DE1950404U - TWO-BEAM INTERFEROMETER. - Google Patents
TWO-BEAM INTERFEROMETER.Info
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Description
RA.292W9-3.6.66RA.292W9-3.6.66
Γ 3. Juni 196βΓ June 3, 196β
Professor Br9-Ingo Ulrich Grigull vmß. =>lM« Hans EottenkolberProfessor Br 9 -Ingo Ulrich Grigull vmß. => lM «Hans Eottenkolber
Zweistralil^Int iZweistralil ^ Int i
Die Erfindung betrifft ein Zweistrahl^Interferometer mit. Einriohttingen ztas Aufspalten des von einer Lieht quelle aus gehenden Liohtstrahls in einen Meßstrahl w&a einen gleiehsstrahl und Einrichtungenj, um. den MeBstrahl den zu. messenden Gegenstand nand den Tergleichsstrahl di=> rekt zu einer Beöbachttmgsstelle zu leitenp wobei die Teilstrahlen mittels Spreiseinriohtungen anfgespreiat und durch siae Teilerplatte ο«dgl* imd optische Samaalsysteme an der Beöbaehtwigsstelle zusairaengeführt werdenοThe invention relates to a two-beam interferometer with. Einriohttingen ztas splitting of the light beam emanating from a light source into a measuring beam w & a an equal beam and devices . the measuring beam to. measured object nand the Tergleichsstrahl di => p rectly to lead to a Beöbachttmgsstelle wherein the partial beams by means anfgespreiat Spreiseinriohtungen and IMD by siae optical divider plate ο "* Samaalsysteme the like at the Beöbaehtwigsstelle zusairaengeführt werdenο
Derartige iDekannte Interferometer mit zivei getrennten Licht= wegen arbeiten naeh\swei grnmdlegenden Prinaipiejfto Bei dem einen Prinzip durchläuft das Licht jeden der "beiden Lieht=· wege nwL° in einer Riehtaago wobei in jedem der Mehtwege eine "won der anderen verschiedene breimpnanktlos© Folge ton Such iDekannte interferometer with zivei separate light = for working Naeh \ SWEi grnmdlegenden Prinaipiejfto In the one principle runs through the light each of the "two Lieht = · routes NWL ° in a Riehtaago in each of Mehtwege a" won the other various breimpnanktlos © consequence ton
Linsen oder Spiegeln angeordnet ist? jedoch die liehtlinian optisch symmetrisch verlaufen und der M®ßstrahl tareh den au beobachtend en Gegenstand geführt w3xdP während naeh dem anderen der ύοά der Liehtquelle kommende Strahl an der Seilerplatte getrennt w&ä der eine Seilstrahl mittels eines hintex* dem ku Tbeoibaehteiiden Gegenstand liegenden Spiegels nochmals duroh den Gegenstand reflektiert tand der Vergleichs=Lenses or mirrors is arranged? w3xd out, however, the liehtlinian extend optically symmetrical and the M®ßstrahl tareh the au observing en subject P during Naeh the other of the Liehtquelle ύοά coming beam at the Seiler plate w separated & ä of a cable beam by means of a hintex * the ku Tbeoibaehteiiden subject lying mirror again duroh the object reflected tand the comparison =
anderen Spiegel reflektiert wnd beide Seiletraiilen In der Teilerplatte zu dea zu beobachtenden Strahl vereinigt werden« another mirror is reflected when both parts of the rope are combined in the splitter plate to form the beam to be observed "
Alle diese bekannten Zweistrahl-Interferometer erfordern eine fast absolut genaue optische Symmetrie wan Tergleiehs« und Meß strahl ρ bis Interferenz überhaupt erst zu eraiCdgliciien Da infolge der Notwendigkeit der optischen Symmetrie beider T eil strahl en die Entfernung der aufeinander einaujiastieren«= dein Apparateteile γοη der zur Diarchführwag der Messung a©twendigen Meistrecke abhängt9 ergeben sieh ausserordentliehe Schwierigkeiten bei dea? Jnstierimg derartiger Gerätes, &&@ nur von h®chq.ualifisisrten Fachkräften forgeiaonmen werden kannο Zur Vereinfachung der Justierung werden dabei in der Regel alle relativ weit awseinanderliegenden feil© des G-erätss aiaf eimer gemeinsamen schweren Grundplatte montiertp wodurch die bekannten Geräte feisiier atisserordeatlieh korn= plisiert isa aaechanisMien Aufbaiig, wiihaiidlioh in äer Bedie~All these known two-beam interferometer require almost absolutely precise optical symmetry wan Tergleiehs "and measuring radiant ρ to interference at all to eraiCdgliciien only because due to the need of optical symmetry of both T s eil radiating the removal of successive einaujiastieren" = your equipment components γοη of the Diarchführwag the measurement depends on the necessary master distance 9 do you see extraordinary difficulties with dea? Installation of this type of device, && @ can only be trained by highly qualified specialists ο To simplify the adjustment, as a rule all of the devices, which are relatively far apart, are mounted on a common heavy base plate p so that the known devices can be used more accurately = plisiert isa aaechanisMien Aufbaiig, wiihaiidlioh in outer operation
