La présente invention a pour but de créer un interféromètre qui soit autant que possible insensible aux variations de pression atmosphérique, aux variations de température et aux variations du degré hygrométrique de l'air.
En effet la mesure avec un interféromètre classique dépend de la stabilité en fréquence de la source mais surtout de l'indice de réfraction du milieu ambiant qui est l'air. La stabilité des sources est, en général, suffisante, mais les variations d'indice de l'air sont particulièrement gênantes. On a proposé de nombreuses solutions pour pallier cet inconvénient, elles ont toutes le défaut que finalement l'interféromètre devient très cher et parfois assez compliqué.
On peut faire le vide (un vide relatif suffit). Cela est peu pratique.
On peut immerger l'interféromètre dans un liquide. L'indice de réfraction n des liquides variant avec la température, ce n'est pas une solution parfaite mais, au moins, la pression barométrique et la composition de l'air ne jouent plus aucun rôle.
Toutes ces considérations sont bien connues des interférométristes et des métrologues et c'est la raison pour laquelle on utilise les interférences soit pour des courtes longueurs (moins d'un mm), pour lesquelles les variations de n sont sans importance pratique, soit pour de grandes longueurs (plus de 10 m) pour lesquelles la précision relative est souvent suffisante même lorsque n varie de 10-4.
La présente invention se propose de réaliser un interféromètre destiné à la mesure de courses de l'ordre de 100 mm à 0,1 im près, et pouvant donc être utilisé dans les machines notamment destinées à l'industrie des circuits intégrés.
L'invention a pour objet un interféromètre comportant une partie émettrice d'un rayonnement électromagnétique, une partie réceptrice et une partie optique présentant un prisme d'interférence, caractérisé par le fait que le chemin optique du faisceau de longueur variable en fonction du déplacement à mesurer est contenu dans un élément de liaison solide.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple trois formes d'exécution de l'interféromètre selon l'invention.
La fig. 1 est une vue de côté de la partie optique de l'interféromètre, selon une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en plan de l'interféromètre illustré à la fig. 1, le bloc de liaison et l'enceinte étanche n'étant pas illustrés.
Les fig. 3 et 4 illustrent le détail du montage de la partie optique de l'interféromètre.
Les fig. 5 et 6 illustrent deux éléments constitutifs de la partie optique de la seconde forme d'exécution de l'interféromètre.
La fig. 7 illustre une vue en bout de la seconde forme d'exécution de l'interféromètre.
La fig. 8 illustre vue de côté la troisième forme d'exécution de la partie optique de l'interféromètre.
La fig. 9 est une vue en bout de la partie optique de l'interféromètre illustrée à la fig. 6.
Toutes les formes d'exécution du présent interféromètre comportent une partie émettrice et une partie réceptrice qui toutes deux peuvent être d'un type bien connu et ne seront donc pas décrites en détail ici.
La partie émettrice 1 peut par exemple comporter un laser à gaz, un polarisateur et une lame 1/4 d'onde de manière à produire un faisceau de rayons monochromatiques polarisé circulairement pouvant être utilisé pour la création d'interférence.
La partie réceptrice 2 peut comporter un cube semi-transparent, deux polarisateurs et deux cellules photo-électriques alimentant toute la partie électronique de l'interféromètre qui, elle, est également bien connue et ne sera pas décrite ici.
La partie optique de l'interféromètre se distingue des parties optiques des interféromètres existants par le fait que pratiquement la totalité du chemin parcouru par les rayons incidents et réfléchis se situe en milieu solide et non dans l'air, c'est-à-dire dans un milieu dont l'indice de réfraction est pratiquement indépendant des variations de pression atmosphérique, de température et bien entendu du degré hygrométrique. Cette particularité permet ainsi de réaliser un interféromètre simple mais de haute précision puisque la mesure obtenue est indépendante de facteurs extérieurs à cette mesure.
