DE102010024266A1 - Micro-optical interferometer i.e. optical delay interferometer, for e.g. refraction index measurement, has monolithic molded bodies with optical boundary surfaces having entry point, beam splitter, reflection point and interference point - Google Patents
Micro-optical interferometer i.e. optical delay interferometer, for e.g. refraction index measurement, has monolithic molded bodies with optical boundary surfaces having entry point, beam splitter, reflection point and interference point Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010024266A1 DE102010024266A1 DE102010024266A DE102010024266A DE102010024266A1 DE 102010024266 A1 DE102010024266 A1 DE 102010024266A1 DE 102010024266 A DE102010024266 A DE 102010024266A DE 102010024266 A DE102010024266 A DE 102010024266A DE 102010024266 A1 DE102010024266 A1 DE 102010024266A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- optical
- interferometer
- point
- monolithic
- microoptical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02049—Interferometers characterised by particular mechanical design details
- G01B9/02051—Integrated design, e.g. on-chip or monolithic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikrooptisches Interferometer mit freistrahloptischen Komponenten aus einem monolithischen Formköper, der optische Grenzflächen umfasst.The present invention relates to a micro-optic interferometer having free-bright optical components of a monolithic molded body comprising optical interfaces.
Mikrooptische Interferometer werden für vielseitige Präzisionsmessungen genutzt. Häufige Einsatzgebiete sind Brechzahlmessungen, Längenmessungen und spektroskopische Messungen. Zur Interferometrie legen mindestens zwei Lichtbündel getrennte optische Wege zurück und werden an einem Interferenzpunkt wieder zusammen geführt. Die unterschiedlichen optischen Wege führen dann dazu, dass am Interferenzpunkt ein Interferenzmuster entsteht, welches ausgewertet wird.Micro-optic interferometers are used for versatile precision measurements. Frequent fields of application are refractive index measurements, length measurements and spectroscopic measurements. For interferometry, at least two light beams return separate optical paths and are brought together again at an interference point. The different optical paths then lead to an interference pattern being produced at the interference point, which is evaluated.
Bekannte Interferometer basieren auf optischen Komponenten aus Glas, wie dem allgemeinen Stand der Technik zu entnehmen ist.Known interferometers are based on glass optical components, as can be seen in the general state of the art.
Die
Darüberhinaus sind hybride aufgebaute Interferometer auf der Basis von Silizium bekannt, wie in
Bei diesen hybriden Interferometern werden optische Elemente miteinander verbunden, wobei die häufigste Form der Verbindung das Verkleben ist. In den Verbindungen kommt es jedoch zu internen Reflektionen, sie sich nachteilig auf die jeweilige Anwendung auswirken.In these hybrid interferometers, optical elements are interconnected, with the most common form of the compound being gluing. In the compounds, however, it comes to internal reflections, they adversely affect the particular application.
Für die eingangs beschriebenen Glaskomponenten sind optische Beschichtungen nötig, deren Herstellung aufwendig und kostenintensiv ist. Bei hybriden Systemen fallen darüber hinaus Kosten und Aufwendungen für die Montage und Justage der Komponenten an. Thermische und mechanische Beanspruchungen der Komponenten oder des Komponentenverbundes können auch zu Dejustierungen führen, die die Zuverlässigkeit des Ergebnisses negativ beeinträchtigen können.For the glass components described above optical coatings are needed, the production of which is complicated and expensive. In addition, hybrid systems incur costs and expenses for the assembly and adjustment of the components. Thermal and mechanical stresses on the components or component assembly can also lead to misalignments that can adversely affect the reliability of the result.
