DE194941T1 - Heterodynes interferometersystem. - Google Patents

Heterodynes interferometersystem.

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DE194941T1 DE198686400506T DE86400506T DE194941T1 DE 194941 T1 DE194941 T1 DE 194941T1 DE 198686400506 T DE198686400506 T DE 198686400506T DE 86400506 T DE86400506 T DE 86400506T DE 194941 T1 DE194941 T1 DE 194941T1
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Claims (10)

Anbrüche
1. Heterodynes Interferometersystem mit:
- einer Lichtquelle (10) zum Erzeugen eines linear polarisierten, stabilisierten monofrequenten optischen Eingangsstrahls (18) mit einer ersten Frequenz;
- Mitteln (30) zum Erzeugen eines frequenzstabilisierten elektrischen Bezugssignals (32) mit einer zweiten Frequenz;
- akustooptischen Organen (20), die mit der Lichtquelle und den Mitteln zum Erzeugen eines Referenzsignals gekoppelt sind, um den Eingangsstrahl in ein Paar orthogonal polarisierter Strahlen (40, 50) umzuwandeln, die zugehörige optische Frequenzen haben, die sich voneinander durch die zweite Frequenz des Bezugssignals unterscheiden; ^
- einer Vorrichtung (70), die mit den akustooptischen Organen gekoppelt ist und eine feste optische Weglänge aufweist, die von einem der beiden orthogonal polarisierten Strahlen durchlaufen wird und eine variable optische Weglänge aufweist, die von dem anderen der beiden orthogonal polarisierten Strahlen durchquert wird, um interferometrische Ausgangsstrahlen (46, 56) zu liefern;
- einer Vorrichtung (60), die mit der Vorrichtung; zum Liefern eines interferometrischen Ausgangsstrahls gekoppelt ist, um diese interferometrischen Ausgangsstrahlen zu mischen;
- einermit der Mischvorrichtung gekoppelte Vorrichtung (65), die ein elektrisches Meßsignal (66) von den gemischten interferometrischen Ausgangsstrahlen liefert und
- einer Vorrichtung (68), die mit der Meßyorrichtung und der Vorrichtung zum Liefern eines Bezugssignals gekoppelt ist, um ein Ausgangssignal (80) zu liefern, das auf der Phasendifferenz zwischen dem Bezugssignal und dem Meßsignal basiert, wobei diese Phasendifferenz
O-19 A 941
in der Änderung der Länge der optischen Weglänge in der Vorrichtung zum Liefern eines interferometrischen Ausgangsstrahls begründet ist.
2. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zum Liefern eines interferometrischen Ausgangsstrahls ein Polarisationsinterferometer (70) aufweist, das ein Paar orthogonal zueinander angeordnete Retroreflektoren (74, 76) und einen Polarisationsstrahlteiler (72), der optisch dazu ausgerichtet ist, aufweist.
3. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß einer (74) des Paares von Retroreflektoren bezüglich des Polarisationsstrahlteiler; (72) fest angeordnet ist und der andere (76) des. Paares von Retroreflektoren bezüglich des Polarisationsstrahlteiier^beweglich angeordnet ist, in einer Richtung, die parallel zu der Richtung des transmittierten Strahls des orthogonal polarisierten Strahlenpaars (40, 50) verläuft.
4. Heterodynes Interferomeitersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrische Meßsignal (66) eine Frequenz f hat, die durch folgenden Ausdruck definiert ist:
c &ogr; -^- , wobei
f die Frequenz des Bezugssignals,
&ngr; die Geschwindigkeit des beweglichen Retroreflektors (76) ist, wobei diese positiv ist, wenn die Bewegung in Richtung auf den Strahlteiler (72) erfolgt und negativ, wenn die Bewegung vom Strahlteiler weg gerichtet ist und wobei
&Lgr; die Wellenlänge des Meßstrahls ist, der von dem durchgelassenen Strahl von dem Paar der orthogonal durch den Strahlteiler polarisierten Strahlen abgeleitet ist.
5. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Phasenmesser-/Akkumulatorvorrichtung (86) Mittel zum Integrieren der Frequenzdifferenz zwischen dem Meßsignal und dem Bezugssignal aufweist, um ein Ausgangssignal (80) zu liefern, das proportional zur Verschiebung des beweglichen Retroreflektors ist. , .,
6. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Integriermittel Mittel zum Addieren der Phasendifferenzen zwischen dem Meßsignal und dem Bezugssignal auf "cycle-by-cycle"-Basis aufweist.
7. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mittel zum Addieren der Phasendifferenz auf "cycle-by-cycle"-Basis einen Analog-Digitalwandler (83) aufweist, der mit der Meßvorrichtung und der Vorrichtung zum Liefern eines Referenzsignals verbunden ist, um ein digitales Ausgangssignal (84) zu liefern, das zum Zeitpunkt des Abnehmens des Meßwerts proportional zur Phase des Bezugssignals ist.
8. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Phasendifferenzaddiermittel ferner ein Speicherregister (92) aufweist, das mit dem Ausgang des Analog-Digitalwandlers verbunden ist, um das Ausgangssignal des entsprechenden vorhergehenden Zyklus des Analog-Digitalwandlers (83) zu speichern.
9. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mittel zum Addieren der Phasendifferenz ferner einen Phasendifferenzrechner (86) aufweist, der mit dem Analog-Digitalwahdler (83) -ausgang und dem Speicherregister (92) verbünden ist, um ein Phasendifferenzausgangssignal (87) zu liefern, das von dem digitalen. Ausgängssignal abgeleitet ist und dem Ausgangssigriäl des vorhergehenden Zyklus entspricht, das in dem Speicherregister gespeichert ist, wobei das Phasendifferenzausgangssignal ein Maß für die Phasendifferenz zwischen dem Bezugssignäl und dem Meßsignal zu jedem Meßzeitpunkt ist.
10. Heterodynes Interferometersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Phasendifferenzaddiermittel ferner einen Akkumulator (88) aufweist, der mit dem Phasendifferenzrechner (86) verbunden ist, um die Phasendifferenzen zu addieren, die bei jedem Zyklus des Meßsignals berechnet worden sind, wobei das Aüsgangssignal (80) des Akkumulators die Summe der Phasendifferenzen ist und wobei das Aüsgangssignal proportional zur Verschiebung des beweglichen Retroreflektors (76) ist, und wobei die gemessene Verschiebung d des beweglichen Retroreflektors durch den Ausdruck gegeben ist:
d = &Ngr;_&lgr;_ , wobei
4(2m-1)
N das Ausgangssignal des Akkumulators, &lgr; die Wellenlänge des Meßsträhls, m die Anzahl der Bits des Analog-Digitalwandlers und
die Meßauflösungsgenauigkeit des Systems ist. 4(2m-D
96-39.275DeEP-CM-Ms
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