CS201976B1 - Optical system of the detection unit for the laser interferometer - Google Patents

Optical system of the detection unit for the laser interferometer Download PDF

Info

Publication number
CS201976B1
CS201976B1 CS254279A CS254279A CS201976B1 CS 201976 B1 CS201976 B1 CS 201976B1 CS 254279 A CS254279 A CS 254279A CS 254279 A CS254279 A CS 254279A CS 201976 B1 CS201976 B1 CS 201976B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
detection unit
polarizing
axis
optical system
laser interferometer
Prior art date
Application number
CS254279A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Frantisek Petru
Milos Jakl
Original Assignee
Frantisek Petru
Milos Jakl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Frantisek Petru, Milos Jakl filed Critical Frantisek Petru
Priority to CS254279A priority Critical patent/CS201976B1/en
Publication of CS201976B1 publication Critical patent/CS201976B1/en

Links

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

Vynález se týká uspořádání optické soustavy detekční jednotky pro laserový interferometr.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical assembly of a detection unit for a laser interferometer.

Laserový interferometr je zařízení, které se využívá pro přesné měření délek a dalších geometrických veličin. Pracuje na principu interferometru a jako zdroj záření slouží obvykle jednofrekvenční laser. Pro určení nejen velikosti, ale i smyslu pohybu pohyblivé části interferometru se využívá interference dvou kruhově polarizovaných svazků, které umožní získat dva signály v kvadratuře, které ovládají logiku rozlišení směru pohybu. Pro získání těchto signálů slouží detekční jednotka, ve které se svazek paprsků, vystupující z interferometru, opět rozdělí pro získání dvou signálů v kvadratuře snímaných detektory. Z každého svazku se vybere vhodný kmitosměr tak, aby výsledné signály na detektorech byly s fázovým posuvem 90° (v kvadratuře).A laser interferometer is a device that is used to accurately measure lengths and other geometric quantities. It works on the principle of an interferometer and usually uses a single-frequency laser as the radiation source. To determine not only the magnitude, but also the sense of motion of the moving part of the interferometer, the interference of two circularly polarized beams is used, which makes it possible to obtain two signals in the quadrature which control the logic of the direction of motion resolution. To obtain these signals, a detection unit is used in which the beam of beams exiting the interferometer is again divided to obtain two signals in the quadrature scanned by the detectors. A suitable frequency shall be selected from each beam so that the resulting signals on the detectors are at a phase shift of 90 ° (in quadrature).

Dosavadní uspořádání detekčních jednotek používá obvykle dvou dělicích destiček s tzv. přibližně nepolarizujícími vrstvami, které rozdělí svazky paprsků, vystupující z interferometru a výběr vhodných kmítosměrů se v každém rozděleném svazku provede pomocí polarizačních filtrů, za kterými, jsou umístěny detektory. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že polarizační filtry mají značné ztráty a zeslabí svazky paprsků, dopadající na detektory. Použití polarizačních filtrů (polarizátorů) má dále .nevýhodu v tom, že pouze potlačí a nedovolí využít ortogonální složky kruhově polarizovaných svazků, vystupujících z interferometru. Z obou těchto důvodů je účinnost dělení v dosavadním uspořádání detekčních jednotek malá. Dosavadní detekční jednotky nejsou rovněž univerzální a nedovolují použití interferometrů, pracujících s ortogonálními lineárně polarizovanými svazky.The present arrangement of detection units usually uses two dividing plates with so-called approximately non-polarizing layers which divide the beams emanating from the interferometer and the selection of suitable frequencies is made in each divided beam by means of polarizing filters behind which detectors are located. The disadvantage of this arrangement is that the polarization filters have significant losses and attenuate the beams incident on the detectors. The use of polarizing filters (polarizers) further has the disadvantage that it merely suppresses and does not allow the orthogonal components of the circularly polarized beams exiting the interferometer to be utilized. For both these reasons, the separation efficiency in the prior art detection unit arrangement is low. The current detection units are also not universal and do not allow the use of interferometers working with orthogonal linearly polarized beams.

Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje optické uspořádání detekční jednotky pro laserový interferometr sestávající z přibližně nepolarizující dělicí desky, za níž jsou v ose rozdělených svazků paprsků uspořádány nejméně dva detektory. Podstatou vynálezu detekční jednotky je to, že mezi dělicí deskou a detektory jsou umístěny polarizující děliče, jejichž dělicí roviny jsou natočeny o úhel 45° v prostoru. Polarizující děliče mohou být tvořeny Mac-Meilovými hranoly, přičemž jeden z nich je zabroušen do tvaru válce s osou shodnou s osou jednoho rozděleného svazku a je uložen otočně kolem své osy. Detekční jednotka je opatřena na vstupu výměnnou čtvrtvlnnou destičkou.These previous disadvantages are overcome by the optical arrangement of the detection unit for a laser interferometer consisting of an approximately non-polarizing separating plate, behind which at least two detectors are arranged in the axis of the divided beams. The essence of the invention of the detection unit is that between the partition plate and the detectors there are polarizing dividers whose dividing planes are rotated by an angle of 45 ° in space. The polarizing dividers may be formed by Mac-Meil prisms, one of which is ground into a cylindrical shape with an axis coincident with the axis of one split beam and is rotatable about its axis. The detection unit is equipped with a replaceable quarter-wave plate at the inlet.

Hlavní předností detekční jednotky je, že snižuje ztráty při dělení svazků paprsků téměř na nulu, umožňuje využití obou ortogonálních složek kruhově polarizovaného světla svazku paprsků z interferometru. Detekční jednotka umožňuje použití různých typů interferometrů pracujících jak s kruhově polarizovanými svazky opačné orientace, tak s ortogonálními lineárně polarizovanými svazky.The main advantage of the detection unit is that it reduces losses in beam splitting to almost zero, allowing the use of both orthogonal components of the circularly polarized beam beam from the interferometer. The detection unit allows the use of different types of interferometers operating with both circularly polarized beams of opposite orientation and orthogonal linearly polarized beams.

Vynález blíže objasní přiložený výkres, na kterém je schematicky naznačen příklad optického uspořádání detekční jednotky.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in greater detail by the accompanying drawing, in which an example of an optical arrangement of a detection unit is schematically indicated.

V ose svazku paprsků z laserového interferometru 1 je za čtvrtvlnnou výměnnou destičkou 2 umístěna přibližně nepolarizující dělicí deska 3. V ose prvního rozděleného svazku paprsků je za první lineární zpožďovací destičkou 4, prvním polarizujícím děličem 5 umístěn první detektor 6. V ose druhého rozděleného svazku paprsků je za sebou uspořádána druhá lineární zpožďovací destička 7, druhý polarizující dělič 8 a druhý detektor 9. Pro snadné nastavení dělicích rovin polarizujících děličů 5 a 8 vůči sobě je první polarizující dělič 5 nebo druhý polarizující dělič 8 vytvořen jako válec s osou shodnou s osou rozděleného svazku a válcový polarizující dělič je uložen otočně kolem své osy.In the axis of the beam from the laser interferometer 1, there is an approximately non-polarizing separating plate 3 behind the quadrilateral exchange plate 2. In the axis of the first divided beam a first detector 6 is located after the first linear delay plate 4. a second linear delay plate 7, a second polarizing divider 8 and a second detector 9 are arranged one behind the other. For easy alignment of the divider planes of the polarizing divider 5 and 8, the first polarizing divider 5 or the second polarizing divider 8 is formed as a cylinder with an axis coincident with the split axis and the cylindrical polarizing divider is rotatably mounted about its axis.

Ňa vstupu detekční jednotky je snadno vyjímatelná čtvrtvlnná j zpožďovací destička 2, která dovolí použití různých typů interferometrů pracujících jak s kruhově polarizovanými svazky opačné orientace, tak i s ortogonálními lineárně polarizovanými svazky. Fázový posuv první přibližně nepolarizující dělící desky 3 může být kompenzován lineárními zpožďovacími destičkami 4 a 7 s azimutem Θ — 0° a fázovým zpožděním rovným příslušnému fázovému posuvu dělicí desky 3 na průchod nebo odraz. Výběr vhodného kmitosměru pro rozdělený svazek, poskytující signál v kvadratuře, se provede vhodným natočením rovin dvou použitých polarizujících děličů svazku paprsků vůči sobě. Snadné natočení je umožněno provedením jednoho z polarizujících děličů 5 a 8 ve tvaru válce.At the input of the detection unit is an easily removable quarter-wave j delay plate 2 which allows the use of different types of interferometers working with both circularly polarized beams of opposite orientation as well as orthogonal linearly polarized beams. The phase shift of the first approximately non-polarizing divider plate 3 can be compensated by linear delay plates 4 and 7 with an azimuth Θ - 0 ° and a phase delay equal to the respective phase shift of the divider plate 3 for passage or reflection. The selection of the appropriate frequency for the split beam providing the signal in quadrature is done by appropriately rotating the planes of the two polarizing beam splitters used relative to each other. Easy rotation is possible by making one of the polarizing dividers 5 and 8 cylindrical.