Dans la forme d'exécution illustrée aux fig. 1 et 2 cette partie optique est logée dans une enceinte étanche 3 dont l'utilité deviendra apparente dans ce qui suit
Cette partie optique comporte un prisme d'interférence comprenant un prisme d'entrée 4 et un prisme de sortie 5, permettant aux rayons d'entrer et de sortir d'un prisme de Koesters 6. Un prisme de transition 7 permettant aux rayons à chemin variable i d'entrer dans un élément de liaison solide et transparent 8 s'étendant jusqu'à un trièdre réflecteur 9.
L'élément de liaison 8 est monté à l'intérieur de l'enceinte étanche de manière à pouvoir coulisser longitudinalement et parallèlement à la face de sortie 10 du prisme de transition 7. Cet élément de liaison 8 est solidaire d'un axe 11 traversant de façon étanche la paroi de l'enceinte 3 et qui est destiné à être relié à l'organe mobile d'une machine dont on veut mesurer les déplace ments. Il est à noter que la direction du chemin optique des rayons dans l'élément de liaison 8 forme un angle a avec l'axe de déplacement de cet élément 8 qui coïncide lui avec l'axe de mesure. Cette particularité est intéressante car en réglant cet angle a correctement il est possible de faire correspondre une longueur d'onde ou une fraction de longueur d'onde donnée à une fraction décimale d'un millimètre.
Cette partie optique de l'interféromètre comporte enfin un dispositif de guidage du trièdre réflecteur 9 tel qu'il permette l'entraînement de ce trièdre 9, dans les déplacements linéaires de l'élément de liaison et simultanément un déplacement de ce trièdre suivant une direction perpendiculaire pour assurer que celui-ci se trouve toujours dans le prolongement du rayon i quelle que soit la position longitudinale de l'élément de liaison 8.
Le trièdre réflecteur 9 est porté dans une monture 12 appliquée par une action élastique 13 contre la face terminale de la monture 14 de l'élément de liaison 8 par l'intermédiaire de roulements 15. En outre la monture 12 comporte un bras 16 sur lequel sont pivotés deux galets 17, 18 roulant sans jeu de part et d'autre d'une tige de guidage 19 s'étendant parallèlement au chemin optique du rayon i.
De cette façon, grâce à l'action élastique 13, le trièdre 9 reste toujours appliqué contre la face arrière de l'élément de liaison 8 et se déplace avec celui-ci et simultanément suivant une direction perpendiculaire afin de garder, quelle que soit la position de l'élément de liaison, la même position par rapport au rayon i.
Enfin l'enceinte étanche 3 est remplie d'un liquide, tel que du dibutylphthalate, pour permettre le passage aller et retour du rayon i du prisme de transition 7 à l'élément de liaison 8 et de cet élément 8 au trièdre 9 sans être dévié.
Les rapports des distances parcourues dans les deux milieux, solide et liquide, sont de,
1'? au maximum, pour 1 distance D dans le liquide on aura 840 distances D dans le solide.
2e) au minimum, pour 1 distance D dans le liquide on aura 420 distances D dans le solide.
Cette différence s'expliquant par la capacité mesurante de l'appareil.
On constate déjà, que les influences de la pression atmosphérique et du degré hygrométrique sont éliminées et que seule la température peut être prise en considération.
Les effets de la température sont de 2 ordres agissant dans le même sens.
1. La dilatation de la masse en allongeant les distances optique s augmentera le nombre de franges comptées.
2. L'élévation de la température modifiera l'indice de réfraction et diminuera la longueur d'onde L Donc, augmentera également le nombre de franges comptées.
Afin de réduire ces influences, il faut trouver un milieu solide dont les variations physiques seront minimes.
- Le verre K5; d'indice n= 1.52249, tout en étant très classique
possède des caractéristiques intéressantes à ce sujet.
