DE102004042812B4 - Phasenkompensierte Würfelecke bei der Laserinterferometrie - Google Patents

Phasenkompensierte Würfelecke bei der Laserinterferometrie Download PDF

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Abstract

Retroreflektor (102; 210; 312; 410; 510) mit phasenkompensierender Würfelecke, mit folgenden Merkmalen:
einer Eintritts-/Austrittsfläche;
einer ersten Rückreflexionsfläche;
einem phasenkompensierenden Filmstapel (104) auf der ersten Rückreflexionsfläche, wobei der erste phasenkompensierende Filmstapel (104) auf eine Reflexion hin eine 2nπ-Phasendifferenz in Licht induziert, wobei n eine Ganzzahl einschließlich 0 ist;
einer zweiten Rückreflexionsfläche ohne einen phasenkompensierenden Filmstapel;
einer dritten Rückreflexionsfläche;
einem weiteren phasenkompensierenden Filmstapel (104) auf der dritten Rückreflexionsfläche, wobei der weitere phasenkompensierende Filmstapel auf eine Reflexion hin die 2nπ-Phasendifferenz in Licht induziert, wobei n eine Ganzzahl einschließlich 0 ist,
wobei Licht mit der gleichen Polarisationsausrichtung und der gleichen Polarisationselliptizität in den Würfeleckenretroreflektor gelangt und denselben verlässt.

Description

  • Der herkömmliche Würfelecken-(CC-)Retroreflektor (CC = cube corner) hat die Eigenschaft, dass jeder Strahl, der in die effektive Öffnung gelangt, reflektiert wird und aus der Eintritts-/Austrittsfläche parallel zu sich selbst austritt, jedoch mit entgegengesetzter Ausbreitungsrichtung. Diese Eigenschaft ist innerhalb von Akzeptanzwinkelgrenzen unabhängig von der Ausrichtung des Retroreflektors. Retroreflektoren finden deshalb häufig Anwendung in Situationen, in denen eine Winkelausrichtung schwierig oder unmöglich zu steuern ist, und in denen ein Spiegel deshalb nicht zufrieden stellend wäre. Die 1A und 1B stellen eine Seiten- bzw. eine Vorderansicht eines herkömmlichen CC-Reflektors 10 dar.
  • Einige herkömmliche CC-Retroreflektoren verwenden das Prinzip der inneren Totalreflexion (TIR) für ihre Funktionsweise. Die Verwendung der TIR schränkt die annehmbaren Einfallswinkel für den CC-Reflektor ein. Die Verwendung der TIR verändert außerdem die Phasendifferenz zwischen der S- und der P-Komponente, sodass das Licht, das den CC-Retroreflektor verlässt, einen unterschiedlichen Polarisationszustand, sowohl in Bezug auf die Ausrichtung als auch Elliptizität, als das Licht aufweist, das in den CC-Retroreflektor gelangt. Experimente haben gezeigt, dass in festen BK-7-CC-Retroreflektoren unter Verwendung der TIR (ohne jegliche Beschichtung) einfallendes linear polarisiertes Licht etwa 8,4 Grad einer relativen Drehung eines Azimutwinkels und etwa 11 Grad einer Elliptizität zeigt. Azimut ist definiert als der Winkel zwischen der Hauptachse der Polarisationsellipse zu der horizontalen oder vertikalen Referenzachse und der Tangens einer Elliptizität ist definiert als das Verhältnis von Neben- zu Hauptachse der Polarisationsellipse.
  • Die Begrenzung des Einfallswinkels kann zu Kosten einer Reduzierung der Reflektivwirksamkeit beseitigt werden, indem eine reflektierende Beschichtung auf die Rückreflexionsoberflächen aufgebracht wird (z. B. Flächen 1, 2 und 3). So werden bei einigen herkömmlichen CC-Retroreflektoren die Rückreflexionsoberflächen mit Silber beschichtet und dann mit Farbe, um eine Oxidation des Silbers zu verhindern. Trotzdem bewirkt die Verwendung der reflektierenden Beschichtung, dass das Licht, das den CC-Retroreflektor verlässt, einen unterschiedlichen Polarisationszustand aufweist als das Licht, das in den CC-Retroreflektor gelangt. Experimente haben gezeigt, dass in festen BK-7-CC-Retroreflektoren mit silberbeschichteten Rückreflexionsoberflächen einfallendes linear polarisiertes Licht etwa 6,0 Grad einer relativen Drehung eines Azimutwinkels und etwa 1,0 Grad einer Elliptizität aufweist. Außerdem weiß man, dass die zur Beschichtung des Silbers verwendete Farbe in bestimmten Umgebungen entgast und die umgebenden Komponenten verunreinigt.
  • 2 stellt ein herkömmliches Planspiegel-Interferometersystem 20 dar. Ein Laserkopf 22 erzeugt einen kohärenten, kollimierten Lichtstrahl, der aus zwei orthogonal polarisierten Frequenzkomponenten besteht. Eine Frequenzkomponente fA (z. B. ein Messstrahl, der eine P-Polarisation aufweist) gelangt in den Messweg des Interferometers, während die andere Frequenzkomponente fB (z. B. ein Referenzstrahl, der eine S-Polarisation aufweist) in den Referenzweg des Interferometers gelangt.
  • In dem Messweg überträgt ein polarisierender Strahlteiler 24 die Frequenzkomponente fA zu einem Messplanspiegel 26, der an einer sich bewegenden Stufe angebracht ist. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 28 hindurch läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 zu einem CC- Retroreflektor 10 reflektiert. Der Retroreflektor 10 leitet die Frequenzkomponente fA wieder an den polarisierenden Strahlteiler 24, der wieder die Frequenzkomponente fA zu dem Messspiegel 26 reflektiert. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 28 hindurch läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 auf einen Empfänger 34 übertragen bzw. durchgelassen.
  • In dem Referenzweg reflektiert der polarisierende Strahlteiler 24 die Frequenzkomponente fB zu einem Referenzplanspiegel 30. Da die Frequenzkomponente fB durch eine Viertelwellenplatte 32 hindurch läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fB wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 zu dem CC-Retroreflektor 10 übertragen. Der CC-Retroreflektor 10 leitet die Frequenzkomponente fB durch den Strahlteiler 24 zu dem Referenzspiegel 30. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fB durch die Viertelwellenplatte 32 hindurch läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fB wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 koaxial zu der Frequenzkomponente fA auf den Empfänger 34 reflektiert.
  • Die Bedeutung eines Beibehaltens der Polarisationszustände durch den CC-Retroreflektor 10 ist in 2 zu sehen. Wenn der CC-Retroreflektor 10 die Ausrichtungen der Frequenzkomponenten fA und fB verändert, würden Teile der Frequenzkomponenten fA und fB durch den polarisierenden Strahlteiler 24 entweichen, was einen Rückgang der Genauigkeit der Entfernungsmessungen bewirken kann.
  • Ein Dokument von Paul Mauer offenbart, dass ein dreischichtiger phasenkompensierender Filmstapel an den Rückreflexionsoberflächen eines CC-Retroreflektors gebildet werden kann, um die Phasenverschiebung auf Grund einer TIR zu kompensieren. Siehe „Phase Compensation of Internal Reflecti on” (Phasenkompensation einer Innenreflexion) von Paul Mauer, J. Opt. Soc. Am. 56, 1219 (1966). Das Dokument gibt jedoch an, dass, obwohl die Elliptizität des Lichtes bewahrt wird, die Ausrichtung des Lichts verändert wird. Dort heißt es: „Although a coating of this type compensates Phase shift an total internal reflection, there remains, in general, a rotation of the plane of polarization when light is returned from a Phase-compensated corner cube” (Obwohl eine Beschichtung dieses Typs eine Phasenverschiebung auf die innere Totalreflexion kompensiert, bleibt im Allgemeinen eine Drehung der Ebene einer Polarisation, wenn Licht von einer phasenkompensierten Würfelecke zurückgegeben wird), Id. auf 1221. In Bezug auf dieses Dokument wird einem Fachmann auf diesem Gebiet die Verwendung der phasenkompensierten Würfelecke in einem Interferometersystem abgeraten, da das Dokument angibt, dass die Polarisationsausrichtung durch die phasenkompensierte Würfelecke verändert wird. Wie oben beschrieben wurde, weiß man, dass eine Veränderung der Polarisationsausrichtung die Genauigkeit des Interferometriesystems vermindert.
  • In einer Serie von Vortragsnotizen für eine Erweiterungsklasse der UCLA nennt Philip Baumeister das Dokument von Mauer zum Beschreiben der Verwendung eines dreischichtigen Filmstapels zur Reduzierung der Differenzialphasenverschiebung nach einer Reflexion. Siehe „Optical Coating Technologies” (optische Beschichtungstechnologien) von Philip Baumeister, UCLA Extension (1998). In den 1 bis 122 dieser Vortragsanmerkungen zeigt Baumeister eine Differenzialphasenverschiebung von etwa 0 Grad für einen normalen Einfallswinkel, wenn der dreischichtige Filmstapel auf die drei Rückreflexionsoberflächen der Würfelecke angewendet wird. Ein Fachmann auf diesem Gebiet würde, wenn er dieses Dokument liest, auch das oben beschriebene Dokument von Mauer lesen. So würde einem Fachmann aus den gleichen Gründen, die oben beschrieben sind, davon abgeraten werden, die phasenkompensierte Würfelecke in einem Interferometersystem zu verwenden, da das Dokument von Mauer angibt, dass die Polarisationsausrichtung durch die phasenkompensierte Würfelecke verändert wird.
  • So wird ein CC-Retroreflektor benötigt, der die relative Polarisationsdrehung, Elliptizität, Reflexionseffizienz und Verunreinigungsprobleme eines herkömmlichen CC-Retroreflektors angeht.