nvaig und schwer waren* Dies hat dasu geführt 9 dass later= feresizmeßyerfahrenj, trots der Erkenntnis ihrer vorteilhaft tea Anwen&ungsmögliehkeit bei einer grease» Ansah! tos bis= nvaig and difficult * This has led to the 9 that later = feresizmeßyerfahrenj, despite the knowledge of their advantageous tea & ugungsmögliehlichkeit at a grease »look! tos to =
keinen Eingang gefunden h.aben9 sonders in der Eeg@i nur in Forschungsinstituten verwendet iverdenc, in welchen entspre·= chend geschaltes Personal zur Justierung waä B<5ܱ®wmg stir Verfügung steht«h.aben found acceptance 9 Sonder in the Eeg @ i used only in research institutes iverdenc in which entspre · = accordingly wired-staff to adjust waae B <5UE ± ®wmg is available stir "
Bs ist die der Erfindung smgrnnae liegende Aufgab©9 ein derartiges Zweistrahl«=l2aterferometer κ« schaffen9 dae ia seiaer
Handhabung so vereinfacht ist v dass öasia keine hoehqualifialerten
wissenschaftlich ausgebildeten Arbeitskräfte notwendig siad tmd sai^ dem oime wesentlichen Umbau Messumgan in
beliebigen Meßbereichen dtirchführbar sind» Durch di© Erfin«
dung soll also ein Gerät geschaffen werden,, das aueh im
praktischen Betriebe, 2,B= für Prüfverfahren in derBs is the abandoning of the invention smgrnnae lying © 9, such a two-beam v öasia that no hoehqualifialerten scientifically trained workers is "l2aterferometer = κ" create dae 9 ia seiaer handling simplified necessary siad tmd sai ^ oime the major modification in Messumgan
arbitrary measuring ranges are feasible. "Through the invention" a device is to be created that also works in the
practical establishments, 2, B = for test procedures in the
Der erfiadiiagsgeiiässe Grundgedanke geht dahin 9 den ¥©rgleiighsstrahl
auf einem Migliehst direlsten Weg mit ü%=
liehst geringer optischer Beeinfliissmag siir Beöbaehtmiigs·=·
stelle au führenp während der MeBstrahl imabhäagig ¥©m fer°
gleiehsstrahl in die zur Abtastung des Gegenstandes notwendige Form aufgespreist und in Richtung des zn beobachtenden
Gegenstandes abgelenkt wird» Beide Seilstrahlen werden erstThe basic idea of the fulfillment goes towards 9 the ¥ © rgleiighsstrahl in a most dire way with ü% =
Leaves less optical influence on the surface =
lead imagine au gleiehsstrahl p during the measuring beam imabhäagig ¥ © m fer ° in the time required to scan the object shape up praises and is deflected toward the zn observed object "Both cable rays are only
c 4 m c 4 m
loarz Yor dem Zusammenführen an der BeoTbaohtttngssteile ami den für die Interferensentstehiuag notwendig©^ gl@i©henloarz Yor merging at the BeoTbaohtttngssteile ami that necessary for the generation of interference
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht9 dass das Gerät einen Laser als Lichtquelle p elae an, sieh bekaamt©According to the invention, this is achieved 9 in that the device uses a laser as the light source p elae, see got ©
senden Gegenstand in ein breites ? der Grosse des sta den Gegenstandes angepasstes Strahlenbündelp s©wi<§ eiae sm. send item in a wide ? the size of the beam adapted to the object p s © wi <§ eiae sm.
sieh bekannte Einrichtung snam Sammeln dieses Bünöele der Beobachtungsstelle un& ein® Einrichtung aim Aiii gen des Yergleichsstrahls in Bereich des Strahlensammel·= punlctss des gesenaelteii MeSstraliles nand isffimittelibar "^©r der Seilerplatte staa Zusaiamenführen ύοά Mei·= waä ¥©rgl@ielis= strahl yqt der Beobachtungsstelle aufweist»See well-known facility snam collecting this Bünöele of the observatory and a® facility aiming at aiii gen of the comparison beam in the area of the beam collection · = punlctss des gesenaelteii MeSstraliles nand isffimittelibar "^ © r the Seilerplatte staa merging ύοά Meiielis = waä ¥ © rgl @ yqt of the observatory »
Bei de-M erfiiidiüijgsgessässeii Gerät wird es möglichp alle 'feile in einem r^slatlT kleinen gemeiiiaaaen Gerät unter= zubringenj. webei eine Eins:iehtiaag vorgesehen istP raa den Meß strahl bms dem Gerät hij^aussrnführeng wobei Eiariehtua=· gen vorgesehen. sind9 um. dea Meßstrahl nach Beeinfliissimg diarch den sm messenden Gegenstand an di® im Gerät liegende Be©!aachti>i2i.gsst@lle stariicksmileiakejae With de-M erfiiidiüijgsgessässii device it is possible to put all files in a small common device. If a one: iehtiaag is provided P raa the measuring beam bms the device hij ^ausrnführeng where egg instructions = · gen provided. are 9 um. dea measuring beam after influencing diarch the sm measuring object to di® lying in the device ©! aachti> i2i.gsst@lle stariicksmileiakejae
Die Einrichtung svm Znarücklenken des _MeBstrahles kaöii dabei eiß hinter öse zu laesssMea GegesstaM li©g©ader Hohl- The device svm Znarrücklenken the _MeBstrahles kaöii eiß behind the eyelet to let the GegesstaM li © g © ader hollow