Ausgehend davon liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Interferometer anzugeben, das die aufgeführten Einschränkungen und Nachteile vermeidet. Insbesondere soll ein Interferometer angegeben werden, dass ohne aufwendig zu justierenden und kostenintensiven optischen Komponenten betrieben werden kann.Based on this, the object of the invention is to provide an interferometer which avoids the limitations and disadvantages listed. In particular, an interferometer is to be specified that can be operated without expensive and expensive optical components to be adjusted.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem mikrooptischen Interferometer mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.This object is achieved with a micro-optical interferometer with the features of
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Interferometer vorgeschlagen, dessen freistrahloptische Komponenten einen monolithischen Formkörper umfassen, der optische Grenzflächen aufweist. Diese optischen Grenzflächen werden durch die geometrische Form des Formkörpers über optische Grenzwinkel erzeugt. Die Lichtführung innerhalb des monolithischen Formkörpers erfolgt durch Totalreflektion, durch entsprechende Wahl des optischen Winkels. Darüberhinaus umfasst der monolithische Formkörper andere Grenzwinkel, die eine Strahlteilung oder eine Polarisationstrennung des einfallenden Lichts an der optischen Grenzfläche bewirken.To solve the problem, an interferometer is proposed, the free-beam components of which comprise a monolithic shaped body which has optical interfaces. These optical interfaces are generated by the geometric shape of the molding over optical critical angle. The light guide within the monolithic shaped body is effected by total reflection, by appropriate choice of the optical angle. In addition, the monolithic shaped body comprises other critical angles, which cause a beam splitting or a polarization separation of the incident light at the optical interface.
Die optischen Grenzflächen zur Strahlteilung und Polarisationstrennung werden durch Grenzwinkel gebildet. Ein Beispiel derartiger Grenzwinkel ist der Brewster Winkel. Dieser gibt den Winkel an bei dem, im Falle von einfallendem unpolarisiertem Licht, nur die senkrecht zur Einfallsebene polarisierten Anteile reflektiert werden. Durch die Geometrie des monolithischen Formkörpers können mehrere Grenzwinkel derart angeordnet werden, dass das einfallende Licht an den gewünschten Stellen im Formkörper entweder reflektiert wird, oder zum Beispiel eine Strahlteilung oder eine Polarisationstrennung erreicht wird.The optical interfaces for beam splitting and polarization separation are formed by critical angles. An example of such critical angles is the Brewster angle. This indicates the angle at which, in the case of incident unpolarized light, only the components polarized perpendicular to the plane of incidence are reflected. Due to the geometry of the monolithic molded body, a plurality of critical angles can be arranged such that the incident light is either reflected at the desired locations in the molded body, or, for example, beam splitting or polarization separation is achieved.
Der monolithische Formkörper kann in jeder gewünschten Geometrie hergestellt werden, wobei die Grenzflächen eine hinreichende optische Oberflächengüte aufweisen müssen. Technisch ist dies zum Beispiel durch das hochpräzise LIGA Verfahren und nachfolgender Replikation von Formteilen aus Polymer oder niedrigschmelzenden Gläsern möglich. Der Formkörper umfasst darüber hinaus mindestens eine Grenzfläche, die eine Transmission des einfallenden Lichtes erlaubt, einen Eintrittspunkt, mindestens einen Splitter, der eine Strahlteilung bewirkt und somit das einfallende Licht aufspaltet sowie mindestens einen Interferenzpunkt and dem die Strahlteile wiederzusammengeführt werden umfassen. Zwischen den Punkten der Strahlteilung und dem Interferenzpunkt ist mindestens eine oder mehrere Grenzflächen zur Strahlumlenkung im monolithischen Formkörper erforderlich, die beide Teilstrahlen mittels Totalreflektion in geeigneter Weise auf den Interferenzpunkt leiten.The monolithic shaped body can be produced in any desired geometry, wherein the interfaces must have a sufficient optical surface quality. Technically, this is possible for example by the high-precision LIGA process and subsequent replication of molded parts made of polymer or low-melting glasses. The shaped body further comprises at least one interface permitting transmission of the incident light, an entry point, at least one splitter which effects beam splitting and thus splits the incident light and comprises at least one interference point at which the beam portions are recombined. Between the points of beam splitting and the interference point, at least one or more interfaces for beam deflection in the monolithic shaped body is required, which guide both partial beams by means of total reflection in an appropriate manner to the interference point.