  • Die US 3,563,633 A und die US 2003/0223,080 A1 beschreiben Retroreflektor, bei denen alle Rückreflexionsoberflächen mit einem phasenkompensierenden Filmstapel beschichtet sind.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Retroreflektor mit phasenkompensierender Würfelecke zu schaffen, bei dem auf einfache Art und mit reduziertem Aufwand eine Polarisationsausrichtung des einfallenden Lichtes bewahrt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Retroreflektor gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein optisches System sowie Interferometriesysteme, die das erfindungsgemäße Retroreflektor mit phasenkompensierender Würfelecke umfassen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Retroreflektor mit phasenkompensierender Würfelecke drei Rückreflexionsoberflächen. Die erste und die dritte Rückreflexionsoberfläche sind mit einem phasenkompensierenden Filmstapel beschichtet, der eine 2nπ-Phasendifferenz nach einer Reflexion induziert, wobei n eine Ganzzahl einschließlich 0 ist. Derart beschichtet bewahrt die phasenkompensierende Würfelecke die Polarisationsausrichtung und Elliptizität des einfallenden Lichts.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Interferometersystem eine phasenkompensierende Würfelecke. Die phasenkompensierende Würfelecke richtet Licht zu und von anderen optischen Elementen, einschließlich polarisierenden Strahlteilern, Spiegeln und Viertelwellenplatten.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1A und 1B eine Seiten- bzw. eine Vorderansicht eines herkömmlichen Würfeleckenreflektors;
  • 2 ein herkömmliches Planspiegel-Interferometersystem;
  • 3–8 die Herleitung der Polarisationsausrichtung und Elliptizität mit einer unbeschichteten herkömmlichen Würfelecke bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 9–12 die Herleitung der Polarisationsausrichtung und Elliptizität mit einer phasenkompensierten Würfelecke, die eine 0-Grad-Phasendifferenz aufweist, bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 13–16A die Herleitung der Polarisationsausrichtung und der Elliptizität mit einer phasenkompensierten Würfelecke, die eine 180-Grad-Phasendifferenz aufweist, bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 16B und 16C die reflektierte Phase von phasenkompensierten Würfelecken, die eine 0-Grad-Phasendifferenz aufweisen, bei Ausführungsbeispielen der Erfindung;
  • 17A ein Planspiegel-Interferometersystem bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 17B und 17C Interferometersysteme bei Ausführungsbeispielen der Erfindung;
  • 18A, 18B und 18C ein Differenzialinterferometersystem bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 19 ein Einzelstrahl-Interferometersystem bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 20A, 20B und 20C ein Interferometersystem mit hoher Auflösung bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 21 ein lineares Interferometersystem bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine dielektrische Mehrschicht-Dünnfilmbeschichtung auf allen Reflexionsoberflächen oder nur der ersten und der dritten Reflexionsoberfläche einer festen BK-7-Würfelecke (BK-7 Cube Corner) aufgebracht. Der Dünnfilmstapel ist insbesondere entworfen, um nach einer Reflexion den Azimut- und den Elliptizitätswinkel der einfallenden Polarisation beizubehalten. Die Dünnfilmbeschichtung reduziert eine Polarisationsdrehung von etwa 6 Grad (für eine silberbeschichtete Würfelecke) auf etwa 0,5 Grad und eine Elliptizität von etwa 1,0 Grad auf etwa 0,5 Grad für einen linearen Polarisationszustand. Zusätzlich beträgt, da alle Reflexionen mit innerer Totalreflexion (TIR) erzielt werden, die Netto-Bestrahlungseffizienz nahezu 100%. Ferner werden einer Entgasung zugeordnete Probleme gelindert, da die Rückreflexionsoberflächen der Würfelecke nicht gestrichen werden müssen, da die dielektrischen Materialien inert sind.
  • Einführung
  • Reflexionsvorgänge im Allgemeinen induzieren eine Veränderung des Polarisationszustands von Licht. Polarisationszustände verändern sich bei einer Reflexion, da Komponenten eines elektrischen Feldes einer relativen Phasenverzögerung und/oder Koordinatenumwandlung unterzogen werden. Das Ausmaß der Veränderung hängt von dem Einfallswinkel und der Polarisation sowie von den optischen Eigenschaften der Oberfläche ab.
  • Die Polarisationseffekte, die einer inneren Totalreflexion (TIR in festen Würfelecken zugeordnet sind, sollen hierin betrachtet werden. Unter Verwendung einer Stokes-Parameterdarstellung wird ein numerisches Modell erzeugt, um Vorhersagen zu treffen und Weisen zur Bewahrung von Elliptizität und Azimutwinkel der anfänglichen Polarisation zu entwickeln.
  • Unbeschichtete TIR-Würfelecke
  • Für eine unbeschichtete Würfelecke ist jede Reflexion eine TIR mit einer Phasenverzögerung Δ von 45,2 Grad zwischen dem S- und P-Polarisationszustand. Für einen einfallenden S-polarisierten Strahl, der sich in der negativen z-Richtung in die Fläche 1 ausbreitet, wobei eine Fläche kantensenkrecht zu der Horizontalebene gefaltet ist, wie in 3 gezeigt ist, wird der Strahl drei Reflexionen unterzogen und tritt schließlich aus der Fläche 3 aus und breitet sich in der positiven z-Richtung aus. Für die erste Reflexion auf der Fläche 1 ist der Einheitsnormalvektor für die Einfallsebene durch folgende Gleichung gegeben: N1 = 0,500i + 0,866j + 0,000k (0.1)wobei i, j und k Einheitsvektoren in dem kartesischen Laborsystem aus 3 sind. In einem kartesischen Koordinatensystem, das durch N1 definiert ist, bildet die S-Polarisation einen Winkel von –30 Grad mit der y-Achse dieses Systems, wie in 4 gezeigt ist. Der Azimut-Winkel ist negativ, da er entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung von der y-Achse gemessen wird. Bei diesem gedrehten System ist die y-Achse senkrecht, während die x- und die z-Achse in einer Einfallsebene der Fläche 1 liegen. Der Einfallseinheitsgrößenpolarisationsvektor bei diesem System wird durch seine Komponenten a1 und a2 dargestellt. Die Werte für die Komponenten a1 und a2 sind wie folgt: a1 = –0,500 (1) a2 = 0,866 (2)
  • Mit diesen Werten der Komponenten a1, a2 und dem Azimut ψ (= ψ0) = –30 Grad in dem Koordinatensystem der Fläche 1 und in den Strahl hineinschauend, wie in 4 gezeigt ist, ist es möglich, Gleichung II.12 des Anhangs II zu verwenden, um die Phasendifferenz δ zwischen Komponenten a1 und a2 des Eingangsstrahls wie folgt zu berechnen: (a21 – a22 )tan2ψ = 2a1a2cosδ (II.12)
  • Fortan sind alle Bezugsnamen auf Koordinatensysteme aus der Sichtweise eines Hineinschauens in einen Strahl. Es ist wichtig, dass in der Gleichung II.12 der Azimutwinkel ψ von der y-Achse gemessen wird. Dies gilt nur, wenn |a2| > |a1| gilt. Durch ein Auflösen nach der Phasendifferenz δ wird Folgendes bestimmt: δ = δ0 = 180° (2.1)
  • Dieser Wert für die Phasendifferenz δ0 wird dann zu der relativen Phasenverzögerung Δ hinzu addiert, die für eine unbeschichtete TIR-Reflexion bei einem Einfall von 54,7 Grad 45,2 Grad ist, um die Berechnung von Elliptizität χ1 und Azimutwinkel ψ1 des reflektierten Strahls von der Fläche 1 wie folgt zu ermöglichen: δ1 = Δ + δ0 = 225,2° (2.2) tanα1 = a2/a1 = –1,732 (2.3)
  • Die Phasendifferenz δ1 ist eine relative Post-Reflexions-Phasenverzögerung zwischen den Komponenten a1 und a2. Zusätzlich gilt tanα1 = tanα0, da die Reflexion eine TIR ist. Die Berechnung für den Azimutwinkel ψ1 fährt mit der erneuten Anwendung der Gleichung II.12 unter Verwendung des obigen Werts für die Phasendifferenz δ1 wie folgt fort: tan2ψ1 = 2tanα1cosδ1(1 – tan2α1) (3)ψ1 = –25,3°
  • Als nächstes wird unter Verwendung des Stokes-Parameters S3 aus der Gleichung III.15 im Anhang III die Elliptizität χ1 wie folgt berechnet: S3 = sin2χ = {2tanα/(1 + tan2α)}sinδ (4) χ1 = sin–1[{2tanα1/(1 + tan2α1)}sinδ1}/2 (5)χ1 = 18,96°
  • In Gleichung 5 ist der Tangens des Elliptizitätswinkels χ1 das Verhältnis der Neben- zu der Hauptachse der elliptischen Polarisation. Siehe Gleichung III.0.b im Anhang III. 5 stellt den reflektierten Polarisationszustand relativ zu der Einfallsebene der Fläche 1 dar.
  • Wie dies der Fall für den Einfallsstrahl war, ist der Azimutwinkel ψ1 negativ in Bezug auf die Einfallsebene für die Fläche 1. Der nächste Schritt besteht darin, einen Azimutwinkel ψ1 relativ zu der Einfallsebene der Fläche 2 zu berechnen (der Elliptizitätswinkel χ1 bleibt bei der Drehung des Koordinatensystems unverändert). Dies ist nötig, da die reflektierte Polarisation von der Fläche 2 relativ zu der Ebene dieser Fläche gemacht werden muss. Um die Koordinatenumwandlung von Fläche 1 zu Fläche 2 durchzuführen, ist es notwendig, zuerst den Einheitsnormalenvektor für die Einfallsebene der Fläche 2 zu kennen. Der Einheitsnormalenvektor für die Einfallsebene der Fläche 2 beträgt: N2 = 0,000i + 0,577j + 0,816k (5.1)
  • Dann wird unter Verwendung des Punktprodukts von Normalenvektoren N1 und N2 der Winkel ϕ12 zwischen Ebenen für die Flächen 1 und 2 folgendermaßen angegeben: φ12 = 60° (5.2)
  • 6 stellt die relative Ausrichtung der beiden Referenzsysteme dar, wobei y1 , x1 und y2, x2 Koordinatensysteme für die Fläche 1 bzw. 2 sind. Es geht aus 6 hervor, dass der Azimutwinkel ψ12 des elliptisch polarisierten Zustands in Bezug auf die y2-Achse folgendermaßen gegeben ist: ψ12 = ψ1 + 60 = 60 – 25,3 = 34,7° (5.3)
  • Die Tiefstellung 12 bezieht sich auf den Azimutwinkel relativ zum System 2 für den reflektierten Strahl von der Fläche 1. Wie in 6 gezeigt ist, ist der Azimutwinkel ψ12 eine positive Größe (wohingegen der Azimutwinkel ψ1 negativ war). Sobald der Azimutwinkel ψ12 und der Elliptizitätswinkel χ1 für das y2,x2-System bestimmt sind, werden auch die zugeordneten Komponenten a1 und a2 berechnet. Wie vorher bei der Eingangspolarisation für die erste Reflexion beschrieben wurde, werden neue Werte für die Komponenten a1, a2 und die Phasendifferenz δ12 vor der zweiten Reflexion benötigt. Diese Größen werden aus dem Stokes-Parameter S1 der Gleichung III.13 aus dem Anhang III und der Gleichung II.12 aus dem Anhang II wie folgt bestimmt: S1 = (1 – tan2α)/(1 + tan2α) (6a)
  • Alternativ werden diese Größen aus der genormten Form der Gleichung III.10 aus dem Anhang III wie folgt bestimmt: S1 = cos2χcos2ψ (6b)
  • In Gleichung 6b wird der Azimutwinkel ψ immer von der x-Achse gemessen. Deshalb ist sein Wert gleich: ψ = 90 – ψ12 (6.1)
  • Ein Auflösen der Gleichung 6a nach tanα und ein Kombinieren mit der Gleichung 6b ergibt: tanα12 = {(1 – cos2χ1cos2ψ)/(1 + cos2χ1cos2ψ)}1/2 = 1,331 (7)
  • Aus der Gleichung II.12 ergibt sich: cosδ12 = {(1 – tan2α12)/tanα12}tan2ψ12/2 (8)δ12 = 140,2°
  • Als ein Ergebnis eines Messens des Azimuts aus dem System 2 (angegeben durch den Azimutwinkel ψ12) werden neue Werte für tanα und δ zugewiesen (siehe Gleichungen 7 und 8). So sind tanα und δ inhärent abhängig von dem Referenzsystem, in dem der Azimutwinkel ψ gemessen wird. Für eine Reflexion 2 von der unbeschichteten Fläche 2 beträgt die relative Phasenverzögerung Δ auf tanα12 (oder äquivalent auf die Komponenten a1 und a2) wieder 45,2 Grad. Daraus folgt, dass die Phasendifferenz δ2 folgendermaßen ist: δ2 = Δ + δ12 = 275° (8.1)
  • Unter Verwendung von Berechnungsverfahren, die früher für die Reflexion 1 entwickelt wurden, und unter Anwendung der Gleichungen 3 und 5 für den Azimutwinkel ψ2 bzw. den Elliptizitätswinkel χ2 wird Folgendes bestimmt: tan2ψ2 = 2tanα2cosδ2/(1 – tan2α2) (8.2)ψ2 = 36,9° χ2 = sin–1[{2tanα2/(1 + tan2α2)}sinδ2]/2 = –2,593° (8.3)
  • Es wird angemerkt, dass für eine TIR-Reflexion tanα2 = tanα12 gilt.
