DD296753A5 - POLARIZATION BEAM DIVIDER FOR A TWO-FREQUENCY DIFFERENTIAL INTERFEROMETER WITH EIGHT-LIGHT LIGHT PATH AND THE VOLUMES OF WHICH IS LOW - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Polarisationsstrahlenteiler fuer ein Zwei-Frequenzen-Differential-Interferometer mit achtfachem Lichtweg. Die Erfindung besteht darin, dasz bei einem Polarisationsstrahlenteiler fuer ein Zwei-Frequenzen-Differential-Interferometer mit achtfachem Lichtweg, bestehend aus zwei verkitteten Prismen, die mit ihren planen Fuegeflaechen um 45 zur Lichteinfallsrichtung geneigt liegen, wobei mindestens eine Fuegeflaeche mit einer polarisationsteilenden Schicht versehen ist, das in Lichteinfallsrichtung (4) liegende erste Prisma (1) eine zur Fuegeflaeche (3) parallele Planflaeche (5) aufweist, auf der eine l/2-Platte (6) befestigt ist, dasz das zweite Prisma (2) als 45-Rhombusprisma ausgebildet ist, dasz an die zur Fuegeflaeche (3) parallel liegende Flaeche * die mit einer polarisationsteilenden Schicht versehen ist, ein Halbwuerfelprisma (8) befestigt ist, an dessen parallel zur Lichteinfallsrichtung (4) liegende Kathetenflaeche ein Tripelstreifen (9) angearbeitet ist, dessen Projektion seiner Dachkante (10) senkrecht zur Lichteinfallsrichtung (4) im Lichteinfallsrichtung (4) liegt, dasz an die senkrecht zur Lichteinfallsrichtung (4) liegende Planflaeche (11) des zweiten Prismas (2) eine Phasenplatte (12) mit definierter Phasenverschiebung befestigt ist, und dasz auf der Phasenplatte (12) ein Tripelstreifen (13) befestigt ist, dessen Projektion seiner Dachkante (14) senkrecht zur Lichteinfallsrichtung (4) in Lichteinfallsrichtung (4) liegt. Figur{Polarisationsstrahlenteiler; Zwei-Frequenzen-Differential-Interferometer, achtfach; Lichtweg; Prisma; Fuegeflaeche; l/2-Platte; Dachkante; Tripelstreifen; Projektion}The invention relates to a polarization beam splitter for a two-frequency differential interferometer with eightfold light path. The invention consists in dasz in a polarization beam splitter for a two-frequency differential interferometer with eightfold light path, consisting of two cemented prisms, which are inclined with their plane Fuegeflaechen by 45 to the light incident direction, wherein at least one Fuegeflaeche is provided with a polarization-splitting layer in that the first prism (1) lying in the direction of light incidence (4) has a plane surface (5) parallel to the joining surface (3), on which a 1/2 plate (6) is fixed, in which the second prism (2) is attached as 45 °. Rhombusprisma is formed, thez to the Fuegeflaeche (3) parallel surface * which is provided with a polarization-dividing layer, a Halbwuerfelprisma (8) is attached, at its parallel to the light incident direction (4) Kathetenflaeche a triple strip (9) is worked, whose projection of its roof edge (10) is perpendicular to the light incident direction (4) in the light incident direction (4), dasz to the senk a phase plate (12) with a defined phase shift is fixed, and that on the phase plate (12) a triple strip (13) is fixed, the projection of its roof edge (14 ) is perpendicular to the light incident direction (4) in the light incident direction (4). FIG {polarization beam splitter; Two-frequency differential interferometer, eightfold; light path; Prism; Fuegeflaeche; l / 2 plate; Roof edge; Tripelstreifen; Projection}
Description
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Polarlsatlonastrahlentellur für ein Zwei-Frequenzen-Differential-Interferometer 7.U schaffen, dosson optische Wirkung mit einer geringen Anzahl optisch wirksamer Glas-/Luftübergänge realisiert wird und dessen Volumen gering ist. Üie Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Polarisationsstrahlenteiler, der aus zwei verkitteten Prismen besteht, deren mit einer polarisatlonsteilenden Schicht versehene plane Fügeflächon um 45° zur Lichteinfallsrichtung geneigt liegen, das in Lichteinfallsrichtung liegende erste Prisma mit einer zur Fügefläche parallel liegenden Planfläche versehen ist, auf der eine λ/2-Platte befestigt ist.The invention has for its object to provide a Polarlsatlonastelltellur for a two-frequency differential interferometer 7.U, dosson optical effect is realized with a small number of optically effective glass / air transitions and whose volume is low. Üie object is achieved in that in a polarization beam splitter, which consists of two cemented prisms, which are provided with a polarisatlonsteilenden layer Fügeflächon inclined at 45 ° to the direction of light incidence, the lying in the direction of light first prism is provided with a plane parallel to the joint surface on which a λ / 2 plate is attached.