Der erfindungsgemäße monolithische Formkörper ist in seiner geometrischen Ausgestaltung an die gewünschte Anwendung anpassbar. Bei optischen Delay Interferometern sind die optischen Wege, die auch als optische Arme bezeichnet werden, nach der Strahlteilung unterschiedlich lang ausgestaltet. Durch eine geeignete Wahl der Geometrie und Anordnung der Grenzflächen kann der optische Weg des Lichts in einem optischen Arm im Formkörper verlängert werden, indem man diesen Teilstrahl mehrfach im Formkörper umlenkt. Der Teilstrahl kann alternativ aus dem Formkörper heraus transportiert werden und durch einen Umlenkspiegel wieder in diesen hineingelenkt werden.The monolithic molded body according to the invention is in its geometric configuration the desired application customizable. In optical delay interferometers, the optical paths, which are also referred to as optical arms, are of different lengths after the beam splitting. By a suitable choice of the geometry and arrangement of the interfaces, the optical path of the light in an optical arm in the molded body can be extended by diverting this partial beam several times in the molding. The partial beam may alternatively be transported out of the molded body and be deflected back into this by a deflection mirror.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Interferometers liegt darin, dass durch die Anordnung des monolithischen Formkörpers ein hoher Integrationsgrad erreicht wird, auf optische Beschichtungen, sowie auf die zeitaufwendige Montage und Justage optischer Komponenten verzichtet werden kann.A significant advantage of the interferometer according to the invention is that a high degree of integration is achieved by the arrangement of the monolithic molded body, can be dispensed with optical coatings, as well as the time-consuming installation and adjustment of optical components.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einem Beispiel und der
Über einen Eintrittspunkt
Der Strahlteiler kann hierbei als geometrischer oder physikalischer Strahlteiler ausgeführt sein. Bei einem geometrischen Strahlteiler, wird der einfallende Strahl unter Ausnutzung der räumlichen Kohärenz des eingespeisten Lichts räumlich in zwei Teilstrahlen aufgeteilt. Physikalischer Strahlteilerspalten das Licht in seiner Intensität auf.The beam splitter can be embodied here as a geometric or physical beam splitter. In a geometric beam splitter, the incident beam is spatially divided into two sub-beams by utilizing the spatial coherence of the injected light. Physical beam split the light in its intensity.
Der monolithische Formkörper kann in dem gezeigten Beispiel durch Verwendung einer Grenzfläche, die im Brewster Winkel zum auftreffenden Licht angeordnet ist, auch zur Polarisationstrennung im Interferometer verwendet werden.The monolithic molded article may also be used for polarization separation in the interferometer in the example shown by using an interface located at Brewster's angle to the incident light.