Optické uspořádání detekční jednotky pracuje za provozu takto:The optical arrangement of the detection unit operates as follows:

Z laserového interferometru LI 1 vystupuje svazek světla obvykle ve formě dvou kruhově polarizovaných svazků opačné orientace. Pokud je u některých typů interferometrů výstupní svazek ve formě dvou ortogonálních, lineárně polarizovaných svazků, je na vstupu detekční jednotky vložena lineární čtvrtvlnná zpožďovací destička 2, která přemění tento výstupní svazek na unifikovaný typ, tj. kruhově polarizované svazky opačné orientace.From the laser interferometer L11, the beam of light is typically in the form of two circularly polarized beams of opposite orientation. If, in some types of interferometers, the output beam is in the form of two orthogonal, linearly polarized beams, a linear quarter-wave delay plate 2 is inserted at the input of the detection unit, which converts the output beam to a unified type, ie circularly polarized beams of opposite orientation.

Tento svazek, (tj. sjednocené svazky z interferometru, referenční a měrný, kruhově polarizované s opačnou orientací, je nejdříve rozdělen přibližně nepolarizující dělicí deskou 3 na dva svazky. Tyto dva svazky dále postupují k polarizujícím děličům 5, 8. Vzhledem k nedokonalým vlastnostem dělicí desky 3 bývá obvykle zapotřebí kompenzovat fázový posuv na odraz lineární zpožďovací destičkou 4 v cestě jednoho rozděleného svazku a fázový posuv na průchod lineární zpožďovací destičkou 7 v cestě druhého rozděleného svazku. Tyto zpožďovací destičky 4 a 7 mají stejnou velikost fázového posuvu jako dělicí deska 3 na odraz, respektive průchod a jsou uspořádány tak, že se velikost tohoto fázového posuvu odečítá. Azimut zpožďovacích destiček 4, 7 je nula vůči rovině dopadu dělicí desky 3. Po průchodu lineárními zpožďovacími destičkami 4, 7 dopadají rozdělené svazky na polarizující děliče 5, 8 a jsou dále každým děličem 5, 8 rozděleny na dva lineárně polarizované svazky, jejichž roviny kmitů jsou navzájem kolmé. Natočením dělicích rovin obou polarizujících děličů 5, 8 vůči sobě v různých prostorových úhlech lze získat z detektorů 6, 9 signály s libovolnou fází od nuly do 360°. Natočením obou polarizujících děličů 5, 8 tak, že dělicí roviny polarizujících děličů 5, 8 svírají prostorový úhel přibližně 45°, dostaneme na detektorech 6, 9 signály, fázově posunuté o 90 (v kvadratuře), které jsou zapotřebí pro rozlišení směru pohybu pohyblivé části interferometru. Další dva svazky, vycházející z polarizujících děličů 5, 8, lze s výhodou využít například pro získání signálů s fázovým posuvem 180° vůči signálům původním.This beam (i.e., united beams from the interferometer, reference and specific, circularly polarized with opposite orientation) is first divided by approximately non-polarizing dividing plate 3 into two beams. These two beams proceed to polarizing dividers 5, 8. It is usually necessary to compensate the phase shift for reflection by the linear delay plate 4 in the path of one split beam and the phase shift for the passage of the linear delay plate 7 in the path of the second split beam. The azimuth of the delay plates 4, 7 is zero with respect to the plane of incidence of the separating plate 3. After passing through the linear delay plates 4, 7, the divided beams impinge on the polarizing dividers 5, 8 and 7, respectively. are further divided by each divider 5, 8 into two linearly polarized beams, whose oscillation planes are perpendicular to each other. By rotating the dividing planes of the two polarizing dividers 5, 8 at different spatial angles to each other, signals with any phase from zero to 360 ° can be obtained from the detectors 6, 9. By rotating the two polarizing dividers 5, 8 so that the dividing planes of the polarizing dividers 5, 8 enclose a spatial angle of approximately 45 °, we get signals on the detectors 6, 9 phase shifted by 90 (in quadrature) needed to distinguish the moving direction interferometer. The other two beams, starting from the polarizing dividers 5, 8, can advantageously be used, for example, to obtain 180 ° phase shift signals relative to the original signals.

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Optická soustava detekční jednotky pro laserový interferometr, sestávající z nepolarizující dělící desky, za níž jsou v ose rozdělených svazků paprsků uspořádány nejméně dva detektory, vyznačené tím, že mezi dělicí deskou (3) a detektory (6 a 9) jsou umístěny polarizující děliče (5 a 8), jejichž dělicí roviny jsou natočeny o úhel 45° v prostoru.Optical assembly of a laser interferometer detection unit, consisting of a non-polarizing beam plate, behind which at least two detectors are arranged in the axis of the divided beams, characterized in that polarizing dividers are arranged between the beam plate (3) and the detectors (6 and 9). (5 and 8), whose dividing planes are rotated at an angle of 45 ° in space. 2. Optická soustava detekční jednotky podle bodu 1, vyznačený tím, že jeden z polarizujících děličů (5, 8) je zabroušen do válcového tvaru s osou shodnou s osou jednoho rozděleného svazku a válec je uložen otočně kolem své osy.2. The optical system of the detecting unit of claim 1, wherein one of the polarizing dividers (5, 8) is ground into a cylindrical shape with an axis coincident with the axis of one split beam, and the cylinder is rotatably mounted about its axis. 3. Optická soustava detekční jednotky podle bodu 1, vyznačená tím, že detekční jednotka je na vstupu opatřena výměnnou čtvrtvlnnou destičkou (2).3. The optical system of the detection unit according to claim 1, characterized in that the detection unit is provided with a replaceable quarter-wave plate (2) at the inlet.
CS254279A 1979-04-13 1979-04-13 Optical system of the detection unit for the laser interferometer CS201976B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS254279A CS201976B1 (en) 1979-04-13 1979-04-13 Optical system of the detection unit for the laser interferometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS254279A CS201976B1 (en) 1979-04-13 1979-04-13 Optical system of the detection unit for the laser interferometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS201976B1 true CS201976B1 (en) 1980-12-31

Family

ID=5362849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS254279A CS201976B1 (en) 1979-04-13 1979-04-13 Optical system of the detection unit for the laser interferometer

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS201976B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4859066A (en) Linear and angular displacement measuring interferometer
US5333048A (en) Polarizing interferometric displacement measuring arrangement
US3891321A (en) Optical method and apparatus for measuring the relative displacement of a diffraction grid
US4881815A (en) Linear and angular displacement measuring interferometer
US4702603A (en) Optical phase decoder for interferometers
US4717250A (en) Angle measuring interferometer
US7355719B2 (en) Interferometer for measuring perpendicular translations
US5767971A (en) Apparatus for measuring refractive index of medium using light, displacement measuring system using the same apparatus, and direction-of-polarization rotating unit
US3635552A (en) Optical interferometer
KR101214854B1 (en) A heterodyne interferometer using dual-mode light source
US3471239A (en) Interferometric apparatus
US3771875A (en) Interferometer having d.c. level compensation
CS201976B1 (en) Optical system of the detection unit for the laser interferometer
JP3413945B2 (en) Fringe counting displacement interferometer
US8223342B2 (en) Methods and systems for measuring target movement with an interferometer
JP3322385B2 (en) Wavelength measuring device for dual frequency laser light source
US3270612A (en) Servo nulled autocollimator having a pair of rotatable wedges
US11365989B2 (en) Method and system for contactless detection of rotational movement
US3833302A (en) Method and apparatus for the automatic photoelectric trapping of local changes of optically effective object structures
EP0461773A2 (en) Linear pitch, and yaw displacement measuring interferometer
US5867271A (en) Michelson interferometer including a non-polarizing beam splitter
JPH03118477A (en) Laser doppler vibrometer using beam branching optical system
JPH03223607A (en) Laser interferometric length meter
RU2025655C1 (en) Interferometer for measuring displacements
RU1800260C (en) Interferometer for measuring linear displacements of objects