Des weiteren ist erfmdungsgemäß das zweite Prisma als 4S°-Rhombusprisma ausgebildet, wobei an die zur Fügeflache parallel liegende Fläche, die ebenfalls mit einer polarisationstellenden Schicht versehen ist, ein Halbwürfelprisma befestigt ist, an dessen parallel zur Lichteinfallsrichtung liegende Kathetenfläche ein Trlpelstroifen angearbeitet Ist, dessen Projektion seiner Dachkante senkrecht zur Lichteinfallsrichtung in Lichteinfallsrichtung liegt.Furthermore, according to the invention, the second prism is designed as a 4S ° rhombic prism, wherein a half-cube prism is attached to the surface lying parallel to the joining surface, which is also provided with a polarization-forming layer, on the surface of the catheter parallel to the direction of light incidence a tuft is attached Projection of its roof edge is perpendicular to the light incident direction in the light incident direction.
Des weiteren ist an die senkrecht zur Lichteinfallsrichtung liegende Planfläche des zweiten, als Rhombusprisma ausgebildeten Prismas eine Phasenplatte mit definierter Phasenverschiebung befestigt, auf der ein Tripelstreifen befestigt ist, dessen Projektion seiner Dachkante senkrecht zur Lichteinfallsrichtung in Lichteinfallsrichtung' Hegt.Furthermore, a phase plate with a defined phase shift is fixed to the plane perpendicular to the direction of light incidence of the second, formed as a rhombic prism prism, a phase plate is fixed to the a triple strip is fixed, the projection of its roof edge perpendicular to the light incident direction in the light incident direction 'Hegt.
Für einen Interferometeraufbau ist es konstruktiv vorteilhaft, wenn an die von der Lichtquelle abgewandten Planfläche des Rhombusprismas und des Halbwürfelprismas jeweils eine λ/4-Platte angekittet ist.For an interferometer structure, it is structurally advantageous if in each case a λ / 4 plate is cemented to the plane facing away from the light source plane surface of the rhombic prism and the half-cube prism.
Mit dem Polarisationsstrahlenteiler läßt sich einZwei-Frequenzen-Differential-lnterferometersystem aufbauen, Insbesondere zur Messung des Abstandes zwischen einem Referenzspiegel und einem sich in gleicher Achse bewegenden Meßspiegel.With the polarization beam splitter, a two-frequency differential interferometer system can be constructed, particularly for measuring the distance between a reference mirror and a measuring mirror moving in the same axis.
Der von einem Zwei-Frequenzenlaser ausgehende Strahlengang wird durch den Polarisationsstrahlenteiler im Zusammenwirken mit Referenz- und Meßspiegel in einem Referenzstrahl und einen Meßstrahl mit unterschiedlicher Frequenz aufgespalten.The beam path emanating from a two-frequency laser is split by the polarization beam splitter in cooperation with the reference and measuring mirrors in a reference beam and a measuring beam with a different frequency.
Beide Strahlengänge weisen eine optische Weglängendifferenz auf, die den Abstand zwischen Referenzspiegelebene und Meßspiegelebene entspricht.Both beam paths have an optical path length difference which corresponds to the distance between the reference mirror plane and the plane of the mirror plane.
Die optische Weglänge beträgt achtmal dem Abstand zwischen Referenz- und Meßspiegelebene, weil die Strecke achtmal vom Licht durchlaufen wird.The optical path length is eight times the distance between the reference plane and the mirror plane because the route is traversed eight times by the light.
