DE3650262T2

DE3650262T2 - Differential-Interferometer mit flachem Spiegel.

Info

Publication number: DE3650262T2
Application number: DE3650262T
Authority: DE
Inventors: Gary E Sommargren
Original assignee: Zygo Corp
Current assignee: Zygo Corp
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2006-12-20
Also published as: EP0227554A2; EP0227554B1; US4752133A; JPH0715363B2; DE3650262D1; JPS62235506A; EP0227554A3; DE227554T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Messung der optischen Weglängenänderung zwischen zwei planen Spiegelflächen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine optische Vorrichtung, die anwendbar ist für hochgenaue Entfernungsmessung, bei der mit Interferometrie gearbeitet wird.
Ein Interferometer ist ein Basisinstrument für die meisten hochgenauen Entfernungsbestimmungen bei Dehnungsmessung, Materialfestigkeitsmessung, in der Werkzeugmaschinenindustrie und bei der Halbleiterherstellung. Ein Interferometertyp, der den momentanen Stand der Technik repräsentiert, ist das Differential-Planspiegel-Interferometer, welches die optische Weglängenänderung zwischen zwei externen Spiegeln mißt und das beschrieben ist in R.R. Baldwin und G.J. Siddall, "A double pass attachment for the linear and plane interferometer"; Proc. SPIE, Band 480, s. 78 - 83 (Mai 1984) . Ein konventionelles Differential-Planspiegel-Interferometer besteht aus einem festen Planspiegel und einem beweglichen Planspiegel, die zusammen den Interferometerhohlraum bzw. Resonator bilden, sowie optischen Zusatzkomponenten (Retroreflektoren, Verzögerungsplatten, Spiegel, Strahlteiler) . Dieser Interferometertyp hat eine inhärente optische Auflösung von einer viertel Wellenlänge des verwendeten Lichts und ist insbesondere sehr stabil, was erforderlich ist bei stetig steigenden Anforderungen an höhere Genauigkeit. Somit ist es insbesondere unempfindlich gegenüber einer Kippung der Planspiegel und Bewegung der optischen Hilfskomponenten.
Das konventionelle Differential-Planspiegel-Interferometer ist jedoch außerordentlich kompliziert, erfordert viele optische Hilfskomponenten und führt dadurch zu Vielfachreflexionen der Meßstrahlen. Diese Nachteile begrenzen entscheidend die erreichbare Genauigkeit, weil das Signal/Rauschverhältnis beim Meßsignal als Ergebnis reduzierter optischer Strahlleistung und Polarisationsverschmierung niedriger wird.
Die vorliegende Erfindung behält den Planspiegel-Grundresonator des konventionellen Differential-Planspiegel-Interferometers bei; jedoch wird durch die Verwendung einer Scherplatte bei der vorliegenden Erfindung nicht nur die Zahl optischer Elemente sondern auch die Zahl von Reflexionen etwa um 50 % reduziert. Die Verbesserungen durch die vorliegende Erfindung erhöhen somit die mit diesem Interferometertyp erreichbare Genauigkeit weiter.
Die unmittelbare Erfindung sieht ein Differential-Planspiegel-Interferometersystem für genaue Messung entweder von Längenänderungen oder Änderungen der optischen Weglänge vor.
Dieses Interferometersystem, welches von der im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten und aus Journal of Physics E. Scientific Instruments, Band 16, Nr. 12, Dezember 1983, S. 1208 bis 1213, Institute of Physics, Dorking, GB; M. OKAJI et al.: "High-resolution multifold path interferometers for dilatometric measurements", bekannten Art ist, ist gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.
Bei den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 in schematischer Form eine Ausführungsform der unmittelbaren Erfindung, wobei alle optischen Strahlen in einer einzigen Ebene verlaufen;
Fig. 2 in schematischer Form eine zweite Ausführungsform der unmittelbaren Erfindung, wobei die optischen Strahlen nicht in einer einzigen Ebene verlaufen.
Fig. 1 stellt in schematischer Form eine Ausführungsform der unmittelbaren Erfindung dar, bei der alle optischen Strahlen in einer einzigen Ebene verlaufen. Obwohl die Vorrichtung für einen großen Bereich von Strahlungsquellen anwendbar ist, bezieht sich die folgende als Beispiel gemeinte Beschreibung auf ein optisches Meßsystem. Die Lichtguelle 10, als welche besonders bevorzugt ein Laser verwendet wird, emittiert einen Eingangsstrahl 12, welcher sich aus zwei frequenzstabilen Komponenten zusammensetzt, die orthogonal polarisiert sind, angedeutet durch Punkt und Pfeil, siehe z.B. Bagley et al. US Patent Nr. 3 458 259, veröffentlicht am 26. Juli 1969 und die anhängige Parallelanmeldung US Patent Applications Serial Nr. 710 859 mit dem Titel "Apparatus to Transform a single Frequency, Linearly Polarized Laser Beam Into a Beam with Two Orthogonally Polarized Frequencies", eingereicht am 12. März 1985; 710 947 mit dem Titel "Heterodyne Interferometer System", eingereicht am 12. März 1985; und 710 927 mit dem Titel "Apparatus to Transform a Single Frequency, Linearly Polarized Laser Beam with two Orthogonally Polarized Freguencies", eingereicht am 12. März 1985. Die Quelle 10 erzeugt ein elektrisches Referenzsignal 11, das der Frequenzdifferenz zwischen den beiden stabilisierten Frequenzen entspricht, und zwar mittels entweder eines frequenzstabilisierten elektronischen Oszillators oder eines photoelektrischen Mischers mit elektronischem Verstärker.
Der Strahl 12 fällt auf eine Scherplatte 16, die ein gekipptes Trägerglas mit optisch planen Oberflächen 17 und 18 ist, die zueinander parallel sind. Die Funktion die Scherplatte 16 besteht darin, die zwei Frequenzkomponenten räumlich mit konventionellen Polarisationstechniken zu trennen. Der Strahl 12 tritt durch die Oberfläche 17 und wird damit zum Strahl 13, welcher dieselbe Polarisation wie der Strahl 12 hat. Die Oberfläche 17 hat eine Antireflexbeschichtung 21A in dem Breich, wo der Strahl 12 durchtritt. Die Polarisationsbeschichtung 23A auf der Oberfläche 18 trennt den Strahl 13 so auf, daß eine polarisierte Frequenzkomponente als Strahl 30 hindurchgelassen wird, während die andere orthogonal polarisierte Frequenzkomponente als Strahl 14 reflektiert wird. Der Strahl 14 wird von der Reflexbeschichtung 25A auf der Oberfläche 17 total reflektiert und wird zum Strahl 15. Der Strahl 15 tritt durch die Oberfläche 18 und wird zum Strahl 31, der dieselbe Polarisation wie der Strahl 15 hat. Die Oberfläche 18 hat eine Antireflexbeschichtung 27A in dem Bereich, wo der Strahl 15 durchtritt.
Der Strahl 31 tritt durch die λ/2-Verzögerungsplatte 29A, welche die lineare Polarisation des Strahls 31 um 90º dreht, so daß der resultierende Strahl 33 dieselbe Polarisation (aber nach wie vor eine unterschiedliche Frequenz) wie Strahl 30 hat. Die Strahlen 30 und 33 treten in den Polarisationsstrahlteiler 40 mit Polarisationsbeschichtung 42 und werden als Strahl 34 bzw. 35 hindurchgelassen. Die Strahlen 34 und 35 treten durch die λ/4-Verzögerungsplatte 44 und werden in zirkularpolarisierte Strahlen 50 bzw. 51 gewandelt. Der Strahl 51 wird von dem festen Referenzspiegel 71 reflektiert und wird zum Strahl 51A, während der Strahl 50 von dem beweglichen Spiegel 70 reflektiert wird, der sich an der Stelle befindet, deren relative Position gemessen werden soll, und wird zu Strahl 50A. Die Strahlen 50A und 51A treten zurück durch die λ/4-Verzögerungsplatte 44 und werden zurückgewandelt in linear polarisierte Strahlen, welche orthogonal polarisiert sind gegenüber den ursprünglich einfallenden Strahlen 34 und 35. Die Strahlen 50A und 51A werden durch Polarisatiönsbeschichtung 42 reflektiert und werden zu den Strahlen 52 bzw. 53. Die Strahlen 52 und 53 werden durch den Retroreflektor 45 reflektiert und somit zu den Strahlen 54 und 55. Die Strahlen 54 und 55 werden reflektiert durch die Polarisationsbeschichtung 42 und damit zu den Strahlen 56 und 57. Die Strahlen 56 und 57 treten durch die λ/4-Verzögerungsplatte 44 und werden umgewandelt in zirkularpolarisierte Strahlen 58 bzw. 59.
Der Strahl 59 wird von dem festen Referenzspiegel 71 reflektiert und so zu Strahl 59A, während der Strahl 58 von dem beweglichen Spiegel 70 reflektiert wird und so zu dem Strahl 58A wird. Die Strahlen 58A und 59A laufen erneut durch die λ/4-Verzögerungsplatte 44 und werden zurückverwandelt in linear polarisierte Strahlen, welche genauso polarisiert sind wie die ursprünglich einfallenden Strahlen 34 und 35. Die Strahlen 58A und 5A werden von der Polarisationsbeschichtung 42 durchgelassen und verlassen den Polarisationsstrahlteiler 40 als Strahlen 60 und 63. Die Strahlen 60 und 63 verlaufen aufgrund der inhärenten optischen Eigenschaften des Retroreflektors 45 parallel zueinander, unabhängig von jeder Kippung, um die die Spiegel 70 und 71 gegeneinander gekippt sein können. Der Strahl 60 tritt durch die λ/2-Verzögerungsplatte 29B, die die lineare Polarisation des Strahls 60 um 90º dreht, so daß der resultierende Strahl 62 linear, orthogonal zum Strahl 63 polarisiert ist. Der Strahl 62 tritt durch die Oberfläche 18 und wird zum Strahl 64, der dieselbe Polarisation wie Strahl 62 hat. Die Oberfläche 18 hat eine Antireflexbeschichtung 27B in dem Bereich, in dem der Strahl 62 hindurchtritt. Der Strahl 64 wird von der Ref lexionsbeschichtung 25B total reflektiert und wird zum Strahl 65. Die Oberfläche 17 hat die Reflexionsbeschichtung 25B in dem Bereich, in dem der Strahl 64 sie schneidet. Die Strahlen 65 und 63 werden durch die Polarisationsbeschichtung 23B wieder zu einem Strahl 66 zusammengeführt. Die Oberfläche 18 hat eine Polarisationsbeschichtung 23B in dem Bereich, wo die Strahlen 65 und 63 sie schneiden. Der Strahl 66 tritt durch die Oberfläche 17 und wird zu Strahl 80. Die Oberfläche 17 hat eine Antireflexbeschichtung 21B in dem Bereich, wo der Strahl 66 durch sie hindurchtritt.
Der Strahl 80 hat wie der Eingangsstrahl 12 zwei Frequenzkomponenten, welche orthogonal zueinander polarisiert sind. Jede Frequenzkomponente hat exakt dieselbe optische Weglänge (durch Luft und Glas) außer dem optischen Weg nl zwischen den Spiegeln 70 und 71 hinter sich, wobei n der Brechungsindex des Mediums zwischen den Spiegeln 70 und 71 und 1 der Abstand zwischen den Spiegeln 70 und 71 ist. Die optische Weglänge, die diesem Abstand 1 entspricht, resultiert in einem Phasenunterschied zwischen den zwei Frequenzkomponenten des Strahls 80. Die Bewegung des Spiegels 70 führt dazu, daß sich diese Phasendifferenz ändert. Die Phasenverschiebung ist direkt proportional zu dem Abstand L, der von dem Spiegel 70 bei konstantem n zurückgelegt wurde, und wird dadurch gemessen, daß der Strahl 80 durch den Polarisator 81 geschickt wird, der um 450 gegenüber jedem Polarisations-Element gekippt ist und die zwei orthogonal polarisierten Frequenzkomponenten im Strahl 80 mischt, so daß sich der Strahl 82 ergibt. Anlog ist bei festem 1 und variablem n die Phasenverschiebung direkt proportional zu der Änderung in n. Die Interferenz zwischen den zwei Frequenzkomponenten wird durch den Photodetektor 83 als sinusförmige Intensitätsänderung erfaßt, deren Frequenz gleich der Differenzfrequenz zwischen den beiden Komponenten des Strahls 12 ist. Die Phasenänderung zwischen sinusförmigem elektrischen Ausgang 85 und sinusförmigem elektrischen Referenzsignal 11 wird durch den Phasenakkumulator 90 gemessen, siehe z.B. die obenerwähnte anhängige parallele US Anmeldung mit der Nummer US Patent Application Serial Nr. 710 928, der den Ausgang 92 hat, dessen Signal direkt proportional zu der optischen Weglängenänderung zwischen den Spiegeln 70 und 71 ist. Dieser optische Aufbau ist extrem unempfindlich gegenüber Meßfehlern, da Änderungen thermischen oder mechanischen Ursprungs bei den anderen optischen Komponenten beide Frequenzkomponenten gleichermaßen betreffen und daher keinen Einfluß auf die gemessene Phasenänderung 92 haben. Darüberhinaus sind Umwelteinflüsse sowie Änderungen des Brechungsindex von Luft minimierbar durch Anordnung des Spiegels 71 nahe dem Spiegel 70, um den optischen Weglängenunterschied zwischen den beiden Frequenzkomponenten zu reduzieren. Es muß betont werden, daß λ/2-Verzögerungsplatten 29A und 29B ein einziges Element mit einem Loch darin sein können, um den Strahl 63 ungehindert durchtreten zu lassen.
Fig. 2 bezeichnet in schematischer Form eine zweite Ausführungsform der unmittelbaren Erfindung, bei der die optischen Strahlen nicht in einer Ebene liegen. Dieses erlaubt den Aufbau eines kompakteren optischen Systems Die Beschreibung dieser Figur ist identisch mit der von Fig. 1 und in gleichem Sinne beziffert. Die einzigen Unterschiede sind die, daß jetzt die Beschichtungen 21A und 21B, 23A und 23B, 25A und 25B und 27A und 27B in Fig. 11 die Beschichtungen 21, 23, 25 bzw. 27 werden; und die λ/2-Verzögerungsplatten 29A und 29B in Fig. 1 werden zu einer λ/2-Verzögerungsplatte 29.
Somit wird in Fig. 2 als Lichtquelle 10, die vorher erwähnt worden ist, besonders bevorzugt ein Laser verwendet, der den aus zwei frequenzstabilen, orthogonal zueinander polarisierten Komponenten zusammensetzten Eingangsstrahl 12 emittiert, was angedeutet wird durch die zwei Pfeile. Die Quelle 10 gibt außerdem ein elektrisches Referenzsignal 11 aus, welches wiederum der Frequenzdifferenz zwischen den zwei stabilisierten Frequenzen entspricht. Der Strahl 12 fällt auf die Scherplatte 16, welche ein gekipptes Trägerg1as mit optisch planen, zueinander parallelen Oberflächen 17 und 18 ist. Die Funktion der Scherplatte 16 besteht darin, die zwei Frequenzkomponenten räumlich zu trennen, und zwar unter Verwendung konventioneller Polarisationstechniken. Somit wird in der Ausführungsform nach Fig. 2 der Strahl 12 durch die Scherplatte 16 aufgeteilt, und zwar mit Hilfe der Antireflexbeschichtungen 21 und 27, Polarisationsbeschichtung 23 und Reflexionsbeschichtung 25, so daß er zu einem vertikal polarisierten Strahl 30 und einem horizontal polarisierten Strahl 31 wird. Der Strahl 31 tritt durch die einzige λ/2- Verzögerungsplatte 29, welche die lineare Polarisation des Strahls 31 um 90º dreht, so daß der resultierende Strahl 33 dieselbe Polarisation wie Strahl 30 hat (aber immer noch eine unterschiedliche Frequenz). Die Strahlen 30 und 33 treten in den Polarisationsstrahlteiler 40 mit der Polarisationsbeschichtung 42 ein und werden als Strahlen 34 bzw. 35 durchgelassen. Die Strahlen 34 und 35 treten durch die λ/4-Verzögerungsplatte 44 und werden in zirkular polarisierte Strahlen 50 bzw. 51 gewandelt. Der Strahl 5l wird von dem festen Referenzspiegel 71 reflektiert und wird damit zum Strahl 51A, während der Strahl 50 von dem beweglichen Spiegel 70 reflektiert wird, der fest an der Stelle steht, deren relative Position gemessen werden soll, und so zu 50A wird. Die Strahlen 50A und 51A treten wiederum durch die λ/4-Verzögerungsplatte 44 und werden zurückgewandelt in linear polarisierte Strahlen, die orthogonal zu den ursprünglich einfallenden Strahlen 34 und 35 polarisiert sind. Die Strahlen 50A und 51A werden von der Polarisationsbeschichtung 42 reflektiert und werden so zu dem Strahl 52 bzw. 53. Die Strahlen 52 und 53 werden von dem Retroreflektor 45 reflektiert und werden so zu den Strahlen 54 und 55. Die Strahlen 54 und 55 werden von der Polarisationsbeschichtung 42 reflektiert und werden so zu den Strahlen 56 und 57. Die Strahlen 56 und 57 treten durch die λ/4-Verzögerungsplatte 44 und werden in zirkular polarisierte Strahlen 58 und 59 gewandelt. Der Strahl 59 wird von dem festen Referenzspiegel 71 reflektiert und somit zum Strahl 59A, während der Strahl 58 von dem beweglichen Spiegel 