1. Le coefficient de dilatation est de crx 10-7 /"C entre -30Cet +70"C
2. La variation de l'indice de réfraction est de
0,3 x 104 ÉC entre +20"C et +400C (s'entend pour: & absolu et pour B=6438 ) - Le liquide d'immersion sera du dibutylphthalate dont les
caractéristiques sont les suivantes.
n20 = 1,492 (t +0,2)
pureté > 99,5%
point d'ébullition 154%155
densité - 1,05
viscosfté4- 20 '-0,20 poises - l0ÉC
La source lumineuse sera évidemment fournie par un laser. La valeur de l'interféromètre dépendra de la stabilité longitudinale de celui-ci.
A titre d'exemple, le tube laser spectra-physique N" 060 de 268 mm de cavité résonnante a un mode longitudinal de 550 - lorsqu'il a atteint la température d'équilibre, la stabilité de la longueur d'onde est à 1.10-5 soit pour une capacité mesurante de 100 mm une tolérance de + 1 pm. Ceci est évidemment inacceptable sur le plan métrologique.
Il reste donc deux possibilités: utiliser un laser stabilisé garantissant que T sera de 10-7, mais très onéreux - ou trouver un tube à plasma, non stabilisé, mais encore satisfaisant.
En résumé, nous avons les données suivantes: - la pression atmosphérique et le degré hygrométrique sont annulés.
- les effets de la température minimisés.
- la stabilité de la longueur d'onde assurée.
La longueur d'onde dans l'air du laser He Ne est de X=6328 .
Les chemins optiques étant entièrement dans le verre K 5, la longueur d'onde devient
X 6328 Â =4l56Â
n 1,52249
A cause de la petitesse des chemins dans le liquide, leur influence est négligée.
Donc en comptant 1 frange, nous aurons parcouru 0,4156 pm.
Cette valeur à plusieurs décimales n'est pas pratique pour les mesures, mais on projette cette valeur suivant un angle a de telle manière que cette projection égale seulement 0,4 pm soit cos
a=w5w, donc, sous l'angle a, chaque frange comptée égalera égalera 0,4 pm sur le vecteur de projection.
Comme il est facilement réalisable de compter en 1/4 de frange, on pourra donc apprécier le ·o de pm.
Le prisme d'interférence est fixe. Il reçoit la lumière du laser, qui se sépare en deux faisceaux dont l'un r sera figé dimensionnellement dans le prisme et l'autre en sortira, grâce au liquide d'immersion. II rentrera dans le bloc de liaison 8, puis dans le trièdre 9 et venant se réfléchir sur la face miroitée 20 fera le même chemin en sens inverse.
Donc pour un déplacement D suivant l'axe mesurant m, nous compterons 4 code suivant l'axe des interférences f donc coD 1=n fois '
,,-n fois X'
Les défauts relatifs des guidages mécaniques du groupe mobile: bloc de liaison plus trièdre, sont annulés du fait des qualités optiques de ce dernier.
Il est par contre, très important de garantir la parfaite équidistance entre le bloc de liaison et le trièdre durant le trajet G de ce dernier.
Ce mouvement sera réalisé à partir de plans rodés à 1/2 frange et de billes calibrées (tolérance totale de sphéricité à 0,05 pmt En supposant aucune intégration des tolérances des billes nécessaires et en prenant cette tolérance comme variation maximum, on obtient une erreur de 1/2 frange.
On constate également que la variation de l'angle a modifié la valeur de la projection, donc de la mesure.
Pour garantir +0,1 im sur les 100 mm de déplacement, il faut que l'angle a soit maintenu dans une tolérance totale de 1" 1/2.
Rappelons que seule la température peut avoir des effets perturbateurs, mais de même sens, et donc fausser les mesures.
On pourra alors envisager d'asservir thermiquement l'angle a de telle manière qu'une variation de température agisse sur sa valeur et de ce fait, rétablisse la vraie mesure.
Dans la seconde forme d'exécution illustrée aux fig. 5 à 7, la partie optique de l'interféromètre comporte deux unités illustrées respectivement aux fig. 5 et 6.
Chacune de ces unités comporte un groupe de prismes d'entrée 21 et un parallélipipède en verre, formé de deux coins 22, 23, déplaçables conjointement à l'organe dont on veut mesurer les déplacements.