  • Der Azimutwinkel ψ23 in Bezug auf die Fläche 3 wird als nächstes dadurch gefunden, dass angemerkt wird, dass das y2,x2- und das y3,x3-System relativ um 60 Grad gedreht werden, wie in 7 gezeigt ist. Dies wird dadurch bestimmt, dass man weiß, dass der Einheitsnormalenvektor für die Einfallsebene der Fläche 3 folgendermaßen ist N3 = 0,500i + 0,866j + 0,000k (8.4)
  • So ergibt das Punktprodukt der Normalen N2 und N3, dass der Winkel zwischen der x2- und der x3-Achse 60 Grad beträgt. Zusätzlich liegen die x2- und die x3-Achse in der Einfallsebene für die Flächen 2 bzw. 3, was analog zu der Tatsache ist, dass die vorherige x1- und x2-Achse in den Einfallsebenen für die Flächen 1 und 2 lagen. In diesem Fall jedoch wird der Azimutwinkel ψ23 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn von der y3-Achse gedreht und deshalb wird wie folgt eine negative Zahl berechnet: ψ23 = ψ2 – 60 = –23,1° (8.5)
  • Ferner ist tanα23 auch negativ und wird wie folgt unter Verwendung der Gleichung 7 berechnet: ψ = 90 – ψ23 (8.6) tanα23 = {(1 – cos2χ2cos2ψ)/(1 + cos2χ2cos2ψ)}1/2 (8.7)tanα23 = –2,33
  • Unter Verwendung der Gleichung 8 ergibt sich: cosδ23 = {(1 – tan2α23)/tanα23}tan2ψ23/2 (8.8)δ23 = 172,9°
  • Für die Reflexion von der Fläche 3 werden tanα23 und δ23 aus der Reflexion 2 als Eingaben verwendet, um die letztendliche Elliptizität und den letztendlichen Azimutwinkel zu bestimmen. Unter Verwendung von Berechnungsverfahren, die für die Reflexion 1 und 2 dargestellt wurden, wird Folgendes bestimmt: δ3 = Δ + δ23 = 218,1° (8.9)wobei Δ = 45,2 Grad und tanα3 = tanα23. Dann ergibt sich aus den Gleichungen 3 und 5 Folgendes: tan2ψ3 = 2tanα3cosδ3(1 – tan2α3) (8.10)ψ3 = 19,8° χ3 = sin–1[{2tanα3/(1 + tan2α3)}sinδ3]/2 (8.11)χ3 = 13,3°
  • Dann folgt ein Umwandeln des Azimutwinkels in ein Laborsystem, wie in 8 gezeigt ist: ψlab = 30 + ψ3 = 10,2° (8.12)
  • So hat sich die anfängliche Polarisation nach drei TIR-Reflexionen von ihrem linearen vertikalen Zustand in einen umgewandelt, der sich um 10,2 Grad gedreht hat und eine Elliptizität von 13,3 Grad aufweist. Diese berechneten Werte sind in enger Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen:
    vorhergesehen (Grad) gemessen (Grad)
    Azimut 10,2 8,4
    Elliptizität 13,3 11,0
    Tabelle 1 – Vorausgesagter und gemessener Azimut- und Elliptizitätswinkel
  • Eine ähnliche Berechnung kann auch für P-polarisiertes Licht durchgeführt werden.
  • Phasenkompensierte TIR-Würfelecke
  • Eine Reflexion von einer TIR-Würfelecke mit unbeschichteten Flächen führt zu einer Umwandlung des Eingangspolarisationszustands von einem linearen in einen elliptischen Zustand. Dies ist eine Folge einer Phasenverzögerung ungleich 0, die auf einer unbeschichteten Oberfläche bei dem TIR-Winkel von 54,7 Grad auftritt (dem Einfallswinkel für jede Reflexion in einer Würfelecke). Die Vorstellung einer phasenkompensierten Beschichtung besteht darin, einen Interferenzbeschichtungsstapel auf der TIR-Oberfläche mit bestimmten Phasendicken und Brechungsindizes einzuführen, um so die reflektierte Phasenverzögerung von 45,2 auf 0 oder 180 Grad zu reduzieren.
  • Um eine optische Interferenz innerhalb des Beschichtungsstapels zu erzeugen, müssen Brechungsindizes für Beschich tungsmaterialien auf eine derartige Weise ausgewählt werden, dass die internen Durchlasswinkel kleiner als ihre jeweiligen kritischen Winkel sind. Auf diese Weise beeinflussen die Phasendicken für alle Schichten in dem Stapel die Nettoveränderung der reflektierten Phasen. Mit der Hilfe eines Dünnfilmanalyseprogramms werden verschiedene Beschichtungsstapel entworfen und sind unten untersucht.
  • Fall I: Beschichtungsphasendifferenz beträgt 0 Grad (d. h. Δ = 180 Grad)
  • Bei einem Ausführungsbeispiel induziert der Dünnfilmstapel auf der Würfelecke eine 0-Grad-Phasendifferenz für jede der drei Reflexionen, die bei einer Würfelecke auftreten. Der Ausdruck Phasendifferenz folgt der Übereinkunft, die bei einer Dünnfilmberechnung verwendet wird, wohingegen die Phasenverzögerung Δ der in der Ellipsometrie verwendeten Übereinkunft folgt. Der Entwurf ist in Tabelle 2 gezeigt:
    Schichtnummer Material Index (bei 633 nm) QWOT (nm)
    1 SiO2 1,46 815
    2 TiO2 2,45 1066
    3 SiO2 1,46 1090
    4 TiO2 2,45 1702
    Tabelle 2 – Nullgrad-Phasendifferenz
  • QWOT ist eine optische Dicke gleich 4·N·T, wobei N der Brechungsindex ist und T die physische Dicke ist. Es wird darauf verwiesen, dass der höhere TiO2-Index mit einem Ionen-gestützten Aufbringungsvorgang erzielt wird. Hier ist die Schicht 1 die erste Schicht auf der BK-7-Oberfläche. 9 stellt die Phasenveränderung mit der Beschichtung aus Tabelle 2 dar.
  • Diese Beschichtung kann dann in das Polarisationsmodell eingebaut werden, das für die Analyse der unbeschichteten TIR-Würfelecke entwickelt wird, um den Polarisationszustand zu berechnen, der aus einer phasenkompensierten Würfelecke erzeugt wird. Bevor fortgefahren wird, ist es jedoch wichtig, Vorzeichenübereinkunftsunterschiede zwischen Dünnfilm und Polarisationsanalyse aufzulösen. Bei der Dünnfilmübereinkunft verändern Beschichtungen, die eine Nullgrad-Phasenverschiebung zwischen dem S- und dem P-Polarisationszustand erzeugen, den Sinn der Polarisation nicht. Einfallend rechts zirkular z. B. bleibt nach einer Reflexion rechts zirkular. Das gleiche Phänomen jedoch wird in der Polarisationsanalyse so beschrieben, dass der Sinn der Polarisationsdrehung von rechts nach links zirkular umgedreht wurde. Dies geschieht, da bei der Polarisationsanalyse der Koordinatensysteme immer in den Strahl schauend definiert ist. Deshalb erscheint eine einfallende rechts zirkulare Polarisation (in den Strahl schauend) nach einer Reflexion trotz einer Nullgrad-Reflexionsphasenveränderung als links zirkular, wenn in den Strahl geschaut wird. So scheint es vom Standpunkt der Polarisationsanalyse aus, dass die Beschichtung exakt eine 180-Grad-Phasenverschiebung auf eine Reflexion zwischen S und P induziert und nicht 0 Grad, wie durch die Dünnfilmübereinkunft vorhergesagt wurde. Selbst bei normalem Einfall sagt die Polarisationsanalyse eine Veränderung bei der Händigkeit der Polarisation bei einer Reflexion von rechts nach links oder umgekehrt voraus, wenn physisch keine Phasendifferenz zwischen S und P bei normalem Einfall vorliegt.
  • Mit diesem Wissen wird die TIR-Würfelecke mit phasenkompensierender Beschichtung der Tabelle 2 im Folgenden untersucht.
  • Eingangspolarisation
  • Wie bei dem vorherigen Beispiel einer unbeschichteten Würfelecke ist der Eingangszustand S-polarisiert in Bezug auf ein Laborsystem. So weisen Komponenten a1, a2 und eine Phasendifferenz δ0 die folgenden Werte auf: a1 = –0,500 (8.13) a2 = 0,866 (8.14) δ0 = 180 (8.15)
  • Reflexion 1
  • Für die Reflexion von der Fläche 1 gilt: Δ = 180° (8.16) tanα = –0,866/0,500 = –1,732 (8.17) cos(Δ + δ0) = {(1 – tan2α)/tanα}tan2ψ1/2 (9) sin2χ1 = {2tanα/(1 + tan2α)}sin(Δ + δ0) (10)
  • Unter Auflösung von (9) nach ψ1 und (10) nach χ1 gilt Folgendes: ψ1 = 30° (10.1) χ1 = 0° (10.2)
  • 10 zeigt den reflektierten Polarisationszustand R1 von der Fläche 1. Es lohnt sich in diesem Fall anzumerken, dass R1 entlang der x-Achse des Systems 2 liegt. Dieses wichtige Ergebnis wird später bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet, wo die Phasenkompensationsbeschichtung nur auf zwei Flächen der Würfelecke aufgebracht ist.
