß Fig. 1 ergab bei einem Test, daß bei Weißlicht-Beleuchtung rd. 12 farbige Interferenzstreifen sichtbar waren. Bei Einsatz eines Interferenzfilters wurden über 100 Interferenzstreifen beobachtet. Es wurde eine Streifentrennung von ungefähr 0,8° ermittelt. Bei mono chromatischer Beleuchtung zeigte sich, daß ein gleichförmiges Streifenbild abwechselnder heller und dunkler Bereiche über der gesamten optischen Apertur des Interferometerkörpers ausgebildet wurde.An interferometer according to FIG. 1 showed in a test that approx. 12 colored interference fringes were visible. Over 100 interference fringes were observed using an interference filter. A strip separation of approximately 0.8 ° was determined. Mono-chromatic illumination showed that a uniform streak pattern of alternating light and dark areas was formed over the entire optical aperture of the interferometer body.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 basiert wie im Fall von Fig. 1 auf zwei Teilprismen, die entlang ihrer größten Seitenflächen miteinander verklebt sind. Die Kontaktfläche trägt in einem Teilbereich zur Bildung des Strahlteilers 23 eine teildurchlässige Beschichtung. Die Winkel der Prismen sind derart ausgewählt, daß der eintretende Lichtstrahl 21 über den ersten Umlenkspiegel 24 auf einen mittleren Umlenkspiegel 25 und von diesem auf den zweiten Umlenkspiegel 26 gerichtet wird. Der zweite Teilstrahl durchläuft den ent gegengesetzten Lichtweg, so daß beide Teilstrahlen am Strahl teiler 23 in den austretenden Lichtstrahl 22 kombiniert werden.As in the case of FIG. 1, the embodiment according to FIG. 2 is based on two partial prisms which are glued to one another along their largest side surfaces. The contact surface has a partially permeable coating in a partial area to form the beam splitter 23 . The angles of the prisms are selected such that the incoming light beam 21 is directed via the first deflecting mirror 24 onto a central deflecting mirror 25 and from there onto the second deflecting mirror 26 . The second partial beam passes through the opposite light path, so that both partial beams at the beam splitter 23 are combined into the emerging light beam 22 .

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeigt einen sechseckigen Interferometerkörper, bei dem abweichend von den oben genannten Ausführungsformen die Teilstrahlen getrennte Lichtwege durchlaufen. Der einfallende Lichtstrahl 31 wird mit dem Strahlteiler 33 getrennt. Der erste Teilstrahl wird über den Umlenkspiegel 34 zum Strahlteiler 33 zurückgelenkt und mit dem zweiten Teilstrahl, der über den Umlenkspiegel 36 umgelenkt wird, überlagert, um den austretenden Lichtstrahl 32 zu bilden. Aufgrund der hervorragenden Stabilität der erfindungsgemäßen Interferometeranordnungen ist es möglich, ohne Verlust an Leistungsfähigkeit zu einer Zweiweg-Anordnung überzugehen, wie es beispielhaft in Fig. 3 gezeigt ist.The embodiment according to FIG. 3 shows a hexagonal interferometer body, in which, in deviation from the above-mentioned embodiments, the partial beams pass through separate light paths. The incident light beam 31 is separated with the beam splitter 33 . The first partial beam is deflected back to the beam splitter 33 via the deflecting mirror 34 and is superimposed on the second partial beam, which is deflected via the deflecting mirror 36 , in order to form the emerging light beam 32 . Due to the excellent stability of the interferometer arrangements according to the invention, it is possible to switch to a two-way arrangement without loss of performance, as is shown by way of example in FIG .

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen sind beispielhafte, schematische Prinzipdarstellungen. Es ist möglich, die geometrischen Verhältnisse je nach Anwendungsfall zu variieren. Dies betrifft sowohl die Winkel als auch die absoluten Größenverhältnisse. Ferner ist es möglich, beide Teilprismen aus verschiedenen oder zusammengesetzten Materialien herzustellen. So ist auch der Einsatz eines flüssigkeitsgefüllten Prismenkörpers denkbar, wobei je nach Anwendungsfall Flüssigkeiten verschiedener Brechzahlen verwendet werden.The embodiments shown in FIGS. 1 to 3 are exemplary schematic diagrams. It is possible to vary the geometric relationships depending on the application. This affects both the angles and the absolute proportions. It is also possible to produce both partial prisms from different or composite materials. The use of a liquid-filled prism body is also conceivable, with liquids of different refractive indices depending on the application.