La lumière en faisceau étroit (laser) entre dans le groupe des petits prismes 21 qui sont fixes, traverse 4 fois l'épaisseur de verre en coin 22 en se réfléchissant sur la rampe 24 qui est un miroir opaque et sur la base 25 qui est partiellement aussi un miroir opaque. Le faisceau revient alors sur lui-même, il y a eu alors 8 parcours dans le verre.
La variation de longueur du chemin parcouru aller et retour dans le verre est proportionnelle au déplacement longitudinal du bloc de verre par rapport au groupe de prismes fixes 21.
Si on colle les deux unités précitées flanc contre flanc et que l'on coiffe les groupes de prismes 21, 22' par un prisme de Koesters 26 (fig. 7) on obtient un interféromètre puisque le faisceau qui revient d'une rampe 24 interfère avec le faisceau qui revient d'une rampe symétrique 24'.
Par conséquent, lorsque les rampes se déplacent suivant la direction de la flèche g, un des faisceaux augmente pendant que l'autre diminue.
Tous les trajets qui sont hors des coins 22, 22' sont fixes dans le verre et dans l'air. Le passage dans l'air est très court et représente au total 16 fois la distance entre les prismes fixes et le bloc des deux coins. Si la distance est de 100 pm, le chemin parcouru au total est de 1,6 mm et il est symétrique et pratiquement invariable, donc les changements d'indice de l'air sont sans effet.
Comme les angles de traversées sont tous proches de la normale, il n'est pas nécessaire d'immerger la transition.
La longueur d'onde dans le verre est de = 4156 .
Il est très compliqué de calculer la longueur totale des 4 trajets réfléchis entre la surface 3 et 4 en fonction de l'angle a que forme la rampe 24 avec la direction g de déplacement du parallélipipède en verre. Mais en première approximation, la mesure graphique indique pour un angle de fj = 20 , que la différence totale des chemins parcourus par les deux rayons des deux groupes dans leurs courses aller et retour est d'environ 4,2 pour un déplacement unitaire dans le sens de la flèche g.
Par conséquent, si l'on déplace le parallélipipède de verre de 0,1 pm, on change la différence de marche dans rinterféromètre de 0,42 pm, soit B' dans le verre et, par conséquent, on comptera une frange dans le compteur. Le compteur compte donc directement en 1/10 pm (électroniquement, on compte en général 2 impulsions par frange, soit 1/20 pm).
La rectitude du plan 24 n'est pas parfaite et, par conséquent,
I'équidistance des franges n'est pas garantie. Mais, si le défaut est certain, il est aussi parfaitement répétable et, par conséquent on peut le corriger par une rampe de correction qui agit sur un verre plan parallèle 27 (fig. 7). Ce verre décale en long les deux faisceaux en même temps et les déplace le long de la rampe.
La troisième forme d'exécution illustrée aux fig. 8 et 9 permet d'obtenir une correction automatique des erreurs de rectitude de la rampe 24 du bloc parallélipipédique de liaisons 22, 23, 22', 23'.
Il suffit en effet de disposer vers la face opposée de l'élément de liaison un groupe de prismes 21", 21"' et un prisme de Koesters 26' formant un second interféromètre travaillant avec la même rampe 24, 24' mais sur son côté opposé. En formant la moyenne arithmétique des faisceaux sortant de ces deux interféromètres on obtient un résultat équivalent à celui obtenu par un seul interféromètre disposant d'une rampe parfaitement rectiligne.
Il faut encore noter que la disposition symétrique des organes optiques élimine l'effet du roulis et du tangage qui sont inévitables dans un déplacement mécanique le long d'une glissière.
The object of the present invention is to create an interferometer which is as far as possible insensitive to variations in atmospheric pressure, to variations in temperature and to variations in the hygrometric degree of the air.