Weiterhin kann der monolithische Formkörper in weitere funktionale Strukturen eingebettet sein, oder von diesen umgeben sein. Diese Strukturen können ebenfalls monolithisch mit dem Formkörper verbunden sein, z. B. durch ein gemeinsames Substrat. Neben der Funktion der gezielten Lichtführung können diese als definierte Anschlag und Montagestrukturen dienen.Furthermore, the monolithic molded body can be embedded in further functional structures, or be surrounded by them. These structures may also be monolithically bonded to the molding, e.g. B. by a common substrate. In addition to the function of targeted light guidance, these can serve as a defined stop and mounting structures.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Eintrittspunktentry point
- 22
- monolithischer Formkörpermonolithic shaped body
- 33
- optische Grenzfläche als geometrischer Strahlteiler ausgebildetoptical interface formed as a geometric beam splitter
- 44
- zweiter Teilstrahlsecond partial beam
- 55
- erster Teilstrahlfirst partial beam
- 66
- Grenzfläche als Reflektionspunkt ausgebildetInterface formed as a reflection point
- 77
- Interferenzpunktinterference point
- 88th
- Umlenkspiegeldeflecting
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102005021783 A1 [0004] DE 102005021783 A1 [0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- C. Solf, Entwicklung von miniaturisaierten Fourier-Transformations-Spektrometern und Ihre Herstellung mit dem LIGA Verfahren, Dissertation, Universität Karlsruhe, (2004) [0004] C. Solf, Development of Miniaturized Fourier Transform Spectrometers and Their Production with the LIGA Method, Dissertation, Universität Karlsruhe, (2004) [0004]
- O. Manzardo et. al. „Miniaturisierte lamellar grating interferometer based on silicon technology”, Opt. Letters, Vol. 29 1437–1439, (2002) [0005] O. Manzardo et. al. "Miniaturized lamellar grating interferometer based on silicon technology", Opt. Letters, Vol. 29 1437-1439, (2002) [0005]
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010024266A DE102010024266A1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Micro-optical interferometer i.e. optical delay interferometer, for e.g. refraction index measurement, has monolithic molded bodies with optical boundary surfaces having entry point, beam splitter, reflection point and interference point |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010024266A DE102010024266A1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Micro-optical interferometer i.e. optical delay interferometer, for e.g. refraction index measurement, has monolithic molded bodies with optical boundary surfaces having entry point, beam splitter, reflection point and interference point |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010024266A1 true DE102010024266A1 (en) | 2011-12-22 |
Family
ID=45091108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010024266A Ceased DE102010024266A1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | Micro-optical interferometer i.e. optical delay interferometer, for e.g. refraction index measurement, has monolithic molded bodies with optical boundary surfaces having entry point, beam splitter, reflection point and interference point |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010024266A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230273009A1 (en) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | Utah State University Space Dynamics Laboratory | Multi-environment Rayleigh Interferometer |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4153370A (en) * | 1977-12-05 | 1979-05-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Microinterferometer transducer |
US5483342A (en) * | 1993-06-25 | 1996-01-09 | Hughes Aircraft Company | Polarization rotator with frequency shifting phase conjugate mirror and simplified interferometric output coupler |
WO1999035463A1 (en) * | 1998-01-07 | 1999-07-15 | Bio-Rad Laboratories | Spectral imaging apparatus and methodology |
DE102005021783A1 (en) | 2005-05-11 | 2006-11-16 | Carl Zeiss Smt Ag | Micro interferometer for micro roughness measurements on lithographic system optics has reference mirror generally curved to match object under test |
US20080198388A1 (en) * | 2004-11-18 | 2008-08-21 | Morgan Research Corporation | Miniature fourier transform spectrophotometer |
-
2010
- 2010-06-18 DE DE102010024266A patent/DE102010024266A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4153370A (en) * | 1977-12-05 | 1979-05-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Microinterferometer transducer |
US5483342A (en) * | 1993-06-25 | 1996-01-09 | Hughes Aircraft Company | Polarization rotator with frequency shifting phase conjugate mirror and simplified interferometric output coupler |