Der Pülarisationsstrahlenteiler bewirkt, daß außer besagter Weglängendifferenz beide Strahlengänge die gleichen optischen Weglängen haben. Es entstehen damit keine Meßfehler, wenn durch thermische Einflüsse Längenänderungen am Polarisationsstrahlenteiler auftreten. Der Polarisationsstrahlenteiler ist in einem Block zu fertigen, so daß keine Verlagerungen oder Verkippungen von optischen Bauelementen gegeneinander auftreten. Die Strahlführung erfolgt mit minimaler Anzahl von optischen Bauelementen auf engstem Raum, sie stellt hinsichtlich Platzausnutzung ein Optimum dar.The Pülarisationsstrahlenteiler causes except said path length difference, both beam paths have the same optical path lengths. There are thus no measurement errors if thermal changes cause changes in the length of the polarization beam splitter. The polarization beam splitter is to be fabricated in a block, so that no displacements or tilting of optical components against each other occur. The beam guidance takes place with a minimum number of optical components in a confined space, it represents an optimum in terms of space utilization.
AusführungsbulspielAusführungsbulspiel
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in zwei Ansichten dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown in two views.
Danach besteht der Polarisationsstrahlenteiler aus einem Halbwürfelprisma 1, welches an seiner Hypothenusenfläche mit einem 45°-Rhombusprisma 2 verkittet ist. Wenigstens eine der planen Fügeflächen 3 ist mit einem polarisationsteilenden Belag beschichtet, wobei die Fügeflächen 3 unter einem Winkel von 45° zur Lichteinfallsrichtung 4 angeordnet sind. Dac Halbwürfelprisma 1 weist eine zu den Fügeflächen 3 parallele Planfläche 5 auf, an die eine λ/2-Platte 6 angesprengt ist. An die zur Fügefläche 3 parallel liegende Planfläche 7, die ebenfalls mit einem polarisationsteilenden Belag beschichtet ist, ist ein zweites Halbwürfelprisma 8 mit seiner Hypothenusenfläche gekittet, dessen parallel zur Lichteinfallsrichtung 4 liegende Kathetenfläche als Tripelstreifen 9 ausgebildet ist. Die Projektion der Dachkante lOdesTripelstreifens 9 senkrecht zur Lichteinfallsrichtung 4 liegt in Lichteinfallsrichtung 4 selbst. An die senkrecht zur Lichteinfallsrichtung 4 liegende Planfläche 11 ist eine Phasenplatte 12 gekittet, die eine definierte Phasenverschiebung besitzt. Auf die Phasenplatte 12 ist ein Tripelstreifen 13 angesprengt, dessen Projektion seiner Dachkante 14 in Richtung senkrecht zur Lichteinfallsrichtung 4 ebenfalls in Lichteinfallsrichtung 4 liegt. An die von einem Zwei-Frequenzen-He-Ne-Laser 15 abgewandten Planflächen 16,17 des Rhombusprismas 2 und des Halbwürfelprismas 8 sind jeweils eine λ/4-Platte 18,19 angekittet.Thereafter, the polarization beam splitter consists of a half-cube prism 1, which is cemented on its Hypothenusenfläche with a 45 ° -Rhombusprisma 2. At least one of the planar joining surfaces 3 is coated with a polarization-dividing coating, wherein the joining surfaces 3 are arranged at an angle of 45 ° to the light incident direction 4. The half-cube prism 1 has a plane surface 5 parallel to the joining surfaces 3, to which a λ / 2 plate 6 is sprinkled. A second half-cube prism 8 is cemented with its hypotenuse surface to the planar surface 7 which lies parallel to the joining surface 3 and which is likewise coated with a polarization-dividing coating, the catheter surface lying parallel to the direction of light incidence 4 being in the form of a triple strip 9. The projection of the roof edge 10 of the triptych strip 9 perpendicular to the light incident direction 4 lies in the light incident direction 4 itself. A phase plate 12 which has a defined phase shift is cemented to the plane surface 11 lying perpendicular to the light incidence direction 4. On the phase plate 12 a triple strip 13 is exploded, the projection of its roof edge 14 in the direction perpendicular to the light incident direction 4 is also in the light incident direction 4. At the side facing away from a two-frequency He-Ne laser 15 flat surfaces 16,17 of the Rhombusprismas 2 and the half-cube prism 8 are each a λ / 4 plate 18,19 angekittet.
Zur Realisierung eines Zwei-Frequenzen-Differential-Interferometers sind außer dem Laser 15 weiterhin im Strahlengang angeordnet:To realize a two-frequency differential interferometer, the laser 15 is further arranged in the beam path:
ein fester, teilbeschichteter Referenzspiegel 20 und ein in Lichteinfallsrichtung 4 beweglicher Meßspiegel 21, deren Spiegelflächen parallel zu den Planflächen 16,17 ausgerichtet sind sowie ein Fotoempfänger 22.a fixed, partially coated reference mirror 20 and a measuring mirror 21 movable in the light incident direction 4, the mirror surfaces of which are aligned parallel to the plane surfaces 16, 17, and a photoreceiver 22.
In dieser Interferometeranordnung funktioniert der Strahlenteiler wie folgt:In this interferometer arrangement, the beam splitter functions as follows:
Die vom Zwei-Frequenzen-He-Ne-Laser 15 erzeugten zwei um 90° versetzt linear polarisierten Teilstrahlen 23,24 werden durch den polarisationsteilenden Belag auf den Fügeflächen 3 in einen Meßstrahlengang 25 und einen Referenzstrahlengang 26 getrennt. Der parallel zur Fügefläche 3 polarisierte Teilstrahl verläuft im Interferometerstiahlengang entlang folgender Punkte der optischen Achse:The two generated by two-frequency He-Ne laser 15 two offset by 90 ° linearly polarized partial beams 23,24 are separated by the polarization-sharing coating on the joining surfaces 3 in a Meßstrahlengang 25 and a reference beam path 26. The partial beam polarized parallel to the joint surface 3 runs in the interferometer plane path along the following points of the optical axis:
A, B, C, D, C, E, F', G', F', E, H, E, F1 A', Γ, A' und zum Fotoempfänger 21.A, B, C, D, C, E, F ', G', F ', E, H, E, F 1 A', Γ, A 'and the photoreceptor 21st
Der senkrecht zur Fügefläche 3 polarisierte Teilstrahl hat folgenden Verlauf:The partial beam polarized perpendicular to the joining surface 3 has the following profile:
A, K, A, F, E', L', E', F, M, F, E', C, N', C, B', A' und zum Fotoempfänger 21.A, K, A, F, E ', L', E ', F, M, F, E', C, N ', C, B', A 'and the photoreceptor 21.
Je nach Polarisierungsrichtung werden die Teilstrahlen 22,23 durch den polarisationsteilenden Belag auf Fügefläche 3 durch die Fügefläche 3 hindurchgelassen bzw. um 90° abgelenkt. Außerhalb des Strahlenteilers zwischen λ/4-Platte 10 und Referenzspiegel 20 bzw. Meßspiegel 21 sind die Teilstrahlen zirkulär polarisiert. Die Dicke der λ/2-Platte 6 ist so bemessen, daß die Polarisationsebene des jeweiligen Teilstrahles um 90° gedreht wird.Depending on the direction of polarization, the partial beams 22, 23 are transmitted through the polarization-splitting covering to the joining surface 3 through the joining surface 3 or deflected by 90 °. Outside the beam splitter between λ / 4 plate 10 and reference mirror 20 and measuring mirror 21, the partial beams are circularly polarized. The thickness of the λ / 2 plate 6 is dimensioned so that the polarization plane of the respective partial beam is rotated by 90 °.
Die Phasenplatte 12 hat eine solche Dicke, daß der jeweilige Teilstrahl 23,24 beim zweimaligen Durchlaufen der Phasenplatte eine Drehung der Polarisationsebene um 90° bewirkt.The phase plate 12 has a thickness such that the respective partial beam 23,24 causes a rotation of the polarization plane by 90 ° when passing through the phase plate twice.
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DD34313790A DD296753A5 (en) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | POLARIZATION BEAM DIVIDER FOR A TWO-FREQUENCY DIFFERENTIAL INTERFEROMETER WITH EIGHT-LIGHT LIGHT PATH AND THE VOLUMES OF WHICH IS LOW |
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DE4427317A1 (en) * | 1994-08-02 | 1996-02-08 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Interferometer using laser assembly for testing surfaces of optical elements or entire optical systems |
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1990
- 1990-07-30 DD DD34313790A patent/DD296753A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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DE4427317A1 (en) * | 1994-08-02 | 1996-02-08 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Interferometer using laser assembly for testing surfaces of optical elements or entire optical systems |
DE4427317C2 (en) * | 1994-08-02 | 1999-04-01 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Interferometer for testing optical elements |
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