spiegel sein» Dieser Hohlspiegel sum Zurückführen des Strahles kanu gleichseitig als Einrichtung sum Sammeln ä©s Meßstrahles ras· der Seilerplatte an der Beobachtungsstelle ausgebildet seino Es kann au@h ein sweiter Hohlspiegel %5>©jf gesehen seil!*, der als Einrichtung stm Sammeln d@e MeBstrsh· les T©r der Seilerplatte an der Beoteelatiusigsstelle In Stelle des Hohlspiegels kann aber aueh eine iF©a Sanaaellinse und Planspiegel treten s wobei der zu sende G-egenstand tischen Saeaellinse und Planspiegel gebracht ^irdo Ebenso können die optischen Bleiaente selbst Gegenstand des1 Messung sein,, Die Einrichtung shme Zurüoklen= Iten öes MeSstraliles kSEiisa swei aneinander genlsreeht stehen de p reflsktierenöep ebene Fläehea seiae Der g kann τοη den als Lichtquelle dienenden Lase:e ©hue Aufspre sting "bis siir Seiissfplatte i?or· der Beobachtungsstelle geführt mirror be »This concave mirror sum return the beam canoe on the same side as a device to collect a © s measuring beam ras · the Seilerplatte be formed at the observation point o It can also be seen a sweiter concave mirror% 5> © jf rope! *, which as a device stm collecting d @ e MeBstrsh · les T © r Seiler plate on the Beoteelatiusigsstelle In place of the concave mirror can but aueh an iF © a Sanaaellinse and flat mirrors come s the ^ taken to send G-UBJECT-Nazi Saeaellinse and plane mirror IRDO Likewise, the optical Lead dents themselves be the subject of the 1 measurement, the facility shme backwards = Iten öes MeSstraliles kSEiisa swei standing next to each other genlsreeht de p reflsktierenöep flat surface a seia e The g can τοη the laser serving as a light source: e © hue Aufspre sting "to siir Seiissfplatte i? or · the Observatory
Bei de;? ©rf iaduagsgesässeH Einrichtung keim aber auch der Las er j, die Einrichtung mim Aufspalten des Lichtstrahls und die Einrichtung aim Aufspreizen des Meßstrahles wn der an der Beobachtungsstelle liegenden Spreiseinrichtung für d©n fergleiehsstrahlo äer SgffiMelsiiirislat-ang für äsn MeBstrslil unfi der- Seilerplatte &im. SHsaiiEeafilliFea ä&r Seilstrahlea räiaalieli getrennt ssin» Das erfindiMgsgeiäässe' ZweistraM,-Interf©rossetei? ©Esaoglicht als© eine feelielbige lätM Anordnung öes &er-e/ses und Messungen ub@T pralstieehBoth;? But © rf iaduagsgesässeH device germ also Las he j, which means mim splitting the light beam and the means aim spreading of the measuring beam wn the lying at the monitoring center Spreiseinrichtung for d © n fergleiehsstrahlo OCE SgffiMelsiiirislat-ang for AESN MeBstrslil UNFI DER Seiler plate & im. SHsaiiEeafilliFea ä & r Seilstrahlea räiaalieli separated ssin »The inventive two-stream, - Int erf © rossetei? © Esaoglicht as © a feelielbige LätM arrangement öes & er-e / ses and measurements ub @ T pralstieeh
Mgs Entfernungen? ©Im© dass dadurch selir erhebliche stierarbeit en*, öle Ton normal geschulten Fachkräften atis~ geführt werden könnten,, notwendig sind«, Das ©rfiad«ags·= genässe Gerät kann ferner nit einem wesentlich geringeres Gewicht als die 'bekannten Geräte hergestellt werden^ insbesonder® deshalb,, da die schwere Srundplattep äi.® eiae brauchbare Justierung bei feelcasrntea G-eräten erst ©raaSg=· lieht« entfallen kann« Die Erfindung erschöpft sieh nicht etwa mit den Ersata der bisher verwendet®n LiehtQ[well@n drasch einen Inaserj, dessen Eigenschaften is, der Fa©hw@lt seit !Magerer Zeit bekannt sind?, s©ndern gibt ein© besomders ψQTteilhafte Ausbildung des gesamten öerätesp durch die die Vorteile des vom Laser ausgesandten Lichtstrahles für di® Zweistrahl<=Interferenzmessung erst nutzbar werden»Mgs distances ? The fact that this means that considerable work can be done *, oils that can be carried out by normally trained specialists are “necessary”, the wet device can also be manufactured with a significantly lower weight than the known devices ^ in particular, because the heavy round plate can only be dispensed with in the case of feelcasrntea G devices drasch a Inaserj whose characteristics is, the company © hw @ lt Lean times have been known for! ?, s © change is a © besomders ψQT some exemplary training of all öerätesp by the advantages of the light emitted by the laser light beam for DI® dual beam <= Interference measurement can only be used »
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawings Embodiments explained in more detail.
Die Zeichnungen 1 bis 11 zeigen schematisch die Strahlführung bei erfindungsgemäßen Interferometern.The drawings 1 to 11 show schematically the beam guidance in interferometers according to the invention.