WO1999035463A1 (en) * | 1998-01-07 | 1999-07-15 | Bio-Rad Laboratories | Spectral imaging apparatus and methodology |
US20080198388A1 (en) * | 2004-11-18 | 2008-08-21 | Morgan Research Corporation | Miniature fourier transform spectrophotometer |
DE102005021783A1 (en) | 2005-05-11 | 2006-11-16 | Carl Zeiss Smt Ag | Micro interferometer for micro roughness measurements on lithographic system optics has reference mirror generally curved to match object under test |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
C. Solf, Entwicklung von miniaturisaierten Fourier-Transformations-Spektrometern und Ihre Herstellung mit dem LIGA Verfahren, Dissertation, Universität Karlsruhe, (2004) |
MANZARDO, O et al: Miniature lamellar grating interferometer based on silicon technology, Opt. Letters, Vol. 29, 1437-1439, 2002. |
MANZARDO, O et al: Miniature lamellar grating interferometer based on silicon technology, Opt. Letters, Vol. 29, 1437-1439, 2002. * |
O. Manzardo et. al. "Miniaturisierte lamellar grating interferometer based on silicon technology", Opt. Letters, Vol. 29 1437-1439, (2002) |
SOLF, C.: Entwicklung von miniaturisierten Fourier-Transformations-Spektrometern und ihre Herstellung mit dem LIGA-Verfahren, Dissertation, Universität Karlsruhe, 2004. |
SOLF, C.: Entwicklung von miniaturisierten Fourier-Transformations-Spektrometern und ihre Herstellung mit dem LIGA-Verfahren, Dissertation, Universität Karlsruhe, 2004. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230273009A1 (en) * | 2022-02-25 | 2023-08-31 | Utah State University Space Dynamics Laboratory | Multi-environment Rayleigh Interferometer |
US11761750B1 (en) * | 2022-02-25 | 2023-09-19 | Utah State University Space Dynamics Laboratory | Multi-environment Rayleigh interferometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017025515A1 (en) | Optical component with beam deflection element, method for production thereof, and beam deflection elements suitable for the component | |
DE102016221464A1 (en) | Method of making an optical system and optical system | |
DE3625327C1 (en) | Photoelectric position measuring device | |
EP2565578B1 (en) | Device for interferometric distance measurement between two parallel plates | |
EP2816316B1 (en) | Interferometer | |
EP2980525B1 (en) | Interferometer mit dreifachem durchgang | |
DE3024104C2 (en) | Method of making an integrated micro-optic device for use with multimode optical fibers | |
DE102011056002A1 (en) | Optically correcting microprobe for white light interferometry | |
DE102006048316A1 (en) | Optical fiber probe for interferometric measuring instrument, has reflection zone arranged in fiber for partial reflection of light rays guided in fiber, where reflection zone is arranged in fiber end piece | |
DE102010024266A1 (en) | Micro-optical interferometer i.e. optical delay interferometer, for e.g. refraction index measurement, has monolithic molded bodies with optical boundary surfaces having entry point, beam splitter, reflection point and interference point | |
DE102011004284A1 (en) | Method for producing an optical device and optical device | |
EP1018053B1 (en) | Optical system for injecting laser radiation into an optical fibre and method for making same | |
WO1993022637A1 (en) | Interferometer | |
DE102019107075A1 (en) | Lighting device for vehicles | |
WO2014019676A2 (en) | Ring laser gyroscope | |
EP3707552B1 (en) | Method and device for coupling out a partial beam having a very small beam percentage from an optical beam | |
DE102020210021A1 (en) | DEVICE FOR MONITORING THE POSITION OF COMPONENTS IN OPTICAL SYSTEMS FOR NANO OR MICROLITHOGRAPHY | |
DE102022110651A1 (en) | Compact optical spectrometer | |
DE10005172A1 (en) | Interferometric measurement system for aspheric lens, preselects non-isoplanatic property of beam path in optical device such that non-adjustment of tested aspheric lens can be compensated | |
WO2007025834A1 (en) | Interferrometric measuring device | |
DE112013004645T5 (en) | Optical multiplexing device | |
EP3740807A1 (en) | Micromechanical light deflection device | |
DE102019206757A1 (en) | Beam shaping unit for a light source module, light source module, electronic device and method for producing a beam shaping unit for a light source module | |
DE102007045570A1 (en) | Probe and device for optical testing of test objects | |
DE102012203263A1 (en) | Position measuring device e.g. angle-measuring device, has collimator having a waveguide for collimating electromagnetic radiation via coupling element and for outputting collimated electromagnetic radiation through decoupling element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |