CN103424878B - 偏振分光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种偏振分光装置，其特征在于，具有平行的第一平面和第二平面；包括：两个规格相同的三角棱镜和两个规格相同的四角棱镜，三角棱镜的第二斜面与四角棱镜的第一斜面胶合，形成具有两个平行面的梯形棱镜，梯形棱镜两两间在第一直角面胶合，该直角面镀有偏振分光膜。本发明的偏振分光装置可完成正交线偏振光的分束和合并。可将输入光分成两束相互正交的线偏振光并平行出射；也可将两束平行输入相互正交的线偏振光合并为一束光，并平行出射。采用该偏振分光装置使得激光外差干涉系统体积减小，测量臂和干涉臂共光路，减少误差。本发明的优点是：结构简单、控制稳定且不改变光传输方向的一种偏振分光装置。
Description
技术领域
本发明涉及激光外差干涉测量的光路结构，尤其是一种偏振分光装置。
背景技术
激光外差干涉测量的特点是利用载波技术，将被测物理量的信息转换成调频或调相信号，能以简单的相位比较测量达到高测量分辨率，而且具有结构简单、抗干扰能力强、测量速度快、信噪比高等特点，在精密机械制造、纳米测量中广泛用于位移、角度、直线度、平面度和形貌等测量。
实现外差干涉的主要方法，一种是利用塞曼分裂He-Ne激光器产生正交性优异且具有一定频差的线偏振光。通过偏振分光镜实现两束偏振光的分离，然后分别进入测量臂和参考臂。另一种方法是利用光学频移器件如声光调制器，对单频激光器产生的激光束通过偏振分光镜分束后再进行频移，产生具有一定频差且正交的线偏振光，然后分别进入测量臂和参考臂。
激光外差干涉系统中，经过偏振分光镜的作用，分束后的线偏振正交出射；或再通过平面镜反射后实现平行出射，再进入测量臂和参考臂，无法实现干涉臂的共光路而出现死程，影响测量精度。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种结构简单、在激光外差干涉系统中科代替传统偏振分光镜实现正交线偏振光分束合并，并且分束、合并前后光束平行的偏振分光装置。
本发明的一种偏振分光装置，其特征在于，具有平行的第一平面和第二平面；包括：
两个规格相同的三角棱镜和两个规格相同的四角棱镜，三角棱镜的第二斜面与四角棱镜的第一斜面胶合，形成具有两个平行面的梯形棱镜，梯形棱镜两两间在第一直角面胶合，该直角面镀有偏振分光膜。
进一步，本发明的偏振分光装置，还可以具有这样的特征：
其中，偏振分光装置使得垂直于第一平面入射的第一光束分成具有相互正交的线性偏振的第二和第三光束；
第一、第二和第三光束相互平行；
偏振分光装置使得垂直于第二平面入射的两束具有相互正交的线性偏振的第四和第五光束合并为第六光束；
第四、第五和第六光束相互行。
进一步，本发明的偏振分光装置，还可以具有这样的特征：
其中，光束从三角棱镜的第一斜面垂直入射，在第二斜面发生全反射，再经过第三斜面反射后，垂直第二斜面出射；
第三斜面镀有全反射膜。
进一步，本发明的偏振分光装置，还可以具有这样的特征：
其中，四角棱镜包含第一斜面、第二斜面和第一直角面、第二直角面；
第一斜面与三角棱镜的第二斜面胶合；
第一直角面与另一个四角棱镜的第一直角面=相胶合。
进一步，本发明的偏振分光装置，还可以具有这样的特征：
其中，光束垂直与四角棱镜的第一斜面入射，相互正交的线性偏振光在第一直角面分离；
S光反射，经第二斜面反射后，垂直第二直角面出射；
P光透射，经过第二梯形棱镜后，平行于S光出射。
进一步，本发明的偏振分光装置，还可以具有这样的特征：
其中，三角棱镜和四角棱镜两者粘合后，三角棱镜的第三斜面与四角棱镜的第二斜面位于同一平面。
发明作用与效果
本发明的偏振分光装置使得分束后的两束线偏振光平行出射，在激光外差干涉测量中可改进干涉光路、减少系统体积，且容易实现干涉臂的共光路结构，死程达到最小，有利于干涉系统测量精度的提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1装置的平面示意图及光路图。
具体实施方式
以下结合图1，图2对本发明进行详细说明，但本实施例并不限定本发明的范围。
本发明公开了一种偏振分光装置。如图1所示，包括三角棱镜1A、三角棱镜1B、四角棱镜2A、四角棱镜2B。从结构上，三角棱镜1A与四角棱镜2A在斜面6粘合。对称地，三角棱镜1B与四角棱镜2B在斜面7粘合。四角棱镜2A和四角棱镜2B在直角面3粘合，该直角面3上镀有偏振分光膜。粘合后的整个分光装置为梯形棱镜，面4A和面4B在同一平面，面5A和面5B在同一平面，且面4和面5平行。三角棱镜的三个楔角分别为45°、112.5°和22.5°。四角棱镜的四个楔角分别为45°、157.5°、67.5°和90°。
图2中，光束1垂直平行面4A入射，在三角棱镜的2个斜面发生2次全反射后以45°入射到直角面3。由于偏振分光膜作用，分成具有相互正交的线性偏振的光束3和光束4。其中光束3为S光，经四角棱镜2A斜面反射后，以光束5垂直面5A出射。光束4为P光，经四角棱镜2B斜面反射后，以光束6垂直面5B出射。光束5和光束6具有正交的线偏振特性，且入射光1和出射光5、6平行传输。
若光束7和光束8具有正交的线偏振特性，分别垂直面5A和5B入射该偏振分光装置，经四角棱镜2A和2B斜面反射后成为光束9和光束10。在偏振分光膜6，这两束光将合并。若光束9为P光、光束10为S光，则两束光合并后以光束11经三角棱镜斜面2次反射后以光束12垂直面4B出射。入射光7、8和出射光12平行。
入射光经所述偏振分光装置后，完成相互正交线偏振光的分离和合并，其经过的光程完全一致，同时保持了出射和入射光的平行传输。
实施例作用与效果
综上所述，本实施例中的一种偏振分光装置，可将输入光分成两束相互正交的线偏振光并平行出射；也可将两束平行输入相互正交的线偏振光合并为一束光，并平行出射。采用该偏振分光装置使得激光外差干涉系统体积减小，测量臂和干涉臂共光路，减少误差。本实施例中的一种偏振分光装置结构简单、控制稳定且不改变光传输方向。
Claims (1)
1.一种偏振分光装置，其特征在于，具有平行的第一平面和第二平面；包括：
两个规格相同的第一三角棱镜和第二三角棱镜，以及两个规格相同的第一四角棱镜和第二四角棱镜，所述第一三角棱镜和第二三角棱镜分别包括第一斜面，第二斜面和第三斜面，所述第一四角棱镜和所述第二四角棱镜都分别包含第一斜面、第二斜面和第一直角面、第二直角面，所述第一三角棱镜的第二斜面与所述第一四角棱镜的第一斜面胶合，所述第一三角棱镜的第三斜面与所述第一四角棱镜的第二斜面位于同一平面，形成具有两个平行面的第一梯形棱镜，同样的，所述第二三角棱镜的第二斜面与所述第二四角棱镜的第一斜面胶合，所述第二三角棱镜的第三斜面与所述第二四角棱镜的第二斜面位于同一平面，形成具有两个平行面的第二梯形棱镜，所述第一四角棱镜的第一直角面与所述第二四角棱镜的第一直角面胶合，从而使所述第一梯形棱镜和第二梯形棱镜胶合在一起，所述第一四角棱镜和第二四角棱镜的第一直角面镀有偏振分光膜，所述第一三角棱镜和第二三角棱镜的第三斜面镀有全反射膜，
其中，所述两个三角棱镜的三个楔角均分别为45°、112.5°和22.5°，所述两个四角棱镜的四个楔角均分别为45°、157.5°、67.5°和90°，
光束从所述第一三角棱镜的第一斜面垂直入射，在所述第一三角棱镜的第二斜面发生全反射，再经过第一三角棱镜的第三斜面反射后，垂直所述第一三角棱镜的第二斜面出射，光束垂直入射所述第一四角棱镜的第一斜面，所述光束入射第一四角棱镜的第一直角面，被偏振分光膜分离为相互正交的线性偏振光S光和P光，
所述S光被所述偏振分光膜反射，经所述第一四角棱镜的第二斜面反射后，垂直所述第一四角棱镜的第二直角面出射；
所述P光透射所述偏振分光膜，进入第二四角棱镜，经所述第二四角棱镜的第二斜面反射后，垂直所述第二四角棱镜的第二直角面出射，出射的所述P光与出射的所述S光平行。
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