Eine der möglichen Ausführungsformen des Interferometers gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Von einem Laser 1, beispielsweise einem kontinuierlich strahlenden Gaslaser, wird ein extrem paralleler und kohärenter lichtstrahl 2 mit einem kleinen Durehmesser (Größenordnung ca. 5 mm) auf die Teilerplatte 3 gerichtet. Die Hache einerOne of the possible embodiments of the interferometer according to the invention is shown in FIG. From a laser 1, for example a continuously radiating one Gas laser, an extremely parallel and coherent light beam 2 with a small diameter knife (approx. 5 mm) directed at the divider plate 3. The Hache one
ρ Teilerplatte braucht demnach nur etwa 0,4 cm zu betragen. Die Teilerplatte 3 spaltet den Lichtstrahl 2 in die Teilstrahlen 4 und 5. Der Teilstrahl 4 wird dureh eine kurz« brennweitige Linse 6 aufgespreizt. Die Brennebene dieses Objektivs 6 fällt mit der Brennebene der Linse 8 zusamnen, deren Durchmesser die Modellgröße begrenzt. Der kleine Planspiegel JList ein Umlenkspiegel, welcher vorzugsweise in der üfähe der Brennebene des Objektivs 6 eingebracht ist. Der parallele Lichtstrahl 4 " geht durch das Modell 9 und wird durch die Linse 10 wieder gesammelt. Die Teilerplatte 11 befindet sich in oder in der Hahe der Brennebene der Linse 10. Der Teilstrahl 5 geht ungespreizt von der Teilerplatte 3 zum Umlenkspiegel 12, dessen Durchmesser nichtAccordingly, the ρ divider plate only needs to be about 0.4 cm. The splitter plate 3 splits the light beam 2 into the partial beams 4 and 5. The partial beam 4 is made by a short « focal length lens 6 spread open. The focal plane of this Lens 6 coincides with the focal plane of lens 8, the diameter of which limits the model size. The small plane mirror JL is a deflecting mirror, which is preferably in which is introduced near the focal plane of the lens 6. The parallel light beam 4 ″ passes through the model 9 and is collected again by the lens 10. The splitter plate 11 is at or near the focal plane of the Lens 10. The partial beam 5 goes unspread from the splitter plate 3 to the deflection mirror 12, the diameter of which is not
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viel größer als der Durchmesser des ungespreizten Laserstrahls zu sein braucht. Der Teilstrahl 5 wird schließlich von einem Objektiv 13, z»B. einer linse, so aufgespreizt, daß die Brennebene dieses Objektivs 13 wieder zusammenfällt mit der Brennebene der linse 10. Damit die Intensitäten der beiden Teilstrahlen 4 und 5 in der Bildebene des zu untersuchenden Körpers 9 etwa gleich groß werden, muß die Brennweite des Objektivs 13 entsprechend abgestimmt sein. An der Teilerplatte 11 werden die beiden Teilstrahlen 4 und 5 wieder vereinigt, so daß jetzt Interferenz möglich ist. Bin Objektiv 14 kann zusätzlich zur Linse 10 zur Abbildung des Modells 9 dienen. Durch einfaches Verdrehen der Teilerplatte 11 oder der Spiegel 7 und 12, bzw. der Teilerplatte 3, läßt sich ein lullfeld oder eine Streifenvorgabe erzielen, je nachdem, ob der Brennpunkt des Objektivs 13 mit dem Brennpunkt der Mnse 10 zusammenfällt oder nicht. Hierbei ist zu beachten, daß die Brennebenen zusammenfallen müssen. Sämtliche Spiegel 7, 12 und die Teilerplatten 3, 11 sind also entweder ~in Oder in der iahe der Brennebene oder im Laserstrahl angeordnet und entsprechend können ihre Abmessungen klein sein. Wegen der großen Kohärenzlänge des Laserliehtes (mehrere Kilometer) können die Teilstrahlen 4 und 5 sehr verschieden große optische Weglängen durchlaufen.much larger than the diameter of the unspread laser beam needs to be. The partial beam 5 is finally from an objective 13, for example. a lens so spread open that the focal plane of this lens 13 coincides again with the focal plane of the lens 10. So that the intensities of the two partial beams 4 and 5 in the image plane of the one to be examined Body 9 are about the same size, the focal length of the lens 13 must be matched accordingly. At the The splitter plate 11 becomes the two partial beams 4 and 5 again united so that interference is now possible. I'm lens 14 can be used in addition to the lens 10 to depict the model 9. By simply twisting the divider plate 11 or the mirrors 7 and 12, or the divider plate 3, a lull field or a strip specification can be achieved, depending on whether the focal point of the objective 13 coincides with the focal point of the lens 10 or not. It should be noted that that the focal planes must coincide. All mirrors 7, 12 and the divider plates 3, 11 are either ~ in or near the focal plane or in the laser beam arranged and accordingly their dimensions can be small being. Because of the long coherence length of the laser beam (several kilometers), the partial beams 4 and 5 can be very traverse optical path lengths of different sizes.
Die Justierung des Interferometers sei anhand der Fig. 1 beschrieben, Für die nachstehend angegebenen AnordnungenThe adjustment of the interferometer is described with reference to FIG. 1, for the arrangements given below
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gelten die gleichen Überlegungen. Die Justierung ist äußerst einfach. Sie kann beispielsweise wie folgt bewerkstelligt werden« man läßt sämtliche linsen und Objektive 8, 10, 14» 6, 13) zunächst fort. Infolge der extremen Parallelität des Laserstrahls ist es möglich, diesen Strahl durch Verdrehen und Verschieben der Spiegel 7, 12 und der Teilerplatten 3, 11 vorzujustieren. Der Strahl 2 wird durch die Teilerplatte 3 geteilt und durch die Teilerplatte 11 wieder zusammengeführt. Die beiden Teilstrahlen 4 und 5 sind jetzt also noch nicht aufgespreizt. Die beiden Teilstrahlen müssen nicht einmal in einer Ebene liegen. Es genügt, wenn sie nach der Vereinigung an der Teilerplatte 11 dieselbe Richtung haben und zur Deckung gebracht werden. Diese Bedingung kann durch Verdrehen des Spiegels 12 und der Teilerplatte erfüllt werden. Nunmehr werden die Linsen und Objektive eingebracht. Dabei hat man lediglich darauf zu achten, daß die Brennebenen der kurzbrennweitigen Objektive 6, 13 mit den Brennebenen der Linsen 8, 10 zusammenfallen. Die in Fig. angegebene Ee'chteckform des Strahlverlaufs ist nicht notwendig, es sind auch schief winkelige Vierecksformen möglich. the same considerations apply. Adjustment is extremely easy. It can be accomplished, for example, as follows be «you leave all lenses and objectives 8, 10, 14» 6, 13) initially continued. Due to the extreme parallelism of the laser beam, it is possible to twist this beam and shifting the mirrors 7, 12 and the divider plates 3, 11 to pre-adjust. The beam 2 is through the Divider plate 3 divided and again by the divider plate 11 merged. The two partial beams 4 and 5 are therefore not yet spread open. The two partial beams must don't even lie in one plane. It is sufficient if they are in the same direction after the union on the divider plate 11 have and are brought to cover. This condition can be achieved by rotating the mirror 12 and the divider plate to be met. Now the lenses and objectives are introduced. You just have to make sure that the focal planes of the short focal length objectives 6, 13 coincide with the focal planes of the lenses 8, 10. The in Fig. The specified ee'ctangular shape of the beam path is not necessary, obliquely angled square shapes are also possible.
Fällt die Brennebene der Linse 10 nicht genau mit der Brennebene des Objektivs 13 zusammen, so erhält man konzentrische Interferenzringe. Durch Verschieben des Objektivs 13 können diese konzentrischen Interferenzringe zum Versehwinden gebracht werden. Da,nn fallen die beiden Brennebenen zusam-If the focal plane of the lens 10 does not exactly coincide with the focal plane of the objective 13, concentric ones are obtained Interference fringes. By moving the objective 13, these concentric interference rings can be lost to be brought. There, nn the two focal planes coincide
men. Jetzt kann man lediglich durch Kippen der einen Ceilerplatte 11 ein Nullfeld oder eine Streifenvorgabe (parallele Streifen unter einstellbarem Winkel) erzielen, je nachdem, ob die Brennpunkte der Linse 10 und des Objektivs 13 zusammenfallen oder nicht.men. Now you can only by tilting one of the Ceiler plates 11 a zero field or a stripe specification (parallel Stripes at an adjustable angle), depending on whether the focal points of the lens 10 and the objective 13 coincide or not.
Weitere Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden liguren gezeigt, wobei die grundsätzlichen Aussagen, welche über Hg, 1 gemacht wurden, nicht verändert werden.Further embodiments are shown with reference to the following ligures, the basic statements which above Hg, 1 cannot be changed.
lig· 2 zeigt wieder eine Anordnung mit Parallelstrahlengang, welcher durch die linse 8 und 10 hergestellt wird. Im G-egensatz zu Mg. 1 wird hier die große Kohärenzlänge des Laserlichtes sehr stark ausgenutzt. Der Spiegel 12 ist gegen die Teilerplatte 3 ausgetauscht und umgekehrt. Durch Vertauschen der Spiegel, Teilerplatten und des Lasers sind noch zahlreiche ähnliche Kombinationen möglich.lig 2 again shows an arrangement with a parallel beam path, which is made by the lens 8 and 10. In contrast to Mg. 1, the long coherence length is here of the laser light very heavily used. The mirror 12 has been exchanged for the divider plate 3 and vice versa. By swapping the mirrors, splitter plates and the laser there are still many similar ones Combinations possible.
lig. 3 zeigt eine Anordnung mit den Hohlspiegeln 81 und 101, welche anstelle der Linsen 8 und 10 treten.'Pig. 3 ist ein Beispiel für eine Anordnung, bei welcher die Umlenkspiegel 7 und 12 der Pig. 1 entfallen. Diese Anordnung weist allerdings astigmatische Fehler auf, weswegen man im allgemeinen die Anordnung nachlig. 3 shows an arrangement with the concave mirrors 8 1 and 10 1 , which take the place of the lenses 8 and 10. 'Pig. 3 is an example of an arrangement in which the deflecting mirrors 7 and 12 of the Pig. 1 do not apply. However, this arrangement has astigmatic errors, which is why the arrangement is generally verified
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3?ig. 4 vorziehen, wird, in welcher wieder kleine Umlenkspiegel 7 und 12 eingesetzt sind. Auch bei der Hohlspiegelanordnung sind zahlreiche Varianten möglich*3? Ig. 4 prefer, in which again small deflecting mirrors 7 and 12 are used. Even with the concave mirror arrangement numerous variants are possible *
I1Ig. 5 zeigt eine Anordnung mit konvergentem Strahlengang» Der zu untersuchende Körper 9 kann sich im eintretenden, im ein- und austretenden (Koinzidenzanordnung), oder im austretenden Strahl befinden, oder der Hohlspiegel 81 kann selbst der zu untersuchende Körper sein. Eine derartige Anordnung ist mit dem Maeh-Zehnder-Interferometer nicht möglieh« Anstelle des Hohlspiegels 81 kann natürlich auch eine Linse treten, InI 1 Ig. 5 shows an arrangement with a convergent beam path. The body 9 to be examined can be in the entering, in and exiting (coincidence arrangement) or in the exiting beam, or the concave mirror 8 1 itself can be the body to be examined. Such an arrangement is with the Maeh-Zehnder interferometer not möglieh "Instead of the concave mirror 8, a lens 1 of course may occur, In
Pig. 6 ist eine Koinzidenzanordnung dargestellt, bei welcher die Strahlen exakt in sich selbst reflektiert werden·Pig. 6 shows a coincidence arrangement in which the rays are exactly reflected in themselves
Fig. 7 ist ähnlich dem Michelson-Interferometer aufgebaut, der zu untersuchende Körper kann dabei der Planspiegel 9 oder auch die Linse 8 sein.7 is constructed similarly to the Michelson interferometer; the body to be examined can be the plane mirror 9 or the lens 8.
ig. 8 ist eine Mikroskopanordnung, wobei das Objektiv 6 ein Bild des zu untersuchenden Körpers 9 entwirft, welches mit dem Okular H betrachtet wird. Auch wenn sieh der zu untersuchende Körper 9 in einer Immer-ig. 8 is a microscope arrangement, the objective 6 designs an image of the body to be examined 9 which is viewed with the eyepiece H. Even if see the body to be examined 9 in an ever-
— 12—- 12-
.12-.12-
sionsflüssigkeit befindet and der Teilstrahl 4 aus diesem Gründe eine andere optische Weglänge als der Teilstrahl 5 hat, treten Interferenzen auf, was bei einer Mach—Zehnder-Anordnung nicht möglich ist.sion liquid is and the partial jet 4 from For this reason, the optical path length differs from that of the partial beam 5, interference occurs, which occurs at a Mach-Zehnder arrangement is not possible.
Das Erfindungsprinzip läßt sich auch für eine interferometrische Bestimmung von absoluten Braehzahlen anwenden. Hierzu eignet sich z#B. die Anordnung nach ffig * 9« Der Versuchskörper 9 ist eine Kammer, die in Fig. 9A im Aufriß (keilförmig gezeigt ist. Der Teilstrahl 4 kann diese Kammer 9 zweimal durchlaufen· Hierbei erfüllt ein total reflektierendes oder verspiegeltes Prisma die Punktion der Ab lenk-* spiegel 7 und 12» Das zu untersuchende Medium wird in diese Kammer 9 eingebracht. Der Teilstrahl 4 erfährt proportional der Brechzahl des zu untersuchenden Mediums eine Ablenkung. Die so entstehenden Interferenzstreifen sind ein Maß für die absolute Brechzahl, wenn die Anlage evakuiert wird. Während die Brechzahlen von Gasen auch bislang schon interferometriseh bestimmt werden konnten, war die interferometrische Brechzahlbestimmung anderer Medien gegen luft oder Vakuum bisher wegen der geringen Kohärenzlänge der verwendeten Lichtquellen nicht möglich. NaturIioh können Spiegel, Teilerplatten und der Laser auch in dieser Anordnung vertauscht werden.The principle of the invention can also be used for an interferometric determination of absolute Braeh numbers. For this purpose, for example, is suitable. the arrangement according to fig * 9 «The test body 9 is a chamber which is shown in elevation (wedge-shaped) in FIG. 9A. The partial beam 4 can pass through this chamber 9 twice. * mirrors 7 and 12 »The medium to be examined is introduced into this chamber 9. The partial beam 4 is deflected proportionally to the refractive index of the medium to be examined. The resulting interference fringes are a measure of the absolute refractive index when the system is evacuated The refractive indices of gases could already be determined interferometrically, the interferometric determination of the refractive index of other media against air or vacuum was previously not possible due to the low coherence length of the light sources used. Of course, mirrors, dividing plates and the laser can also be interchanged in this arrangement.
Die Fig. 9 ist auch ein Beispiel für die Verwendung eines Prismas anstelle zweier aufeinanderfolgender Spiegel. GanzFig. 9 is also an example of the use of a prism instead of two consecutive mirrors. All
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anallgemein kann gesagt werden, daß man/stelle zweier nacheinander angeordneter Umlenkspiegel, die den Lichtstrahl am etwa 180° knicken, ein total reflektierendes oder verspiegeltes Prisma verwenden kann. !Dies gilt z.B. auch für die Anordnungen nach ^ig. 2 und 7, "bei denen die Spiegel 7 und 12 durch ein Prisma ersetzt sein können.in general it can be said that one places two one after the other arranged deflecting mirror, which bends the light beam at about 180 °, a totally reflective or mirrored one Can use prism. ! This also applies, for example, to the arrangements according to ^ ig. 2 and 7, "where the mirrors 7 and 12 can be replaced by a prism.
licht aufgeführt sind hier asymmetrische Anordnungen, welche zwar möglich sind, aber im allgemeinen nicht ausgeführt werden.asymmetrical arrangements are listed here, which are possible, but generally cannot be carried out.
Das Zweistrahl-Interferometer gemäß der Erfindung läßt sich den Erfordernissen der zu untersuchenden lalle anpassen. So werden die Anordnungen mit Parallelstrahlengang nach den Fig. 1 bis 4 vorzugsweise dann verwenden, wenn der zu untersuchende Körper eine größere Länge besitzt, welche der Lichtstrahl durchlaufen muß. Wegen der einfachen Justierung des Interferometers gemäß der Erfindung kann diese Länge erheblich sein (einige Meter). Diese Anordnungen werden daher immer dann verwendet, wenn die auftretenden Brechzahlgradienten sehr klein sind, z.B. bei kleinen Temperaturgradienten, kleinen Konzentrationsgradienten, kleinen Dichtegradienten usw. Die Anordnungen nach den fig« 5, 6, 7 werden vorzugsweise zur Untersuchung von Linsen und Hohlspiegeln verwendet. Besonders die Anordnung nach S1Ig. 7 eignet sich zur Untersuchung ebener Oberflächen. Ebenso könnenThe two-beam interferometer according to the invention can be adapted to the requirements of the lall to be examined. The arrangements with a parallel beam path according to FIGS. 1 to 4 are preferably used when the body to be examined has a greater length through which the light beam must traverse. Because of the simple adjustment of the interferometer according to the invention, this length can be considerable (a few meters). These arrangements are therefore always used when the occurring refractive index gradients are very small, for example with small temperature gradients, small concentration gradients, small density gradients, etc. The arrangements according to FIGS. 5, 6, 7 are preferably used for examining lenses and concave mirrors. Especially the arrangement according to S 1 Ig. 7 is suitable for examining flat surfaces. Likewise can
durchsichtige Körper auf Brechzahlinhomogenitäten, "bzw. auf Gleichmäßigkeit ihrer Dicken geprüft werden· Zur Untersuchung von Dichtefeldern, Yi/elche bei sieh rasch bewegenden Projektilen auftreten, wird vorzugsweise die Anordnung nach Fig. 6 verwendet, bei welcher der Lichtstrahl zweimal den zu untersuchenden Körper durchläuft. Auch für die Untersuchung von Detonationswellen eignet sich diese Anordnung. Pig. 8 zeigt eine Mikroskopanordnung. Durch Verschieben der Brennebenen, z.B. der beiden Objektive 6 und 13 von Pig» 8, erhält man konzentrische Hinge, welche ein Maß für den Abstand der beiden Brennebenen sind. D.h., das neue Gerät eignet sich auch zur Längenmessung.transparent bodies for refractive index inhomogeneities, "resp. to be checked for uniformity of their thicknesses · To examine density fields, yi / elche when seeing rapidly moving Projectiles occur, the arrangement according to FIG. 6 is preferably used, in which the light beam twice the to examining body passes through. This arrangement is also suitable for examining detonation waves. Pig. 8th shows a microscope arrangement. By shifting the focal planes, E.g. the two objectives 6 and 13 from Pig »8, one obtains concentric hinge, which is a measure of the distance of the two focal planes. This means that the new device is also suitable for length measurement.
.Zwei der mögliehen Anordnungen des vereinfachten Zweistrahl-Interferometers sind in Pig. IO und 11 dargestellt.Two of the possible arrangements of the simplified two-beam interferometer are in Pig. IO and 11 shown.
Yom Laser 1, beispielsweise einem kontinuierlich strahlenden Gaslaser, ~wirdr~d=er Laserstrahl 22 abgestrahlt und von einem kurzbrennweitigen Objektiv"(Linse) 26 aufgespreizt. In oder in der Fähe der Brennebene dieses Objektivs 26 ist eine Teilerplatte 23 angeordnet, welche nur geringe Abmessungen zu haben braucht. Der eine Teilstrahl 24 geht zweimal durch den zu untersuchenden Körper. Im Palle kurzer Modelle genügt die Koinzidenzanordnung nach Pig. 10, bei welcher nur ein Hohlspiegel 28' verwendet wird.Yom laser 1, for example a continuously radiating one Gas laser, the laser beam 22 is emitted and by a short focal length lens "(lens) 26 spread open. In or in the vicinity of the focal plane of this lens 26, a divider plate 23 is arranged, which has only small dimensions needs to have. One partial beam 24 passes twice through the body to be examined. Shortly in Palle The Pig coincidence arrangement is sufficient for models. 10, in which only one concave mirror 28 'is used.
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Im lalle langer Modelle empfiehlt sich die Anordnung nach Fig. 11. Mit Hilfe des Objektivs (Linse) 28 erhält man einen Parallelstrahl, welcher mindestens die Abmessungen des zu untersuchenden Körpers 29 haben muß« Ein Spiegel 30", in Fig. 11 ein Planspiegel, der aber auch eine auf Inhomogenitäten zu untersuchende reflektierende Oberfläche sein kann, reflektiert den Parallelstrahl vorzugsweise in sich.The arrangement according to FIG. 11 is recommended for all long models. With the aid of the objective (lens) 28, one can obtain one Parallel beam, which must have at least the dimensions of the body to be examined 29 "a mirror 30", in Fig. 11 a plane mirror, but also one for inhomogeneities can be the reflective surface to be examined, preferably reflects the parallel beam in himself.
