CS215573B1 - Laserový interferometr e ortogonálními lineárně polarizovanými avezky peprsků - Google Patents

Abstract

Vynález se týká leserováho interferometru 8 ortogonálními lineárně polerizovenými svazky paprsků ve vlastním interferometru. Interferometr je urSen k měření délek ve dvou souřadnicích a k měření přímočarosti. Podstatou vynálezu je, 2e dělicí jednotka interferometru je tvořena polarizujícím dě­ ličem a jeden, případně ohe zpětná odrazná eyetámy jeou tvořeny koutovým edražeěem e střechovým hranolem. Předmět se hodí pro přesná měření dálek.

Description

Vynález se týká laserového interferometru, pracujícího s ortogonálními lineární polarizovanými svazky paprsků ve vlastním interferometru.

Laserový interferometr s jedinou pracovní vlnovou délkou, tj. s jedinou frekvencí, obvykle sestává z dělicí jednotky, posuvného zpětného odrazného systému, detekční jednotky a zdroje lineárně polarizovaného světle, například jednofTekvenčního laseru. V ose opticky zvětšeného svazku paprsků z jednofTekvenčního laseru je obvykle umístěné Stvrtvlnná destička, která přemění lineárně polarizované světlo laseru na přibližně kruhově polarizovaný svazek paprsků. Za čtvrtvlnnou destičkou je dělicí jednotke, například hranol nebo dělicí deska s polopropustnou vrstvou. Na této dělicí vrstvě dochází k rozdělení svazku paprsků ne referenční svazek a měrný svazek paprsků. Referenční svazek po dvojnásobném odřezu ns dělicí vrstvě vychází k detekční jednotce. Měrný svazek prochází nejprve polopropustnou vrstvou a postupuje v původním směru k posuvnému zpětnému odraznému systému, kde se odráží a posouvá a vrací se íOvnoběžně s původním svazkem paprsků zpět do dělicí jednotky. V místě průchodu dělicí vrstvou hranolu nebo desky se oba svazky, referenční a měrný, sjednocují, vytvářejí interferenční pole a ve společné ose postupují k detekční jednotce. Interferometr tedy prsouje s kruhově polarizovanými svazky opačné orientace a z těchto důvodů obsahuje nepol£<‘lzující dělicí desku, která přibližně zachovává původní stav polarizace svazků. Mimoto obsahije jako jednu z hlavních součástí zpětný odražeč a lineární zpožďovací destičky. Detekční jed:,otká obsahuje delší dělicí členy, které provedou dalěí rozdělaní svazku paprsků tsk, že např. jedna část odražená v jednom směru prochází prvním optickým polarizačním filtrem a dopadá na první fotedetektor a druhá část svazku paprsků prochází dělicí vrstvou dělicího členu a postupuje přes druhý optický polarizační filtr ke druhému fotodetektoru. Vhodným natočením polarizačních filtrů se získají dva signály fázově posunuté o 90 ⁰ v kvadratuře, což umožní použití vratných čítačů pro vyhodnocení výstupnu z interferometru. Příkladem interferometrů uvedeného typu jsou interferometry, obsažené v AO č. 172 444 s č.

172 804.

V některých případech je zapotřebí, aby zařízení, ve kterém je laserového interferometru použito, měřilo ve dvou souřadnicích a dále aby zpětný odrazný systém byl umístěn přímo ne měřeném předmětu. Přitom je výhodné, aby zpětný odrazný systém nezpůsobil odřez zpět do zdroje záření, například jednofTekvenčního stabilizovaného leszru. U všech typů interferometrů, včetně speciálních typů, je dále zapotřebí, aby byla zachována shodnost vlnoplooh obou svazků paprsků, referenčního a měrného, na výstupu laserového interferometru. Kromě toho mají dosavadní interferometry též nízkou energetickou účinnost, jelikož používají v dělicí jednotce tzv. přibližně nepolarizujíoích vrstev, kde ee polovině světla využívá pro kontrolu nastavení a pouze druhá slouží pro získání signálu.

Tyto dosavadní nevýhody odstraňuje laserový interferometr s ortogonálními lineárně polarizovanými svazky paprsků sestávající z jednofTekvenčního laseru, dělicí jednotky e odrazných systémů, jehož podstatou je, že dělicí jednotka je tvořena polarizačním děličem, přičemž jeden, případně oba zpětné odrazné systémy jsou tvořeny koutovým hranolem a střechovým hranolem.

Hlavní výhodou interferometru je podstatně větší spolehlivost, konstrukční jednoduchost s výhodou možností měření ve dvou souřadnicích a odrazné systémy nezpůsobují zpětný odraz

215 573 do světelného zdroje. Laserový interferometr může pracovat též s ortogonálními Lineárně polarizovanými svazky paprsků ve vlastním interferometru. Přitom vlastním interferometrem je míněna dělicí jednotka se zpětnými odraznými systémy, tvořenými obvykle zpětnými odrežeč' Interferometr dosahuje vyšší energetické účinnosti při zachování shodnosti vlnoploch měr..iho a referenčního svazku paprsků.

Vynález blíže objasní výkresy,, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno uspořádání a použitím střechového hrenolu v jedné větvi interferometru, na obr. 2a a 2b s použitím AbbeWollastonova hranolu a se dvěma střechovými hranoly.

Laserový interferometr znázorněný na obr. 1, 2e, 2b sestává ze zdroje lineárně polarizovaného svazku paprsků, například laseru 1, ze vstupního polarizačního členu 2, například půlvlnové retardakční destičky, dále z polarizujícího děliče J, například dělicí desky, dělicího hranolu, polarizujícího dělicího hranolu (Mac Neil), případně Abbe-Wollastonova hranolu.

V ose měrného m a referenčního r svazku jsou umístěny zpětné odrazné systémy 4, které sestávají z koutových odražečů 41 a jeden nebo oba odrazné systémy 4 jsou podle potřeby doplněny střechovým hranolem 42. Střechový hranol 42 může být s výhodou nahrazen dvěma zrcadly upevněnými vůči sobě v úhlu 90 °. Jak patrno na obr. 1, jsou v osách měrného m a referenčního r svazku paprsků vloženy rotátory g a 6 anebo půlvlnové retardační destičky. Sjednocený měrný _i m a referenční r svazek paprsků, vystupující z interferometru vstupuje do detekční jednotky 2, která slouží k vytváření signálů.

Funkce laserového interferometru je následující:

Lineárně polarizované světlo z laseru 1 prochází vstupním polarizačním členem 2, tvořeným rotátorem nebo půlvlnovou retardační destičkou, kde dojde k natočení roviny kmitů a dále svazek paprsků vstupuje do polarizujícího děliče g. Zde dojde k rozdělení svazku paprsků na svazek referenční r a měrný m. Pomocí zpětných odrazných systémů 4 jsou oba svazky paprsků, referenční r a měrný m, odraženy zpět do polarizujícího děliče g, ale výškově posunuté. Jeden ze zpětných odrazných systémů 4 je obvykle tvořen koutovým odražečem 41 a střechovým hranolem 42. Na vrstvě dělicího hranolu v polarizujícím děliči g dochází k sudému počtu odrazů měrného svazku m tím, že rovina kmitů se otočí o 90 °, takže počet svazků paprsků v měrné větvi interferometru je 2n, kde n = 1, 2, 3» ·... n. Druhý zpětný odrazný systém 4 může obsahovat jen koutový odražeč £L. Polarizující dělič g provede opětné sjednocení obou svazků paprsků, referenčního r a měrného m, které vystupují z interferometru ve společné ose a jsou ortogonálně lineárně polerizovené. Aby se dosáhlo tohoto stavu u příkladu interferometru podle obr. 1, jsou do cesty měrného svazku m paprsků vloženy rotátory S β 6, které otočí rovinu kmitů svazku světla vždy o 90 °. Sjednocené svazky peprsků, referenční r a měrný m, vstupují do detekční jednotky 2· Zde dojde k dalšímu rozdělení svazku paprsků a k vytvoření dvou signálů v kvadratuře, které slouží k vyhodnocení výstupu z interferometru.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Laserový interferometr s ortogonálními lineárně polarizovanými svazky paprsků sestávající z jedno/rekvenXního lěSéíú, dělicí jeflnotky a oůrezných systémů, vyznačený tím, že dělicí jednotka je tvořena polarizujícím děličem (3), přičemž jeden, případně oba zpětné odrazné

   215 573 systémy (4) jsou tvořeny koutovým odrežečem (4) s střechovým hranolem (42).