  • In Bezug auf das System 2 gilt Folgendes: ψ12 = ψ1 + 60 = 90° (10.3) ψ = 90 – ψ12 (10.4) tanα12 = {(1 – cos2χ1cos2ψ)/(1 + cos2χ1cos2ψ)}1/2 = 0 (11) cosδ12 = {(1 – tan2α12)/tanα12}tan2ψ'12/2 (12) δ12 = 90
  • Es wird angemerkt, dass in der Gleichung 11 tanα12 = 0 gilt, und dass dies |a2| < |a1| impliziert. Deshalb wird der Azimutwinkel ψ'12 in der Gleichung 12 in Bezug auf die x-Achse gemessen oder in diesem Fall auf die x2-Achse. Der Wert für ψ'12 beträgt: ψ'12 = 0° (12.1)
  • Reflexion 2
  • Für die Reflexion 2 ist keine Veränderung bei Elliptizität und Azimutwinkel zu erwarten, da R1 auf der x2-Achse liegt und keine Komponente des Polarisationsvektors auf der y2-Achse vorliegt. Diese Wirkung gilt nur, wenn die Einfallspolarisation zu der Würfelecke (d. h. zu der Fläche 1) S- oder P-polarisiert ist (in Bezug auf das Laborsystem). Für alle anderen Polarisationszustände existiert eine Vektorkomponente entlang der y2-Achse. Δ = 180° (12.2) tanα = tanα12 = 0 (12.3) cos(Δ + δ12) = {(1 – tan2α)/tanα}tan2ψ'2/2 (13) sin2χ2 = {2tanα/(1 + tan2α)}sin(Δ + δ12) (14)
  • Ein Auflösen der Gleichung 13 nach dem Azimutwinkel ψ'2 und der Gleichung 14 nach dem Elliptizitätswinkel χ2 ergibt Folgendes: ψ'2 = 0° (14.1) χ2 = 0° (14.2)
  • Es wird wieder angemerkt, dass tanα12 = 0 gilt. Deshalb wird der Azimut ψ'2 in Bezug auf die x2-Achse gemessen.
  • In Bezug auf das System 3 bildet der Polarisationsvektor R2 einen Winkel, wie in 11 gezeigt ist: ψ23 = ψ'2 + 30 = 30° (14.3)
  • Bei einer Verwendung des S1-Stokes-Parameters in den Gleichungen 6a und 6b darf nicht vergessen werden anzumerken, dass der Azimutwinkel bei diesen Gleichungen von der x-Achse gemessen wird. Dies bedeutet: ψ = 90 – ψ23 = 60° (14.4) tanα23 = {(1 – cos2χ2cos2ψ)/(1 + cos2χ2cos2ψ)}1/2 = 1,732 (14.5) cosδ23 = {(1 – tan2α23)/tanα23}tan2ψ23/2 (14.6)δ23 = 180°
  • Reflexion 3
  • Für die Reflexion 3 gilt: Δ = 180° (14.7) tanα = tanα23 = 1,732 (14.8) cos(Δ + δ23) = {(1 – tan2α)/tanα}tan2ψ3/2 (15) sin2χ3 = {2tanα/(1 + tan2α)}sin(Δ + δ23) (16)
  • Ein Auflösen der Gleichung 15 nach dem Azimutwinkel ψ3 und der Gleichung 16 nach dem Elliptizitätswinkel χ3 ergibt: ψ3 = –30° (16.1) χ3 = 0° (16.2)
  • Der Azimutwinkel relativ zu dem Laborsystem ist folgendermaßen gegeben: ψlab = 30 + ψ3 = 0° (16.3)
  • Wenn der Azimutwinkel ψlab = 0 und die Elliptizität χ3 = 0 betragen, bewahrt die Würfelecke mit drei TIR-Beschichtungen den Zustand einer linearen und vertikalen Eingangspolarisation.
  • Fall II: Nur die Flächen 1 und 3 sind beschichtet
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind nur die Flächen 1 und 3 mit der Beschichtung aus Tabelle 2 beschichtet. Wenn die gleiche S-Polarisation als Eingabe verwendet wird, sind die Berechnungen der Elliptizität χ1 und des Azimutwinkels ψ1 bis zu der Reflexion 2 die gleichen wie bei dem Fall I. Deshalb werden hier die Ergebnisse von Fall I für die Reflexion 1 verwendet.
  • Reflexion 2
  • Wie bei der Reflexion 1 im Fall I beschrieben wurde, liegt die reflektierte Polarisation R1 von der Fläche 1 in der Einfallsebene der Fläche 2, wie in 10 gezeigt ist. So liegt unabhängig von der Menge einer Phasenverschiebung, die von der Fläche 2 auftritt, der reflektierte Zustand R2 immer in dieser Einfallsebene (d. h. es liegt keine Veränderung bei Azimutwinkel oder Elliptizität vor). Deshalb hätte die Fläche 2 in dem Fall I unbeschichtet bleiben können und das gleiche Endergebnis wäre erzielt worden. Dieses Ergebnis gilt jedoch nur für lineare S- oder P-Eingangspolarisationszustände. Δ = 45,2° (für unbeschichtete Oberfläche) (16.4) δ12 = 90 (16.5) tanα = tanα12 = 0 (16.6) cos(Δ + δ12) = {(1 – tan2α)/tanα}tan2ψ'2/2 (17) sin2χ2 = {2tanα/(1 + tan2α)}sin(Δ + δ12) (18)
  • Ein Auflösen der Gleichung 17 nach dem Azimutwinkel ψ'2 und der Gleichung 18 nach dem Elliptizitätswinkel χ2 ergibt: ψ'2 = 0° (18.1) χ2 = 0° (18.2)
  • In Bezug auf das System 3, wie in 11 gezeigt ist, gilt bei dem reflektierten Zustand R2 Folgendes: ψ23 = ψ'2 + 30 = 30° (18.3)
  • Da diese Werte für den Azimutwinkel ψ'2, den Elliptizitätswinkel χ2 und den Azimutwinkel ψ23 identisch zu entsprechenden Werten der Reflexion 2 im Fall I sind, sind auch die gleichen Ergebnisse für die Reflexion 3 dieses Falls wie bei dem Fall I zu erwarten. Vom Standpunkt vertikaler linearer oder horizontaler linearer Eingangszustände aus erzeugen die beiden Fälle (sowohl Fall I als auch II) die gleichen Ergebnisse. Die gleichen Ergebnisse können jedoch nicht für zirkular polarisierte Eingangszustände erzielt werden, wenn nur die erste und die dritte Fläche beschichtet sind.
  • Fall III: Beschichtungsphasendifferenz beträgt 180 Grad (d. h. Δ = 0 Grad)
  • Bei einem Ausführungsbeispiel induziert der Dünnfilmstapel an der Würfelecke eine 180-Grad-Phasendifferenz bei einer Reflexion. Der Beschichtungsentwurf ist in Tabelle 3 gezeigt.
    Schichtnummer Material Index (bei 633 nm) QWOT (nm)
    1 TiO2 2,45 1316
    2 SiO2 1,46 1279
    3 TiO2 2,45 2595
    Tabelle 3 – 180-Grad-Phasendifferenz
  • Hier ist die Schicht 1 die erste Schicht auf der BK-7-Oberfläche. 13 stellt die Phasenveränderung mit der Beschichtung aus Tabelle 3 dar.
  • Mit der 180-Grad-Phasendifferenzbeschichtung auf allen drei Flächen wird der Ausgangspolarisationszustand aus einer Würfelecke nun berechnet.
  • Eingangspolarisation
  • Der Eingangszustand ist S-polarisiert in Bezug auf das Laborsystem. a1 = –0,500 (18.4) a2 = 0,866 (18.5) δ0 = 180° (18.6)
  • Reflexion 1
  • Für die Reflexion 1 gilt: Δ = 0° (18.7) tanα = –0,866/0,500 = –1,732 (18.8) cos(Δ + δ0) = {(1 – tan2α)/tanα}tan2ψ1/2 (19) sin2χ1 = {2tanα/(1 + tan2α)}sin(Δ + δ0) (20)
  • Ein Auflösen der Gleichung 19 nach dem Azimutwinkel ψ1 und der Gleichung 20 nach dem Elliptizitätswinkel χ1 ergibt: ψ1 = –30° (20.1) χ1 = 0° (20.2)
  • 14 zeigt, dass die reflektierte R1 kolinear zu dem Eingangszustand ist. Die scheinbare Größendifferenz zwischen S und R1 in 14 soll nur der Klarheit dienen, da für eine TIR die reflektierte Amplitude gleich der bei dem Einfall ist.
  • In Bezug auf das System 2 gilt: ψ12 = ψ1 + 60 = 30° (20.3) ψ = 90 – ψ12 (20.4) tanα12 = {(1 – cos2χ1cos2ψ)/(1 + cos2χ1cos2ψ)}1/2 = 1,732 (20.5) cosδ12 = {(1 – tan2α12)/tanα12}tan2ψ12/2 (20.6) δ12 = 180° (20.7)
  • Reflexion 2
  • Für die Reflexion 2 gilt: Δ = 0° (20.8) tanα = tanα12 = 1,732 (20.9) cos(Δ + δ12) = {(1 – tan2α)/tanα}tan2ψ2/2 (21) sin2χ2 = {2tanα/(1 + tan2α)}sin(Δ + δ12) (22)
  • Ein Auflösen der Gleichung 21 nach dem Azimutwinkel ψ2 und der Gleichung 22 nach dem Elliptizitätswinkel χ2 ergibt: ψ2 = –30° (22.1) χ2 = 0° (22.2)
  • Der Winkel, den R2 relativ zu der y3-Achse bildet, ist in 5 gezeigt. Dieser Winkel ist der folgende: ψ23 = ψ2 – 60 = –30° (22.3) ψ = 90 – ψ23 (22.4) tanα23 = {(1 – cos2χ2cos2ψ)/(1 + cos2χ2cos2ψ)}1/2 = –1,732 (22.5) cosδ23 = {(1 – tan2α23)/tanα23}tan2ψ23/2 (22.6)δ23 = 180°
  • Reflexion 3
  • Für die Reflexion 3 gilt: Δ = 0° (22.7) tanα = tanα23 = –1,732 (22.8) cos(Δ + δ23) = {(1 – tan2α)/tanα}tan2ψ3/2 (23) sin2χ3 = {2tanα/(1 + tan2α)}sin(Δ + δ23) (24)
  • Ein Auflösen der Gleichung 23 nach dem Azimutwinkel ψ3 und der Gleichung 24 nach dem Elliptizitätswinkel χ3 ergibt: ψ3 = –30° (24.1) χ3 = 0° (24.2)
  • Wie in 16A gezeigt ist, ist der Azimutwinkel relativ zu dem Laborsystem folgendermaßen gegeben: ψlab = 30 + ψ3 = 0° (24.3)
  • Dies ist das exakte Ergebnis, das im Fall I erhalten wurde, bei dem alle Seiten mit einer Nullgrad-Phasendifferenzbeschichtung (in Tabelle 2) beschichtet waren. Deshalb erzeugen die Fälle I, II und III alle das gleiche Ergebnis für linear polarisierte Eingangszustände.
  • Fall IV: Zusätzliche Entwürfe eines phasenkompensierenden Filmstapels
  • Bei einem Ausführungsbeispiel induziert der Dünnfilmstapel bei der Würfelecke eine Nullgrad-Phasendifferenz bei einer Reflexion (d. h. Δ = 180 Grad). Der Beschichtungsentwurf ist in Tabelle 4 gezeigt. 16B stellt die Phasenveränderung bei der Beschichtung aus Tabelle 4 dar.