Der zu untersuchende Körper 29 kann auch der Hohlspiegel 28', das Objektiv (Linse) 28 oder der Spiegel 30» selbst sein.The body 29 to be examined can also be the concave mirror 28 ', the objective (lens) 28 or the mirror 30' itself being.
Der zweite Teilstrahl 25 wird von einem Hohlspiegel 27* mit kleinen Abmessungen vorzugsweise in sich selbst reflektiert. Anstelle des Hohlspiegels 27' kann auch eine Kombination von Linse und Spiegel ähnlieh der in Mg· 11 für den Teilstrahl 24 dargestellten treten. Ein Objektiv (Linse) 34 bildet den zu untersuchenden Körper 29 ab.The second partial beam 25 is preferably reflected in itself by a concave mirror 27 * with small dimensions. Instead of the concave mirror 27 ', a combination of lens and mirror similar to that in Mg · 11 for the partial beam can also be used 24 shown step. An objective (lens) 34 images the body 29 to be examined.
Die Justierung der beschriebenen Anordnungen ist völlig unkompliziert, da nur zwei Teile bewegt werden müssen: Der Hohlspiegel 28* oder der Spiegel 30° zur Grobjustierung, der Hohlspiegel 27' zur Feinjusstierung* Mit dem Hohlspiegel 27' kann auch ein !"ullfeld oder eine Streifenvorgabe eingestellt werden. Die vorgegebenen Streifen können geradeThe adjustment of the described arrangements is completely uncomplicated, since only two parts have to be moved: The concave mirror 28 * or the mirror 30 ° for rough adjustment, the concave mirror 27 'for fine adjustment * with the concave mirror 27 'can also be a zero field or a strip specification can be set. The given strips can be straight
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linien beliebiger Richtung oder konzentrische Binge, beide in beliebigem Abstand, sein. Die Erzeugung -vorgegebener konzentrischer Ringe war mit den bisher bekannten Interferometern, z,B. dem Maeh-Zehnder-Gerät, nicht möglich.lines in any direction or concentric binge, both at any distance. The generation -predetermined concentric Rings was with the previously known interferometers, e.g. the Maeh-Zehnder device, not possible.
Die Stellung der Teilerplatte 23 ist nur für die Intensitätsverteilung der beiden Teilstrahlen 24 und 25 entscheidend. Me Teilerplatte kann z.B. eine teilreflektierende planparallele Glasplatte oder eine Kombination zweier an der gemeinsamen Hypothenusenfläehe teilreflektierender Prismen sein. Da ein Laser vorzugsweise linear polarisiertes Licht abgibt, wird man, um unerwünschte Mehrfachreflexionen an Teilerplatte und Spiegel zu vermeiden, die Ebene der optischen Achsen der gesamten Anordnung und die Schwingungsebene des Lichtes zusammenfallen lassen. The position of the splitter plate 23 is only decisive for the intensity distribution of the two partial beams 24 and 25. Me divider plate can e.g. be a partially reflective plane-parallel glass plate or a combination of two on the common hypotenuse surface of partially reflecting prisms. As a laser preferably linearly polarized light emits, in order to avoid unwanted multiple reflections on the splitter plate and mirror, one becomes the level of the optical Let the axes of the entire arrangement and the plane of oscillation of light coincide.
Die Elemente nach 3?ig. 10 und 11 lassen sieh zu zwei oder drei Baugruppen zusammenfassen (in den Figuren durch gestrichelte Linien angedeutet). Die erste Baugruppe enthält den Laser 1, das Spreizobjektiv 26, die Teilerplatte 25, den Hohlspiegel 27', und das Objektiv 34. Die zweite Baugruppe enthält das Objektiv (Linse) 28, die dritte Baugruppe den Spiegel 30", wie dies in Fig. 2 dargestellt ist» Anstelle der zweiten und dritten Baugruppe kann auch nur eine einzige Baugruppe, wie dies in üg. 10 dargestellt ist, mitThe elements after 3 ig. 10 and 11 let look to two or summarize three assemblies (in the figures by dashed Lines indicated). The first assembly contains the laser 1, the spreading lens 26, the splitter plate 25, the Concave mirror 27 ', and the lens 34. The second assembly contains the objective (lens) 28, the third assembly the mirror 30 ", as shown in Fig. 2" Instead the second and third assembly can only be a single assembly, as shown in üg. 10 is shown with
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dem Hohlspiegel 28' eingesetzt werden. Diese Aufstellung ist nicht beweglich und kann gut den örtlichen Verhältnissen und dem zu untersuchenden Körper angepaßt werden.the concave mirror 28 'are used. This setup is not mobile and can well match the local conditions and adapted to the body to be examined.
— Schutzansprüche *~- Protection claims * ~
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Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG34806U DE1950404U (en) | 1966-06-03 | 1966-06-03 | TWO-BEAM INTERFEROMETER. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG34806U DE1950404U (en) | 1966-06-03 | 1966-06-03 | TWO-BEAM INTERFEROMETER. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1950404U true DE1950404U (en) | 1966-11-24 |
Family
ID=33338056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG34806U Expired DE1950404U (en) | 1966-06-03 | 1966-06-03 | TWO-BEAM INTERFEROMETER. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1950404U (en) |
-
1966
- 1966-06-03 DE DEG34806U patent/DE1950404U/en not_active Expired
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