In fact, the measurement with a conventional interferometer depends on the frequency stability of the source but above all on the refractive index of the ambient medium, which is air. The stability of the sources is, in general, sufficient, but the variations in the air index are particularly troublesome. Many solutions have been proposed to overcome this drawback, they all have the drawback that ultimately the interferometer becomes very expensive and sometimes quite complicated.
We can create a vacuum (a relative vacuum is enough). This is impractical.
The interferometer can be immersed in a liquid. Since the refractive index n of liquids varies with temperature, this is not a perfect solution, but at least barometric pressure and the composition of the air no longer play any role.
All these considerations are well known to interferometrists and metrologists and this is the reason why interferences are used either for short lengths (less than 1 mm), for which the variations of n are of no practical importance, or for large lengths. long lengths (more than 10 m) for which the relative precision is often sufficient even when n varies from 10-4.
The present invention proposes to produce an interferometer intended for measuring strokes of the order of 100 mm to within 0.1 im, and which can therefore be used in machines, in particular intended for the integrated circuit industry.
The subject of the invention is an interferometer comprising a part emitting electromagnetic radiation, a receiving part and an optical part having an interference prism, characterized in that the optical path of the beam of variable length as a function of the displacement at measure is contained in a solid connecting element.
The appended drawing illustrates schematically and by way of example three embodiments of the interferometer according to the invention.
Fig. 1 is a side view of the optical part of the interferometer, according to a first embodiment.
Fig. 2 is a plan view of the interferometer illustrated in FIG. 1, the connection block and the sealed enclosure not being illustrated.
Figs. 3 and 4 illustrate the detail of the assembly of the optical part of the interferometer.
Figs. 5 and 6 illustrate two constituent elements of the optical part of the second embodiment of the interferometer.
Fig. 7 illustrates an end view of the second embodiment of the interferometer.
Fig. 8 illustrates a side view of the third embodiment of the optical part of the interferometer.
Fig. 9 is an end view of the optical part of the interferometer illustrated in FIG. 6.
All embodiments of the present interferometer include an emitting part and a receiving part both of which may be of a well known type and therefore will not be described in detail here.
The emitting part 1 can for example include a gas laser, a polarizer and a 1/4 wave plate so as to produce a circularly polarized monochromatic ray beam that can be used for creating interference.
The receiving part 2 can comprise a semi-transparent cube, two polarizers and two photoelectric cells supplying all the electronic part of the interferometer which, for its part, is also well known and will not be described here.
The optical part of the interferometer differs from the optical parts of existing interferometers by the fact that practically the entire path traveled by the incident and reflected rays is located in a solid medium and not in air, that is to say in a medium whose refractive index is practically independent of variations in atmospheric pressure, temperature and of course humidity. This feature thus makes it possible to produce a simple but high precision interferometer since the measurement obtained is independent of factors external to this measurement.
In the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2 this optical part is housed in a sealed enclosure 3, the usefulness of which will become apparent in what follows
This optical part comprises an interference prism comprising an entry prism 4 and an exit prism 5, allowing rays to enter and exit a Koesters prism 6. A transition prism 7 allowing rays to travel. variable i to enter a solid and transparent connecting element 8 extending to a reflective trihedron 9.
The connecting element 8 is mounted inside the sealed enclosure so as to be able to slide longitudinally and parallel to the exit face 10 of the transition prism 7. This connecting element 8 is integral with a through shaft 11. sealingly the wall of the enclosure 3 and which is intended to be connected to the movable member of a machine whose movements are to be measured. It should be noted that the direction of the optical path of the rays in the connecting element 8 forms an angle α with the displacement axis of this element 8 which coincides with the measurement axis. This feature is interesting because by setting this angle a correctly it is possible to make a given wavelength or a fraction of a wavelength correspond to a decimal fraction of a millimeter.
This optical part of the interferometer finally comprises a device for guiding the reflector trihedron 9 such that it allows the drive of this trihedron 9, in the linear displacements of the connecting element and simultaneously a displacement of this trihedron in a direction perpendicular to ensure that it is always in the extension of radius i regardless of the longitudinal position of the connecting element 8.
The reflective trihedron 9 is carried in a frame 12 applied by an elastic action 13 against the end face of the frame 14 of the connecting element 8 by means of bearings 15. In addition, the frame 12 comprises an arm 16 on which are pivoted two rollers 17, 18 rolling without play on either side of a guide rod 19 extending parallel to the optical path of ray i.
In this way, thanks to the elastic action 13, the trihedron 9 always remains applied against the rear face of the connecting element 8 and moves with the latter and simultaneously in a perpendicular direction in order to keep, whatever the position of the connecting element, the same position with respect to radius i.
Finally, the sealed enclosure 3 is filled with a liquid, such as dibutylphthalate, to allow the outward and return passage of the ray i from the transition prism 7 to the connecting element 8 and from this element 8 to the trihedron 9 without being of life.
The ratios of the distances traveled in the two media, solid and liquid, are,
1 '? at most, for 1 distance D in the liquid we will have 840 distances D in the solid.
2e) at least, for 1 distance D in the liquid there will be 420 distances D in the solid.
This difference is explained by the measuring capacity of the device.
It can already be seen that the influences of atmospheric pressure and humidity are eliminated and that only the temperature can be taken into account.
There are two kinds of temperature effects acting in the same direction.
1. Expansion of mass by lengthening optical distances will increase the number of fringes counted.
2. Raising the temperature will change the refractive index and decrease the wavelength L. Therefore, also increase the number of counted fringes.
In order to reduce these influences, it is necessary to find a solid medium with minimal physical variations.
- K5 glass; of index n = 1.52249, while being very classic
has some interesting features about it.
1. The coefficient of expansion is crx 10-7 / "C between -30C and +70" C
2. The variation of the refractive index is
0.3 x 104 ÉC between +20 "C and + 400C (for: & absolute and for B = 6438) - The immersion liquid will be dibutylphthalate whose
characteristics are as follows.
n20 = 1.492 (t +0.2)
purity> 99.5%
boiling point 154% 155
density - 1.05
viscosfté4- 20 '-0.20 poises - 10ÉC
The light source will obviously be provided by a laser. The value of the interferometer will depend on the longitudinal stability of the latter.
As an example, the spectra-physical laser tube N "060 with 268 mm resonant cavity has a longitudinal mode of 550 - when it has reached the equilibrium temperature, the wavelength stability is at 1.10 -5 or for a measuring capacity of 100 mm a tolerance of + 1 μm This is obviously unacceptable from a metrological point of view.
There are therefore two possibilities: to use a stabilized laser guaranteeing that T will be 10-7, but very expensive - or to find a plasma tube, not stabilized, but still satisfactory.
In summary, we have the following data: - atmospheric pressure and humidity are canceled.
- minimized temperature effects.
- the stability of the wavelength ensured.
The wavelength in air of the He Ne laser is X = 6328.
The optical paths being entirely in the K 5 glass, the wavelength becomes
X 6328 Â = 4l56Â
n 1.52249
Because of the smallness of the paths in the liquid, their influence is neglected.
So by counting 1 fringe, we will have traveled 0.4156 pm.
This value to several decimal places is not practical for measurements, but we project this value according to an angle a such that this projection is only 0.4 μm or cos
a = w5w, therefore, under the angle a, each counted fringe will equal 0.4 µm on the projection vector.
As it is easily possible to count in 1/4 of a fringe, we can therefore appreciate the · o of pm.
The interference prism is fixed. It receives the light from the laser, which separates into two beams, one of which will be fixed dimensionally in the prism and the other will come out, thanks to the immersion liquid. It will enter the connecting block 8, then the trihedron 9 and coming to be reflected on the mirrored face 20 will follow the same path in the opposite direction.
So for a displacement D along the axis measuring m, we will count 4 codes along the interference axis f so coD 1 = n times'
,, - n times X '
The relative defects of the mechanical guides of the mobile unit: more trihedron connecting block, are canceled due to the optical qualities of the latter.
On the other hand, it is very important to guarantee the perfect equidistance between the connecting block and the trihedron during the path G of the latter.
This movement will be made from ground planes with 1/2 fringe and calibrated balls (total tolerance of sphericity at 0.05 pmt Assuming no integration of the tolerances of the balls necessary and taking this tolerance as the maximum variation, an error is obtained. of 1/2 fringe.
It is also noted that the variation of the angle modified the value of the projection, therefore of the measurement.
To guarantee +0.1 im over the 100 mm of displacement, the angle a must be maintained within a total tolerance of 1 "1/2.
Remember that only the temperature can have disruptive effects, but in the same direction, and therefore distort the measurements.
It will then be possible to envisage thermally slaving the angle α in such a way that a variation in temperature acts on its value and therefore re-establishes the true measurement.
In the second embodiment illustrated in FIGS. 5 to 7, the optical part of the interferometer comprises two units illustrated respectively in FIGS. 5 and 6.
Each of these units comprises a group of input prisms 21 and a glass parallelipiped, formed of two wedges 22, 23, movable jointly with the member whose displacements are to be measured.
The narrow beam light (laser) enters the group of small prisms 21 which are fixed, passes through 4 times the thickness of wedge glass 22 reflecting off the ramp 24 which is an opaque mirror and on the base 25 which is partially also an opaque mirror. The beam then returns on itself, there were then 8 paths in the glass.
The variation in the length of the path traveled to and from the glass is proportional to the longitudinal displacement of the glass block relative to the group of fixed prisms 21.
If we glue the two aforementioned units side against side and that the groups of prisms 21, 22 'are capped with a Koesters prism 26 (fig. 7) we obtain an interferometer since the beam which returns from a ramp 24 interferes. with the beam coming back from a symmetrical ramp 24 '.
Therefore, when the ramps move in the direction of arrow g, one of the beams increases while the other decreases.
All the paths which are outside of the corners 22, 22 'are fixed in the glass and in the air. The passage in the air is very short and represents in total 16 times the distance between the fixed prisms and the block of the two corners. If the distance is 100 µm, the total path is 1.6 mm and it is symmetrical and practically invariable, so the air index changes have no effect.
As the traverse angles are all close to normal, it is not necessary to immerse the transition.
The wavelength in the glass is = 4156.
It is very complicated to calculate the total length of the 4 paths reflected between the surface 3 and 4 as a function of the angle a formed by the ramp 24 with the direction g of displacement of the glass parallelipiped. But as a first approximation, the graphic measurement indicates for an angle of fj = 20, that the total difference of the paths traveled by the two radii of the two groups in their outward and return journeys is about 4.2 for a unit displacement in the direction of arrow g.
Consequently, if we move the parallelepiped of glass by 0.1 μm, we change the path difference in the interferometer by 0.42 μm, i.e. B 'in the glass and, consequently, a fringe will be counted in the counter. . The counter therefore counts directly in 1/10 pm (electronically, there are generally 2 pulses per fringe, ie 1/20 pm).
The straightness of plane 24 is not perfect and, therefore,
The equidistance of the fringes is not guaranteed. But, if the defect is certain, it is also perfectly repeatable and, consequently, it can be corrected by a correction ramp which acts on a parallel plane lens 27 (fig. 7). This glass shifts the two beams along at the same time and moves them along the ramp.
The third embodiment illustrated in FIGS. 8 and 9 make it possible to obtain an automatic correction of the straightness errors of the ramp 24 of the parallelepipedal block of links 22, 23, 22 ', 23'.
It suffices in fact to place towards the opposite face of the connecting element a group of prisms 21 ", 21" 'and a Koesters prism 26' forming a second interferometer working with the same ramp 24, 24 'but on its side. opposite. By forming the arithmetic mean of the beams exiting from these two interferometers, a result equivalent to that obtained by a single interferometer having a perfectly rectilinear ramp is obtained.
It should also be noted that the symmetrical arrangement of the optical members eliminates the effect of roll and pitch which are inevitable in a mechanical displacement along a slide.