    Schichtnummer Material Index (bei 633 nm) QWOT (nm)
    1 MgF2 1,38 715
    2 TiO2 2,45 1903
    Tabelle 4 – Nullgrad-Phasendifferenz
  • Hier ist die Schicht 1 die erste Schicht auf der BK-7-Oberfläche.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel induziert der Dünnfilmstapel bei der Würfelecke eine Nullgrad-Phasendifferenz bei einer Reflexion. Der Beschichtungsentwurf ist in Tabelle 5 gezeigt. Es wird angemerkt, dass der niedrigere TiO2- Index ein Ergebnis eines Aufbringungsverfahrens ohne Ionenunterstützung ist. 16C stellt die Phasenveränderung mit der Beschichtung aus Tabelle 5 dar.
    Schichtnummer Material Index (bei 633 nm) QWOT (nm)
    1 TiO2 2,30 262,5
    2 SiO2 1,45 346,5
    3 TiO2 2,30 1018,5
    4 SiO2 1,45 462
    5 TiO2 2,30 850,5
    Tabelle 5 – Nullgrad-Phasendifferenz
  • Hier ist die Schicht 1 die erste Schicht auf der BK-7-Oberfläche.
  • Für linear polarisierte Eingangszustände würden die Beschichtungsentwürfe der Tabellen 4 und 5 das erwünschte Ergebnis erzeugen, wenn alle drei Flächen oder nur die erste und die dritte Fläche beschichtet sind. Für zirkular polarisierte Eingangszustände würden die Beschichtungsentwürfe der Tabellen 4 und 5 das erwünschte Ergebnis erzeugen, wenn alle drei Flächen beschichtet sind.
  • Anwendung auf Interferometriesysteme
  • Planspiegel-Interferometer
  • 17A stellt ein Planspiegel-Interferometersystem 100 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Das System 100 ähnelt dem System 20 aus 2 mit der Ausnahme, dass die herkömmliche Würfelecke 10 durch einen CC-Retroreflektor 102 ersetzt wurde, der phasenkompensierte Interferenzfilmstapel 104 aufweist. Abhängig von dem Ausführungsbeispiel kann der Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 102 jeder der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der auf allen drei Reflexionsflächen oder nur der ersten und der dritten Reflexionsfläche aufgebracht ist, wie oben beschrieben wurde. Da der CC-Retroreflektor 102 nur linear polarisierte Eingangszustände handhabt, kann jeder Filmstapel, der eine nπ Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, verwendet werden (z. B. 0 Grad Phasendifferenz und Δ = 180 Grad und 180-Grad-Phasendifferenz und Δ = 0 Grad), wenn alle drei Flächen beschichtet sind. Ein Filmstapel, der eine 2nπ Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, kann verwendet werden, wenn alle drei Flächen oder nur die erste und die dritte Reflexionsfläche beschichtet sind. Jedes Mal, wenn nπ und 2 nπ erwähnt werden, ist n eine Ganzzahl einschließlich 0.
  • Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann ein 45-Grad-Spiegel in dem Referenzweg platziert sein, sodass ein Referenzspiegel 30 parallel zu einem Messspiegel 26 ist. Der 45-Grad-Spiegel wäre zwischen einem polarisierenden Strahlteiler 24 und einer Viertelwellenplatte 32 eingefügt. Der Referenzspiegel 30 kann an einer sich bewegenden Komponente angebracht sein, um eine Differenzialmessung relativ zu dem Messspiegel 26 bereitzustellen.
  • 17B stellt ein Interferometersystem 120 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Das System 120 ähnelt dem System 100 aus 17A mit der Ausnahme, dass der Messspiegel 26 durch einen Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 122 ersetzt wurde. Der Messweg hat sich wie folgt verändert.
  • In dem Messweg überträgt der polarisierende Strahlteiler 24 eine Frequenzkomponente fA zu der phasenkompensierten Würfelecke 122, die an einer sich bewegenden Stufe angebracht ist. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 28 hindurch läuft, wird die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkompo nente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 102 reflektiert. Es wird darauf verwiesen, dass die Komponente fA nach einem Durchlaufen der Viertelwellenplatte 28 zirkular polarisiert ist, wenn sie auf den CC-Retroreflektor 122 auftrifft.
  • Der CC-Retroreflektor 102 leitet die Frequenzkomponente fA wieder an den polarisierenden Strahlteiler 24, der wieder die Frequenzkomponente fA zu dem CC-Retroreflektor 122 reflektiert. Wieder wird, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 28 hindurch läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 auf einen Empfänger 34 übertragen. Es wird wieder angemerkt, dass die Komponenten fA nach einem Durchlaufen der Viertelwellenplatte 28 zirkular polarisiert ist, wenn sie auf den CC-Retroreflektor 122 einfällt.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel kann der CC-Retroreflektor 122 jeder der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der eine 2nπ Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, und der auf allen drei Reflexionsoberflächen aufgebracht ist, wie oben beschrieben wurde (z. B. 0 Grad Phasendifferenz und Δ = 180 Grad). Dies ist so, da der CC-Retroreflektor 142 rechts zirkular polarisiertes Licht als links zirkular polarisiertes Licht (oder umgekehrt) zurückgeben muss, sodass der polarisierende Strahlteiler 24 nach einem Durchlaufen der Viertelwellenplatte 28 das Licht auf den korrekten Weg sendet. Die Händigkeit der Polarisation ist mit dem Strahl, der in Richtung des Beobachters läuft, definiert.
  • 17C stellt ein Interferometersystem 140 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Das System 140 ähnelt dem System 120 aus 17B mit der Ausnahme, dass der CC-Retroreflektor 122 durch Phasenkompensations-CC-Retroreflektoren 142 und 144 ersetzt wurde. Der Messweg hat sich wie folgt verändert.
  • Der polarisierende Strahlteiler 24 überträgt die Frequenzkomponente fA zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 142, der an einer sich bewegenden Stufe angebracht ist. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 28 hindurch läuft, wird die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 102 reflektiert. Es wird angemerkt, dass die Komponente fA nach einem Durchlaufen der Viertelwellenplatte 28 zirkular polarisiert ist, wenn sie auf den CC-Retroreflektor 142 einfällt.
  • Der CC-Retroreflektor 102 leitet die Frequenzkomponente fA wieder zu dem polarisierenden Strahlteiler 24, der die Frequenzkomponente fA zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 144 reflektiert. Wieder wird, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 28 hindurch läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 24 auf einen Empfänger 34 übertragen. Es wird angemerkt, dass die Komponente fA, nachdem sie durch die Viertelwellenplatte 28 gelaufen ist, zirkular polarisiert ist, wenn sie auf den CC-Retroreflektor 144 einfällt.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel können die CC-Retroreflektoren 142 und 144 jeder der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der eine 2nπ-Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin bewirkt, und der auf allen drei Reflexionsoberflächen aufgebracht ist, wie oben beschrieben wurde. Dies ist so, da die CC-Retroreflektoren 142 und 144 rechts zirkular polarisiertes Licht als links zirkular polarisiertes Licht (oder umgekehrt) zurückgeben müssen, sodass der polarisierende Strahlteiler 24 nach einem Durchlaufen der Viertelwellenplatte 28 das Licht auf den korrekten Weg sendet. Die Händigkeit der Polarisa tion ist mit dem Strahl, der in Richtung des Beobachters läuft, definiert.
  • Differenzial-Interferometersystem
  • Die 18A, 18B und 18C stellen ein Differenzial-Interferometersystem 200 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Ein Laserkopf 202 erzeugt einen kohärenten kollimierten Lichtstrahl, der aus zwei orthogonal polarisierten Frequenzkomponenten besteht. Eine Frequenzkomponente fA (z. B. ein Messstrahl, der eine P-Polarisation aufweist) gelangt in den Messweg des Interferometers, während die andere Frequenzkomponente fB (z. B. ein Referenzstrahl, der eine S-Polarisation aufweist) in den Referenzweg des Interferometers gelangt.
  • In dem Messweg überträgt ein polarisierender Strahlteiler 204 die Frequenzkomponente fA an einen Mess-Planspiegel 206, der an einer sich bewegenden Stufe angebracht ist. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 208 läuft, wird die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 204 zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 210 reflektiert. Der CC-Retroreflektor 210 leitet die Frequenzkomponente fA wieder zu dem polarisierenden Strahlteiler 204, der wieder die Frequenzkomponente fA zu dem Mess-Planspiegel 206 reflektiert. Wieder wird, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 208 läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 204 auf einen Spiegel 212 übertragen.
  • Der Spiegel 212 leitet die Frequenzkomponente fA zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 214, der die Frequenzkomponente fA zurück zu dem Spiegel 212 leitet. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 216 läuft, wird die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht. Der Spiegel 212 leitet dann die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA an den polarisierenden Strahlteiler 204 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 218 reflektiert. Der CC-Retroreflektor 218 leitet die Frequenzkomponente fA an den polarisierenden Strahlteiler 204 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu einem Empfänger 220 reflektiert.
  • In dem Referenzweg reflektiert der polarisierende Strahlteiler 204 die Frequenzkomponente fB zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 218. Der Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 218 leitet die Frequenzkomponente fB an den polarisierenden Strahlteiler 204 zurück, der die Frequenzkomponente fB zu dem Spiegel 212 reflektiert. Der Spiegel 212 leitet die Frequenzkomponente fB zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 214, der die Frequenzkomponente fB zurück zu dem Spiegel 212 leitet. Da die Frequenzkomponente fB durch die Viertelwellenplatte 216 läuft, wird die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht.
  • Der Spiegel 212 leitet die neu P-polarisierte Frequenzkomponente fB zu dem polarisierenden Strahlteiler 204, der die Frequenzkomponente fB zu einem Referenzspiegel 222 übertragen hat, der sich unter Umständen bewegt. Da die Frequenzkomponente fB durch eine Viertelwellenplatte 208 läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fB wird durch den polarisierenden Strahlteiler 204 zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 210 reflektiert. Der CC-Retroreflektor 210 gibt die Frequenzkomponente fB an den polarisierenden Strahlteiler 204 zurück, der die Frequenzkomponente fB wieder zu dem Referenzspiegel 222 reflektiert. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fB durch die Viertelwellenplatte 208 läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 204 auf den Empfänger 220 übertragen.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel kann der Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 214 jeder der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der eine 2nπ-Grad-Differenz auf eine Reflexion hin induziert, und der auf allen drei reflektierenden Flächen, wie oben beschrieben wurde, aufgebracht ist. Dies ist so, da er rechts zirkular polarisiertes Licht als links zirkular polarisiertes Licht (oder umgekehrt) zurückleiten muss, sodass nach einem Durchlaufen der Viertelwellenplatte 216 der polarisierende Strahlteiler 204 das Licht auf den korrekten Weg sendet. Die Händigkeit der Polarisation ist mit dem Strahl definiert, der in Richtung des Betrachters läuft.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel können die Phasenkompensations-CC-Retroreflektoren 210 und 218 alle der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der auf allen drei reflektierenden Flächen aufgebracht ist. Der Filmstapel ist auf allen drei reflektierenden Flächen aufgebracht, da die Komponenten fA und fB in unterschiedlichen Reihenfolgen auf die reflektierenden Flächen der Retroreflektoren auftreffen können. Da die CC-Retroreflektoren 210 und 218 nur linear polarisierte Eingangszustände handhaben, kann jeder Filmstapel, der eine nπ-Grad-Differenz auf eine Reflexion hin induziert, verwendet werden.
  • Einzelstrahl-Interferometersystem
  • 19 stellt ein Einzelstrahl-Interferometersystem 300 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Ein Laserkopf 302 erzeugt einen kohärenten kollimierten Lichtstrahl, der aus zwei orthogonal polarisierten Frequenzkomponenten besteht. Eine Frequenzkomponente fA (z. B. ein Messstrahl, der eine p-Polarisation aufweist) gelangt in den Messweg des Interferometer, während die andere Frequenzkomponente fB (z. B. ein Referenzstrahl, der eine S-Polarisation aufweist) in den Referenzweg des Interferometers gelangt.
  • In dem Messweg überträgt ein polarisierender Strahlteiler 304 die Frequenzkomponente fA zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 306, der an einer sich bewegenden Stufe angebracht ist. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 308 läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neu S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 304 zu einem Empfänger 310 reflektiert.
  • In dem Referenzweg reflektiert der polarisierende Strahlteiler 304 die Frequenzkomponente fB zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 312. Da die Frequenzkomponente fB durch eine Viertelwellenplatte 314 läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fB wird durch den polarisierenden Strahlteiler 304 zu dem Empfänger 310 übertragen.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel können die Phasenkompensations-CC-Retroreflektoren 306 und 312 alle der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der eine 2nπ-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, und der auf allen drei reflektierenden Flächen aufgebracht ist, wie oben beschrieben wurde. Dies ist so, da CC-Retroreflektoren 306 und 312 rechts zirkular polarisiertes Licht als links zirkular polarisiertes Licht (oder umgekehrt) zurückleiten müssen, sodass nach einem Durchlaufen der entsprechenden Viertelwellenplatten 308 und 314 der polarisierende Strahlteiler 304 Licht auf den korrekten Weg sendet. Die Händigkeit der Polarisation ist mit dem Strahl definiert, der in Richtung des Betrachters läuft.
  • Interferometersystem mit hoher Auflösung
  • Die 20A, 20B und 20C stellen ein Interferometersystem 400 mit hoher Auflösung bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Ein Laserkopf 402 erzeugt einen kohärenten kollimierten Lichtstrahl, der aus zwei orthogonal polarisierten Frequenzkomponenten besteht. Eine Frequenzkomponente fA (z. B. ein Messstrahl, der eine P-Polarisation aufweist) gelangt in den Messweg des Interferometers, während die andere Frequenzkomponente fB (z. B. ein Referenzstrahl, der eine S-Polarisation aufweist) in den Referenzweg des Interferometers gelangt.
  • In dem Messweg überträgt ein polarisierender Strahlteiler 404 die Frequenzkomponente fA zu einem Mess-Planspiegel 406, der an einer sich bewegenden Stufe angebracht ist. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 408 läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 410 reflektiert. Der CC-Retroreflektor 410 leitet die Frequenzkomponente fA wieder zu dem polarisierenden Strahlteiler 404, der die Frequenzkomponente fA wieder zu dem Mess-Planspiegel 406 reflektiert. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 408 läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 auf einen Spiegel 412 übertragen.
  • Der Spiegel 412 leitet die Frequenzkomponente fA zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 414, der die Frequenzkomponente fA zurück zu dem Spiegel 412 leitet. Der Spiegel 412 leitet dann die Frequenzkomponente fA an den polarisierenden Strahlteiler 204 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu dem Planspiegel 406 überträgt. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 408 läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 zu dem Phasenkompensa tions-CC-Retroreflektor 410 reflektiert. Der CC-Retroreflektor 410 leitet die Frequenzkomponente fA wieder zu dem polarisierenden Strahlteiler 404, der die Frequenzkomponente fA wieder zu dem Mess-Planspiegel 406 reflektiert. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 408 läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 zu einem Empfänger 416 übertragen.
  • In dem Referenzweg reflektiert der polarisierende Strahlteiler 404 die Frequenzkomponente fB zu einem Spiegel 418. Da die Frequenzkomponente fA durch eine Viertelwellenplatte 420 läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor übertragen. Der CC-Retroreflektor 410 leitet die Frequenzkomponente fA zu dem polarisierenden Strahlteiler 404 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu dem Spiegel 418 überträgt. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 420 läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 zu dem Spiegel 412 reflektiert.
  • Der Spiegel 412 leitet die Frequenzkomponente fA zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 414, der die Frequenzkomponente fA zurück zu dem Spiegel 412 leitet. Der Spiegel 412 leitet dann die Frequenzkomponente fA an den polarisierenden Strahlteiler 404 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu dem Spiegel 420 reflektiert. Da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 420 läuft, ist die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue P-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 zu dem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 410 übertragen. Der CC-Retroreflektor 410 gibt die Frequenzkomponente fA an den polarisierenden Strahlteiler 404 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu dem Spiegel 418 überträgt. Wieder ist, da die Frequenzkomponente fA durch die Viertelwellenplatte 420 läuft, die Rückkehrpolarisation um 90 Grad gedreht und die neue S-polarisierte Frequenzkomponente fA wird durch den polarisierenden Strahlteiler 404 zu dem Empfänger 416 reflektiert.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel kann der Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 414 jeder der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der auf allen drei reflektierenden Flächen oder nur der ersten und der dritten Fläche, wie oben beschrieben wurde, aufgebracht ist. Der phasenkompensierende Filmstapel, der eine nπ-Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, kann verwendet werden, wenn alle drei Flächen beschichtet sind. Ein Filmstapel, der eine 2nπ-Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, kann verwendet werden, wenn alle drei Flächen oder nur die erste und die dritte reflektierende Fläche beschichtet sind.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel kann der Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 410 jeder der CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der auf allen drei reflektierenden Flächen aufgebracht ist. Der Filmstapel ist auf allen drei Flächen aufgebracht, da die Komponenten fA und fB jeweils zwei Durchläufe durch die Würfelecke vollführen und in unterschiedlichen Reihenfolgen auf die Flächen auftreffen können. Da der CC-Retroreflektor 410 nur linear polarisierte Eingangszustände handhabt, kann jeder phasenkompensierende Interferenzfilm, der eine nπ-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, verwendet werden.
  • Lineares Interferometersystem
  • 21 stellt ein lineares Interferometersystem 500 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Ein Laserkopf 502 erzeugt einen kohärenten, kollimierten Lichtstrahl, der aus zwei orthogonal polarisierten Frequenzkomponenten besteht. Eine Frequenzkomponente fA (z. B. ein Messstrahl, der eine P-Polarisation aufweist) gelangt in den Messweg des Interferometers, während die andere Frequenzkomponente fB (z. B. ein Referenzstrahl, der eine S-Polarisation aufweist) in den Referenzweg des Interferometers gelangt.
  • In dem Messweg überträgt ein polarisierender Strahlteiler 504 die Frequenzkomponente fA zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 506, der an einer sich bewegenden Stufe angebracht ist. Der phasenkompensierte Retroreflektor 506 leitet die Frequenzkomponente fA an den polarisierenden Strahlteiler 504 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu einem Empfänger 508 überträgt.
  • In dem Referenzweg reflektiert der polarisierende Strahlteiler 504 die Frequenzkomponente fB zu einem Phasenkompensations-CC-Retroreflektor 510. Der phasenkompensierte Retroreflektor 510 leitet die Frequenzkomponente fB an den polarisierenden Strahlteiler 504 zurück, der die Frequenzkomponente fA zu dem Empfänger 508 reflektiert.
  • Abhängig von dem Ausführungsbeispiel können die Phasenkompensations-CC-Retroreflektoren 506 und 510 alle CC-Retroreflektoren mit einem phasenkompensierenden Filmstapel sein, der auf allen drei reflektierenden Flächen oder nur der ersten und der dritten reflektierenden Fläche, wie oben beschrieben wurde, aufgebracht ist. Der phasenkompensierenden Filmstapel, der eine nπ-Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, kann verwendet werden, wenn alle drei Flächen beschichtet sind. Ein Filmstapel, der eine 2nπ-Grad-Phasendifferenz auf eine Reflexion hin induziert, kann verwendet werden, wenn alle drei Flächen oder nur die erste und die dritte reflektierende Fläche beschichtet sind.
  • Zusammenfassung
  • Mit der Hilfe eines numerischen Modells wurden Polarisationseffekte von einer TIR-Würfelecke analysiert. Dieses Modell sagt wesentliche Veränderungen an dem Azimut- und dem Elliptizitätswinkel einer einfallenden Polarisation von einer unbeschichteten Würfelecke voraus. Als eine Folge wurden mehrschichtige Interferenzbeschichtungen entworfen, um eine Phasendifferenz von 0 und 180 Grad zwischen einem S- und einem P-Zustand für eine TIR-Reflexion zu erzeugen. Die Ergebnisse zeigen an, dass, wenn alle oder nur die erste und die dritte Fläche beschichtet sind, der Azimut- und der Elliptizitätswinkel der anfänglichen Polarisation bewahrt wurden.
  • Verschiedene weitere Anpassungen und Kombinationen von Merkmalen der offenbarten Ausführungsbeispiele befinden sich innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung. Obwohl die verschiedenen oben beschriebenen Interferometriesysteme vertikal und horizontal polarisiertes Licht verwenden, können die Interferometriesysteme auch links und rechts zirkular polarisiertes Licht verwenden. Obwohl die verschiedenen oben beschriebenen Interferometriesysteme eine Messung entlang einer einzelnen Achse zeigen, wird darauf verwiesen, dass diese Systeme für eine Mehrachsenmessung angepasst werden könnten, indem die Aufbauten wiederholt oder die Einachsenmesskomponenten in ein Mehrachsenmodul integriert werden. Obwohl spezifische Beschichtungsentwürfe für BK-7-Würfelecken offenbart sind, kann ein Fachmann auf diesem Gebiet die Beschichtungsentwürfe für Würfelecken, die aus anderen Materialien hergestellt sind, wie z. B. Quarzglas, SF-10, usw., modifizieren. Ferner kann ein Fachmann auf diesem Gebiet die Beschichtungsentwürfe modifizieren, um für andere Arbeitswellenlängen geeignet zu sein. Zahlreiche Ausführungsbeispiele sind durch die folgenden Ansprüche eingeschlossen.
  • Anhang I
  • Für eine monochromatische ebene Welle E, die sich in der z-Richtung ausbreitet, mit Koordinaten Ex und Ey, gilt: Ex = a1cos(τ + δ1) I.1.a Ev = a2cos(τ + δ2) I.1.b Ez = 0 I.1.cwobei a1 die Amplitude entlang der x-Achse ist, δ1 die Phase entlang der x-Achse (es wird angemerkt, dass dies sich von der relativen Phasendifferenz δ1 nach einer Reflexion von der ersten Fläche, oben beschrieben, unterscheidet), a2 die Amplitude entlang der y-Achse ist, δ2 die Phase entlang der y-Achse (es wird angemerkt, dass sich dies von der relativen Phasendifferenz δ12 nach einer Reflexion von der zweiten Fläche, oben beschrieben, unterscheidet), τ = ωt – kz, ω die Winkelfrequenz ist, t die Zeit, k die Wellenzahl (2π/λ) und z die Ausbreitungsrichtung ist.
  • Ein Umschreiben von (I.1.a) und (I.1.b) ergibt: Ex/a1 = cos(τ + δ1) = cosτcosδ1 – sinτsinδ1 I.1.d Ey/a2 = cos(τ + δ2) = cosτcosδ2 – sinτsinδ2 I.1.e
  • Um eine Abhängigkeit von τ zu beseitigen, multiplizieren wir jede Komponente mit sinδ1, sinδ2, cosδ1 und cosδ2: (Ex/a1)sinδ2 = sinδ2(cosτcosδ1 – sinτsinδ1) I.2.a (Ey/a2)sinδ1 = sinδ1(cosτcosδ2 – sinτsinδ2) I.2.b (Ex/a1)cosδ2 = cosδ2(cosτcosδ1 – sinτsinδ1) I.2.c (Ey/a2)cosδ1 = cosδ1(cosτcosδ2 – sinτsinδ2) I.2.d
  • Ein Subtrahieren von (I.2.b) von (I.2.a) ergibt: (Ex/a1)sinδ2 – (Ey/a2)sinδ1 = cosτsin(δ2 – δ1) I.3.a
  • Ein Subtrahieren von (I.2.d) von (I.2.c) ergibt: (Ex/a1)cosδ2 – (Ey/a2)cosδ1 = sinτsin(δ2 – δ1) I.3.b
  • Ein Quadrieren und Addieren von (I.3.a) und (I.3.b) ergibt: (Ex/a1)2 + (Ey/a2)2 – 2(Ex/a1)(Ey/a2)(sinδ2sinδ1 + cosδ1cosδ2) = sin2(δ2 – δ1)und ein Vereinfachen ergibt: (Ex/a1)2 + (Ey/a2/ – 2(Ex/a1)(Ey/a2)cos(δ2 – δ1) = sin2(δ2 – δ1) I.4
  • Anhang II
  • In dem gedrehten Koordinatensystem (ξ, η) sind die Komponenten des elektrischen Vektors folgendermaßen aufeinander bezogen: Eξ = Excosψ + Eysinψ II.1.a Eη = –Exsinψ + Eycosψ II.1.bwobei ψ der Winkel zwischen der (ξ, η)- und der (x, y)-Koordinate-Achse ist. In dem (ξ, η)-Koordinatensystem ist die Gleichung für den elektrischen Vektor folgendermaßen gegeben: Eξ = a·cos(τ + δξ) II.2.a Eη = b·cos(τ + δη) II.2.bwobei a die Amplitude entlang der ξ-Achse ist, b die Amplitude entlang der η-Achse ist und τ = ωt – kz. Dann werden unter Verwendung der Ergebnisse von Gleichung II.2.a und II.2.b die Ausdrücke für den elektrischen Vektor folgendermaßen reduziert: Eξ = a·cos(τ + δξ) II.2.c Eη = +/–b·sin(τ + δξ) II.2.d
  • Nun wird eine Beziehung zwischen den Amplituden a, b des gedrehten Systems und a1, a2 des x,y-Systems eingerichtet. Die ersten Gleichungen I.1.a, I.1.b, II.2.c und (II.2.d) werden wie folgt erweitert: Ex = a1cos(τ + δ1) = a1(cosτcosδ1 – sinτsinδ1) II.3.a Ey = a2cos(τ + δ2) = a2(cosτcosδ2 – sinτsinδ2) II.3.b Eξ = a·cos(τ + δξ) = a(cosτcosδξ – sinτsinδξ) II.3.c Eη = +/–b·sin(τ + δξ) = +/–b(sinτcosδξ + cosτsinδξ) II.3.d
  • Ein Kombinieren der Gleichungen II.1.a und II.1.b mit den Gleichungen II.3.a und II.3.b ergibt: Eξ = a1(cosτcosδ1 – sinτsinδ1)cosψ + a2(cosτcosδ2 – sinτsinδ2)sinψ II.4.a Eη = –a1(cosτcosδ1 – sinτsinδ1)sinψ + a2(cosτcosδ2 – sinτsinδ2)cosψ 11.4.b
  • Danach werden die entsprechenden Ausdrücke der Gleichungen II.3.c, II.3.d und der Gleichungen II.4.a, II.4.b gleichgesetzt:
    Für die Eξ-Gleichung gilt:
  • cosτ-Ausdrücke:
    • a·cosδξ = a1cosδ1cosψ + a2cosδ2sinψ II.5.a
  • sinτ-Ausdrücke:
    • a·sinδξ = a1sinδ1cosψ + a2sinδ2sinψ II.5.b
  • Für die Eη-Gleichungen gilt:
  • cosτ-Ausdrücke:
    • +/–b·sinδξ = –a1cosδ1sinψ + a2cosδ2cosψ II.6.a
  • sinτ-Ausdrücke:
    • +/–b·cosδξ = a1sinδ1sinψ – a2sinδ2cosψ II.6.b
  • Ein darauffolgendes Quadrieren und Addieren der Gleichungen II.5.a und II.5.b ergibt: a2 = a21 cos2ψ + a22 sin2ψ + 2a1a2cosψsinψcos(δ2 – δ1) II.7.aund ein Durchführen der gleichen Operationen mit den Gleichungen II.6.a und II.6.b ergibt: b2 = a21 sin2ψ + a22 cos2ψ – 2a1a2sinψcosψcos(δ2 – δ1) II.7.b
  • Ein Addieren von (II.7.a) und (II.7.b) ergibt: a2 + b2 = a21 + a22 II.8
  • Als nächstes werden die Gleichungen II.5.a und II.6.b miteinander multipliziert und die Gleichungen II.5.b und II.6.a werden ebenso folgendermaßen miteinander multipliziert: +/–ab·cos2δξ = –a1a2sinδ2cosδ1cos2ψ + a1a2sinδ1cosδ2sin2ψ II.9.a +/–ab·sin2δξ = –a1a2sinδ2cosδ1sin2ψ + a1a2sinδ1cosδ2cos2ψ II.9.bein darauffolgendes Addieren von (II.9.a) und (II.9.b) ergibt: +/–ab = a1a2sin(δ1 – δ2)oder alternativ: –/+ab = a1a2sin(δ2 – δ1) II.10
  • Ferner ergibt ein Teilen der Gleichung II.6.b durch die Gleichung II.5.a und ein Teilen der Gleichung II.6.a durch die Gleichung II.5.b: +/–b/a = (a1sinδ1sinψ – a2sinδ2cosψ)/(a1cosδ1cosψ + a2cosδ2sinψ) II.11.a +/–b/a = (–a1cosδ1sinψ + a2cosδ2cosψ)/(a1sinδ1cosψ + a2sinδ2sinψ) II.11.bund ein Gleichsetzen der rechten Seite (RHS) der Gleichungen II.11.a und II.11.b ergibt: (a21 – a22 )sin2ψ = 2a1a2cos(δ2 – δ1)cos2ψoder äquivalent: (a21 – a22 )tan2ψ = 2a1a2cosδ II.12wobei δ = δ2 – δ1 gilt.
  • Die letzte Beziehung wird durch ein Multiplizieren der Gleichung II.10 mit 2 und ein darauffolgendes Dividieren durch die Gleichung II.8 hergeleitet: –/+2ab/(a2 + b2) = 2a1a2sinδ/(a21 + a22 ) II.13
  • Anhang III
  • Um die Ausdrücke für die Stokes-Parameter herzuleiten, werden die Gleichungen II.8, II.12 und II.13 in Erinnerung gerufen: a2 + b2 = a21 + a22 (II.8) (a21 – a22 )tan2ψ = 2a1a2cosδ (II.12) –/+2ab/(a2 + b2) = 2a1a2sinδ/(a21 + a22 ) (II.13)und Folgendes wird definiert: tanα = a2/a1 (III.0.a) tanχ = +/–b/a (III.0.b)
  • Aus der Gleichung II.12 stellen wir die folgenden Definitionen auf:
  • Definition der rechten Seite (RHS):
    • S1 = a21 – a22 III.1
    • S2 = 2a1a2cosδ III.2
  • Definition der linken Seite (LHS):
    • S2 = (a21 – a22 )tan2ψ III.3
  • Ähnlich wie aus Gleichung II.13 erhalten wir die folgenden Definitionen:
  • Definition der rechten Seite (RHS):
    • S3 = 2a1a2sinδ III.4
  • Definition der linken Seite (LHS):
    • S3 = –/+2ab(a21 + a22 )/(a2 + b2) III.5
  • Als nächstes definiert wird ein abhängiger Parameter S0. Dies wird durch ein Kombinieren der Quadrate der RHS-Definitionen von S1, S2 und S3 definiert:
  • Definition der rechten Seite (RHS): S20 = S21 + S22 + S23 = (a21 – a22 )2 + (2a1a2cosδ)2 + (2a1a2sinδ)2 = (a21 + a22 )2 S0 = a21 + a22 III.6
  • Definition der linken Seite (LHS):
    • S20 = S21 + S22 + S23 III.7
  • Als nächstes wird die LHS-Definition von S3 herangezogen: S3 = –/+2ab(a21 + a22 )/(a2 + b2)oder alternativ wird mit der Substitution von Gleichung III.6, S3 zu: S3 = –/+2abS0/(a2 + b2)
  • Ferner wird angemerkt, dass tanχ = –/+b/a gilt, wobei so S3 folgendermaßen ausgedrückt werden kann: S3 = 2S0tanχ/(1 + tan2χ) = S0sin2χ S3 = S0sin2χ III.8
  • Nun nehmen wir zum Ausdrücken von S1 und S2 in Bezug auf die Parameter S0, ψ und χ die LHS-Definition der Gleichung III.3 und schreiben dieselbe folgendermaßen um: S2 = S1tan2ψ III.9
  • Danach werden die Gleichungen III.8 und III.9 in die Gleichung III.7 substituiert: S20 = S21 + (S1tan2ψ)2 + (S0sin2χ)2 und es wird nach S1 aufgelöst: S1 = S0cos2ψcos2χ III.10
  • Nun wird die Gleichung III.10 in die Gleichung III.9 substituiert, um eine neue Form von S2 zu erhalten: S2 = S0sin2ψcos2χ III.11
  • Eine Zusammenfassung der Ergebnisse ergibt: S20 = S21 + S22 + S2 2 3 S1 = S0cos2ψcos2χ S2 = S0sin2ψcos2χ S3 = S0sin2χ
  • Ein Ausdrücken der Stokes-Parameter in Bezug auf RHS-Definitionen ergibt: S0 = a21 + a22 S1 = a21 – a22 S2 = 2a1a2cosδ S3 = 2a1a2sinδ
  • Diese RHS-Stokes-Parameter werden durch ein Dividieren durch S1 genormt: s0 = 1 s1 = (a21 – a22 )/(a21 + a2 2 2 ) s2 = 2a1a2cosδ/(a21 + a22 ) s3 = 2a1a2sinδ/(a21 + a22 )
  • Dann erfolgt ein Ausdrücken in Bezug auf tanα = a2/a1: s0 = 1 (III.12) s1 = (1 – tan2α)/(1 + tan2α) (III.13) s2 = 2tanαcosδ/(1 + tan2α) (III.14) s3 = 2tanαsinδ/(1 + tan2α) (III.15)

Claims (16)

  1. Retroreflektor (102; 210; 312; 410; 510) mit phasenkompensierender Würfelecke, mit folgenden Merkmalen: einer Eintritts-/Austrittsfläche; einer ersten Rückreflexionsfläche; einem phasenkompensierenden Filmstapel (104) auf der ersten Rückreflexionsfläche, wobei der erste phasenkompensierende Filmstapel (104) auf eine Reflexion hin eine 2nπ-Phasendifferenz in Licht induziert, wobei n eine Ganzzahl einschließlich 0 ist; einer zweiten Rückreflexionsfläche ohne einen phasenkompensierenden Filmstapel; einer dritten Rückreflexionsfläche; einem weiteren phasenkompensierenden Filmstapel (104) auf der dritten Rückreflexionsfläche, wobei der weitere phasenkompensierende Filmstapel auf eine Reflexion hin die 2nπ-Phasendifferenz in Licht induziert, wobei n eine Ganzzahl einschließlich 0 ist, wobei Licht mit der gleichen Polarisationsausrichtung und der gleichen Polarisationselliptizität in den Würfeleckenretroreflektor gelangt und denselben verlässt.
  2. Retroreflektor gemäß Anspruch 1, bei dem der phasenkompensierende Filmstapel (104) und der weitere phasenkompensierende Filmstapel (104) jeweils einen Stapel von Dünnfilmen aufweisen, wobei Reflexionen von den Dünnfilmen interferieren, um die 2nπ-Phasendifferenz zu induzieren, und wobei eine Grenzfläche zwi schen dem letzten Film und Luft eine innere Totalreflexion liefert.
  3. Retroreflektor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der phasenkompensierende Filmstapel (104) und der weitere phasenkompensierende Stapel (104) jeweils folgende Merkmale aufweisen: eine erste Schicht auf der entsprechenden Reflexionsfläche, wobei die erste Schicht Siliziumdioxid mit einer optischen Dicke von 815 nm aufweist; eine zweite Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 1066 nm aufweist; eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht, wobei die dritte Schicht Siliziumdioxid mit einer optischen Dicke von 1090 nm aufweist; und eine vierte Schicht auf der dritten Schicht, wobei die vierte Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 1702 nm aufweist.
  4. Retroreflektor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der phasenkompensierende Filmstapel (104) und der weitere phasenkompensierende Stapel (104) jeweils folgende Merkmale aufweisen: eine erste Schicht auf der entsprechenden Reflexionsfläche, wobei die erste Schicht Magnesiumdioxid mit einer optischen Dicke von 715 nm aufweist; und eine zweite Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 1903 nm aufweist.
  5. Retroreflektor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der phasenkompensierende Filmstapel (104) und der weitere phasenkompensierende Stapel (104) jeweils folgende Merkmale aufweisen: eine erste Schicht auf der entsprechenden Reflexionsfläche, wobei die erste Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 262,5 nm aufweist; eine zweite Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht Siliziumdioxid mit einer optischen Dicke von 346,5 nm aufweist; eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht, wobei die dritte Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 1018,5 nm aufweist; eine vierte Schicht auf der dritten Schicht, wobei die vierte Schicht Siliziumdioxid mit einer optischen Dicke von 462 nm aufweist; und eine fünfte Schicht auf der vierten Schicht, wobei die fünfte Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 850,5 nm aufweist.
  6. Retroreflektor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der phasenkompensierende Filmstapel (104) und der weitere phasenkompensierende Stapel (104) jeweils folgende Merkmale aufweisen: eine erste Schicht auf der entsprechenden Reflexionsfläche, wobei die erste Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 1316 nm aufweist; eine zweite Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht Siliziumdioxid mit einer optischen Dicke von 1279 nm aufweist; und eine dritte Schicht auf der zweiten Schicht, wobei die dritte Schicht Titandioxid mit einer optischen Dicke von 2595 nm aufweist.
  7. Optisches System, mit folgenden Merkmalen: einem polarisierenden Strahlteiler (24; 204; 304; 404; 504), der einen Eingangsstrahl in zumindest einen Ausgangsstrahl trennt, der einen spezifischen Polarisationszustand aufweist; und einem Würfeleckenretroreflektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der Strahl in einem Weg bewegt, der den Würfeleckenretroreflektor und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
  8. Optisches System gemäß Anspruch 7, das ferner eine Viertelwellenplatte (28; 208; 308; 408) umfasst, wobei sich der Ausgangsstrahl in einem Weg bewegt, der die Viertelwellenplatte, den Würfeleckenretroreflektor, die Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
  9. Interferometriesystem (100, 17A), mit folgenden Merkmalen: einem polarisierenden Strahlteiler (24), der einen Eingangsstrahl in einen Messstrahl, der eine erste Polarisation aufweist, und einen Referenzstrahl trennt, der eine zweite Polarisation aufweist; einer ersten Viertelwellenplatte (28); einem Messspiegel, der an einer sich bewegenden zu messenden Komponente angebracht ist; einem Würfeleckenretroreflektor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der Messstrahl in einem Messweg bewegt, der die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist; einer zweiten Viertelwellenplatte (32); und einem Referenzspiegel (30), wobei sich der Referenzstrahl in einem Referenzweg bewegt, der die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
  10. Interferometriesystem (120, 17B), mit folgenden Merkmalen: einem polarisierenden Strahlteiler (24), der einen Eingangsstrahl in einen Messstrahl, der eine erste Polarisation aufweist, und einen Referenzstrahl trennt, der eine zweite Polarisation aufweist; einer ersten Viertelwellenplatte (28); einem ersten Würfeleckenretroreflektor (122), der an einer sich bewegenden zu messenden Komponente angebracht ist, wobei der erste Würfeleckenretroreflektor drei Rückreflexionsoberflächen mit phasenkompensierenden Filmstapeln aufweist; einem zweiten Würfeleckenretroreflektor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Messstrahl sich in einem Messweg bewegt, der die erste Viertelwellen platte, den ersten Würfeleckenretroreflektor, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den ersten Würfeleckenretroreflektor, die erste Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist; einer zweiten Viertelwellenplatte (32); und einem Referenzspiegel (30), wobei sich der Referenzstrahl in einem Referenzweg bewegt, der die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
  11. System gemäß Anspruch 10, bei dem die phasenkompensierenden Filmstapel des ersten Würfeleckenretroreflektors (122) jeweils einen Stapel von Dünnfilmen aufweisen, wobei Reflexionen von den Dünnfilmen interferieren, um eine 2nπ-Phasendifferenz zu induzieren, wobei n eine Ganzzahl einschließlich 0 ist, und der letzte Film eine innere Totalreflexion liefert.
  12. Interferometriesystem (140, 17C), mit folgenden Merkmalen: einem polarisierenden Strahlteiler (24), der einen Eingangsstrahl in einen Messstrahl, der eine erste Polarisation aufweist, und einen Referenzstrahl trennt, der eine zweite Polarisation aufweist; einer ersten Viertelwellenplatte (28); einem ersten Würfeleckenretroreflektor (142) und einem zweiten Würfeleckenretroreflektor (144), die an einer bewegbaren zu messenden Komponente angebracht sind, wobei der erste und der zweite Würfeleckenretroreflektor jeweils drei Rückreflexionsoberflächen mit phasenkompensierenden Filmstapeln aufweisen; einem dritten Würfeleckenretroreflektor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der Messstrahl in einem Messweg bewegt, der die erste Viertelwellenplatte, den ersten Würfeleckenretroreflektor, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den dritten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, die erste Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist; einer zweiten Viertelwellenplatte (32); und einem Referenzspiegel (30), wobei sich der Referenzstrahl in einem Referenzweg bewegt, der die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
  13. System gemäß Anspruch 12, bei dem die phasenkompensierenden Filmstapel des ersten und des zweiten Würfeleckenretroreflektors (142, 144) jeweils einen Stapel von Dünnfilmen aufweist, wobei Reflexionen von den Dünnfilmen interferieren, um eine 2nπ-Phasendifferenz zu induzieren, wobei n eine Ganzzahl einschließlich 0 ist, und der letzte Film eine innere Totalreflexion liefert.
  14. Interferometriesystem (200, 18), mit folgenden Merkmalen: einem polarisierenden Strahlteiler (204), der einen Eingangsstrahl in einen Messstrahl, der eine erste Polarisation aufweist, und einen Referenzstrahl trennt, der eine zweite Polarisation aufweist; einer ersten Viertelwellenplatte (208); einem Messspiegel (206), der an einer sich bewegenden zu messenden Komponente angebracht ist; einer zweiten Viertelwellenplatte (216); einem ersten Würfeleckenretroreflektor (210) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, einem zweiten Würfeleckenretroreflektor (214) und einem dritten Würfeleckenretroreflektor (218), wobei der zweite und der dritte Würfeleckenretroreflektor jeweils drei Rückreflexionsoberflächen mit phasenkompensierenden Filmstapeln aufweisen, wobei sich der Messstrahl in einem Messweg bewegt, der die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den ersten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den dritten Würfeleckenretroreflektor und den polarisierenden Strahlteiler aufweist; einem Referenzspiegel (212), wobei sich der Referenzstrahl in einem Referenzweg bewegt, der den dritten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den ersten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die erste Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
  15. Interferometriesystem (400, 20), mit folgenden Merkmalen: einem polarisierenden Strahlteiler (404), der einen Eingangsstrahl in einen Messstrahl, der eine erste Polarisation aufweist, und einen Referenzstrahl trennt, der eine zweite Polarisation aufweist; einer ersten Viertelwellenplatte (408); einem Messspiegel (406), der an einer sich bewegenden zu messenden Komponente angebracht ist; einem ersten Würfeleckenretroreflektor (410), der drei Rückreflexionsoberflächen mit phasenkompensierenden Filmstapeln aufweist; einem zweiten Würfeleckenretroreflektor (414) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der Messstrahl in einem Messweg bewegt, der die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den ersten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den ers ten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die erste Viertelwellenplatte, den Messspiegel, die erste Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist; einer zweiten Viertelwellenplatte (420); und einem Referenzspiegel (418), wobei sich der Referenzstrahl in einem Referenzweg bewegt, der die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den ersten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den zweiten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte, den polarisierenden Strahlteiler, den ersten Würfeleckenretroreflektor, den polarisierenden Strahlteiler, die zweite Viertelwellenplatte, den Referenzspiegel, die zweite Viertelwellenplatte und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
  16. Interferometriesystem (500, 21) mit folgenden Merkmalen: einem polarisierenden Strahlteiler (504), der einen Eingangsstrahl in einen Messstrahl, der eine erste Polarisation aufweist, und einen Referenzstrahl trennt, der eine zweite Polarisation aufweist; einem ersten Würfeleckenretroreflektor (506) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, der an einer sich bewegenden zu messenden Komponente angebracht ist, wobei sich der Messstrahl in einem Messweg bewegt, der den ersten Würfeleckenretroreflektor und den polarisierenden Strahlteiler aufweist; und einem zweiten Würfeleckenretroreflektor (510) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der Referenzstrahl in einem Referenzweg bewegt, der den zweiten Würfeleckenretroreflektor und den polarisierenden Strahlteiler aufweist.
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