Die Realisierung der Erfindung ist nicht auf die dargestellten fünf- oder sechseckigen Prismen beschränkt. Es ist vielmehr jeder Prismenaufbau möglich, der im Inneren einen ebenen Strahlteiler derart aufweist, daß ein den Strahlteiler durchsetzender Teilstrahl auf einen Umlenkspiegel auf einer Prismenoberfläche trifft und nach mindestens einer Reflexion zum Strahlteiler zurückgelangt und ein vom Strahlteiler reflektierter Teilstrahl ebenfalls auf einen Umlenkspiegel auf einer Prismenoberfläche trifft und nach mindestens einer Reflexion zum Strahlteiler gelangt, so daß beide Teilstrahlen zu einem gemeinsam austretenden Lichtstrahl überlagert werden.The implementation of the invention is not based on those shown pentagonal or hexagonal prisms limited. It is much more any prism structure possible, one level inside Beam splitter has such that the beam splitter penetrating beam on a deflecting mirror on a Prism surface hits and after at least one reflection back to the beam splitter and one from the beam splitter reflected partial beam also on a deflecting mirror hits a prism surface and after at least one Reflection reaches the beam splitter, so that both partial beams to be superimposed to a jointly emerging light beam.

In den Figuren sind die jeweiligen Lichtquellen und Detektor systeme nicht dargestellt. Von den Lichtquellen geht entweder das zu untersuchende Licht oder ein Lichtstrahl aus, aus dem Untersuchungslicht für spektrale Messungen mit der Inter ferometeranordnung erzeugt werden soll. Die Interferometer anordnung kann ferner eine (nicht dargestellte) Halterung umfassen, die zum Verschwenken oder Verdrehen des Inter ferometerkörpers in Bezug auf den einfallenden Lichtstrahl eingerichtet ist. Eine derartige Halterung kann beispielsweise durch einen mit einem Stellmotor betätigbaren Drehtisch gebildet werden.The respective light sources and detector are in the figures systems not shown. From the light sources either goes the light to be examined or a beam of light from which Examination light for spectral measurements with the Inter ferometer arrangement is to be generated. The interferometer arrangement can also a (not shown) bracket include that to pivot or twist the inter ferometer body in relation to the incident light beam is set up. Such a holder can for example by means of a turntable that can be operated with a servomotor be formed.

Claims

1. Interferometer arrangement with a plurality of deflecting mirrors and at least one beam splitter, which are arranged in such a way that an incoming light beam ( 11 , 21 , 31 ) is split into partial beams which run along predetermined light paths and form an emerging light beam ( 12 , 22 , 32 ) Superimpose, characterized in that the light paths lead through an interferometer body ( 10 , 20 , 30 ) which is permeable to the incoming light beam ( 11 , 21 , 31 ), in which the beam splitter ( 13 , 23 , 33 ) is located and on the surface of which the Deflecting mirrors ( 14 , 16 , 24 , 26 , 34 , 36 ) are arranged.

2. Interferometer arrangement according to claim 1, wherein the interferometer body consists of two partial prisms ( 10 A, 10 B, 20 A, 20 B, 30 A, 30 B), each of which touch two side surfaces to form a flat contact surface on which the beam splitter ( 13 , 23 , 33 ) is arranged.

3. Interferometer arrangement according to claim 2, wherein the Part prisms symmetrical with respect to the contact surface are arranged.

4. Interferometer arrangement according to claim 2 or 3, wherein the beam splitter ( 13 , 23 , 33 ) is formed by a partially transparent coating on one of the side surfaces.

5. Interferometer arrangement according to one of claims 2 to 4, in which each partial prism has at least one flat surface has a reflective coating to form the Deflecting mirror.

6. Interferometer arrangement according to one of claims 1 to 5, where the interferometer body is perpendicular to the contact surface has a pentagonal cross-section and the light paths of the Partial beams are identical, but from the partial beams be run through in the opposite direction.

7. Interferometer arrangement according to one of claims 1 to 5, where the interferometer body is one with respect to the Contact area has hexagonal cross section and the Light paths of the partial beams in relation to the contact area are arranged symmetrically.

8. Interferometer arrangement according to one of the preceding Claims in which the interferometer body on a rotatable bracket is mounted.

9. A method for interferometric measurement with a light beam which is split into partial beams which are guided along predetermined light paths and are superimposed on an emerging light beam ( 12 , 22 , 32 ), characterized in that the partial beams are provided by a for the incoming light beam ( 11 , 21 , 31 ) permeable interferometer body in which the partial beams are split with a beam splitter ( 13 , 23 , 33 ) and on the surface of which the partial beams are reflected inwards.

10. The method of claim 9, wherein the interferometer body for generating a periodically changing optical Path difference between the partial beams in relation to the one entering light beam is rotated.