70 reflektiert wird und zum Strahl 58A wird. Die Strahlen 58A und 59A treten erneut durch die λ/4- Verzögerungsplatte 44 und werden in linear polarisierte Strahlen konvertiert, die genauso polarisiert sind wie die ursprünglich einfallenden Strahlen 34 und 35. Die Strahlen 58A und 59A werden durch die Polarisationsbeschichtung 42 durchgelassen und verlassen den Polarisationsstrahlteiler 40 als Strahlen 60 und 61. Die Strahlen 60 und 63 verlaufen aufgrund der inhärenten optischen Eigenschaften des Retroreflektors 45 parallel zueinander, und zwar unabhängig von jeder Kippung, die zwischen den Spiegeln 70 und 71 bestehen mag. Der Strahl 60 tritt durch die einzige λ/2-Verzögerungsplatte 29, welche die lineare Polarisation des Strahls 60 um 90º dreht, so daß der resultierende Strahl 62 orthogonal zum Strahl 63 linear polarisiert ist. Die Strahlen 62 und 63 werden durch die Scherplatte 16 mit Hilfe der Antireflexbeschichtungen 21 und 27, Polarisationsbeschichtung 23 und Reflexionsbeschichtung 25 kombiniert, so daß sich der Strahl 80 ergibt.
Noch einmal, der Strahl 80 in der Ausführungsform in Fig. 2 hat wie der Eingangsstrahl 12 zwei Frequenzkomponenten, welche orthogonal zueinander polarisiert sind. Jede Frequenzkomponente hat, was auch für die Ausführungsform in Fig. 1 galt, exakt dieselbe optische Weglänge (durch Luft und Glas) durchlaufen, außer dem optischen Weg nl zwischen den Spiegeln 70 und 71, wobei n der Brechungsindex des Mediums zwischen den Spiegeln 70 und 71 und 1 der Abstand zwischen den Spiegeln 70 und 71 ist. Die optische Weglänge, die dieser Distanz 1 entspricht, resultiert in einer Phasendifferenz zwischen den beiden Frequenzkomponenten des Strahls 80. Die Bewegung des Spiegels 70 bewirkt, daß sich diese Phasendifferenz ändert. Diese Phasenänderung ist direkt proportional zu dem Abstand L, um den sich der Spiegel 70 bei konstantem n bewegt hat, und wird gemessen, indem der Strahl 80 durch den Polarisator 81 geschickt wird, der zu jedem Polarisationselement um 45º gekippt steht, der die zwei orthogonal polarisierten Frequenzkomponenten im Strahl 80 mischt, so daß sich der Strahl 82 ergibt. Analog ist bei festem 1 und variablem n die Phasenänderung direkt proportional zur Anderung von n. Ebenso wie bei der Ausführungsform in Fig. 1 wird die Interferenz zwischen zwei Frequenzkomponenten durch den Photodetektor 83 erfaßt und zwar als sinusförmige Intensitätsänderung mit einer Frequenz, die gleich der Differenzfrequenz zwischen den zwei Komponenten des Strahls 12 ist. Die Änderung der Phase zwischen dem sinusförmigen elektrischen Ausgangssignal 85 und dem sinusförmigen elektrischen Referenzsignal 11 wird durch den Phasenakkumulator 90 gemessen, so daß der bereits vorher bei der Ausführungsform nach Fig. 1 erwähnte Ausgang 92 direkt proportional zur Anderung der optischen Weglänge nl zwischen den Spiegeln 70 und 71 ist. Somit verwenden die beiden Ausführungsformen nach der Fig. 1 und 2 optische Aufbauten, welche extrem unempfindlich gegenüber Meßfehlern sind, da Anderungen thermischen oder mechanischen Ursprungs bei den anderen optischen Komponenten beide Frequenzkomponenten gleichermaßen betreffen und daher keinen Einfluß auf die gemessene Phasenverschiebung 92 haben. Darüberhinaus können, wie vorher mit Bezug auf die Fig. 1 erwähnt, Umwelteinflüsse sowie Änderungen des Brechungsindex von Luft dadurch minimiert werden, daß der Spiegel 71 nahe dem Spiegel 70 plaziert wird, um die optische Weglängendifferenz zwischen den beiden Frequenzkomponenten zu reduzieren.
Die prinzipiellen Vorteile der unmittelbaren Erfindung sind:
(1) kleine Zahl von optischen Kommponenten,
(2) einfacher Strahleingang,
(3) weniger Reflexionen,
(4) größere Lichtdurchsatzeffizienz,
(5) niedrige Signalstörung,
(6) reduzierte optische Verluste,
(7) reduzierte nichtlineare Fehler und
(8) niedrige Kosten.

Claims

1. Differential-Planspiegel-Interferometer, das umfaßt:

zwei Planspiegel (70, 71), die durch eine veranderliche Lichtweglänge (l) trennbar sind, eine Lichtquelle (10), die einen Eingangsstrahl (12)aussendet, der aus zwei stabilisierten, orthogonal polarisierten optischen Komponenten jeweiliger Frequenz mit einer Frequenzdifferenz (fo) besteht, wobei die Lichtquelle ferner Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Bezugssignals (11) aufweist, das der Frequenzdifferenz zwischen den beiden stabilisierten optischen Frequenzen entspricht;

ein Element (16), das mit dem Eingangsstrahl (12) optisch gekoppelt ist und diesen in zwei getrennte parallele orthogonal polarisierte Eingangsstrahlkomponenten (30, 31) verschiedener Frequenz separiert;

verzögerungselemente (29, 29A), die optisch in den Weg eines der beiden getrennten parallelen orthogonal polarisierten Eingangsstrahlen (30, 31) eingeschaltet sind und diese zwei separierten parallelen orthogonal polarisierten Eingangsstrahlen in zwei getrennte parallele gleichpolarisierte Strahlen (30, 33) umwandeln;

Vielfach-Strahlablenk-Mittel (40, 45), die mit den beiden separierten parallelen gleichpolarisierten Strahlen (30, 33) optisch gekoppelt sind und bewirken, daß einer der beiden separierten parallelen gleichpolarisierten Strahlen eine vorgegebene Anzahl mal durch einen der beiden Planspiegel (70, 71) reflektiert wird und der andere der beiden separierten parallelen gleichpolarisierten Strahlen die gleiche vorgegebene Anzahl mal durch den anderen der beiden Planspiegel reflektiert wird, so daß zwei separierte parallele Ausgangsstrahlen (60, 63) mit gleicher Polarisation erzeugt werden;

Verzögerungselemente (29; 29B), die in den Weg eines der beiden separierten gleichpolarisierten parallelen Ausgangsstrahlen (60, 63) optisch eingeschaltet sind und diese zwei separierten gleichpolarisierten parallelen Ausgangs strahlen in zwei separierte orthogonal polarisierte parallele Ausgangsstrahlen (62, 63) umwandeln;

ein Element (16), das mit den beiden separierten parallelen orthogonal polarisierten Ausgangsstrahlen (62, 63) optisch gekoppelt ist und diese in einen einzigen Ausgangsstrahl (80) mit zwei orthogonal polarisierten Komponenten verschiedener Frequenz zusammensetzt, wobei eine Phasendifferenz zwischen diesen der änderbaren Lichtweglänge (l) zwischen den beiden Planspiegeln (70; 71) direkt proportional ist;

ein Element mit Polarisator (82 und einem Photodetektor (83), das mit dem einzigen Ausgangsstrahl (80) optisch gekoppelt ist und dessen orthogonal polarisierte Komponenten mischt und daraus ein elektrisches Meßsignal (85) bildet;

und eine Einheit (90), die mit dem elektrischen Meßsignal (85) und dem elektrischen Bezugssignal (11) funktionsmäßig gekoppelt ist und eine Phasendifferenz zwischen dem elektrischen Bezugssignal und dem elektrischen Meßsignal anzeigt, wobei die angezeigte Phasendifferenz (92) der änderbaren Lichtweglänge (l) zwischen den beiden Planspiegeln (70, 71) proportional ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Vielfach-Strahlablenk-Mittel (40, 45) ein Zweifach-Strahlablenk-Mittel ist, die vorgegebene Anzahl zwei ist und das Mittel für die räumliche Separierung der Eingangsstrahlkomponenten (12) in zwei räumlich getrennte parallele orthogonal polarisierte Eingangsstrahlen (30, 31) und das Element für die Zusammensetzung der zwei separierten parallelen orthogonal polarisierten Ausgangsstrahlen (62, 63) zu einem einzigen Ausgangsstrahl (80) durch ein gekipptes Scherplattenelement (16) gebildet werden, das ein Trägerglas mit parallelen optischen planen Oberflächen (17, 18), auf welchen zwei Sätze von lokalen Beschichtungen aufgebracht sind, nämlich ein erster Satz von Bereichen von Reflexions-Antireflex- und Polarisationsbeschichtungen (21A, 27A, 23A, 25A) und einen zweiten Satz von Bereichen von Reflexions-Antireflex- und Polarisationsbeschichtungen (21B, 27B, 23B, 25B) umfaßt, wobei der erste Satz von Beschichtungen dazu dient, die räumliche Separierung vorzunehmen und wobei die erste Oberfläche (17) des gekippten Scherplattenelements (16) eine Antireflexbeschichtung (21A) über den Bereich hat, durch welchen der Eingangsstrahl (12) hindurchtritt, um durch eine Polarisationsbeschichtung (21A) der zweiten Oberfläche (18) aufgespalten zu werden, welche eine polarisierte Frequenzkomponente hindurchläßt (Strahl (30)), während sie die andere orthogonal polarisierte Frequenzkomponente (Strahl (14)) hindurchläßt, der seinerseits total reflektiert wird von einer Reflexionsbeschichtung (25A) auf der ersten Oberfläche (17) (Strahl (15)) und folglich durch die zweite Oberfläche (18) über eine Antireflexbeschichtung (27A) als anderer (Strahl (31)) der besagten räumlich getrennten parallelen orthogonal polarisierten Eingangs strahlen hindurchtritt, aufweist, wobei der zweite Satz von optischen Bereichen genauso wie der erste angeordnet ist und einen Antireflexbereich (21lB) und einen Reflexbereich (25B), die sich beide auf der ersten Oberfläche (17) des gekippten Scherplattenelements (16) befinden, und einen Polarisationsbereich (23B) und einen Antireflexbereich (27B), die sich beide auf der zweiten Oberfläche (18) des besagten gekippten Scherplattenelements (16) befinden, aufweist, so daß die Zusammensetzung der besagten zwei separierten orthogonal polarisierten Ausgangsstrahlen, die auf die zweite Oberfläche des gekippten Scherplattenelements auffallen, erfolgt,

wodurch eine gegen Meßfehler und Fehlausrichtung äußerst unempfindliche Optik für das Interferometer erhalten wird.

2. Interferometer nach Anspruch 1, wobei das besagte gekippte Scherplattenelement eine gemeinsame gekippte Parallelplatte (16) mit sowohl erstem als auch zweitem Satz von Beschichtungsbereichen umfaßt.

3. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Mittel zum Umwandeln der beiden separierten parallelen orthogonal polarisierten Eingangsstrahlen (30, 31) in zwei separierte parallele gleichpolarisierte Strahlen (30, 33) ein λ/2 Verzögerungsplattenelement (29A) umfaßt.

4. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel zum Umwandeln der zwei separierten parallelen gleichpolarisierten Ausgangsstrahlen (60, 63) in zwei separierte parallele orthogonal polarisierte Ausgangs strahlen (62, 63) ein λ/2 Verzögerungsplattenelement (29B) umfaßt.

5. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Mittel zum Umwandeln der zwei separierten parallelen orthogonal polarisierten Eingangsstrahlen (30, 31) in zwei separierte parallele gleichpolarisierte Strahlen (30, 33) sowie das Mittel zum Umwandeln der zwei separierten parallelen gleichpolarisierten Ausgangsstrahlen (60, 63) in zwei separierte parallele orthogonal polarisierte Ausgangsstrahlen (62, 63) ein einziges λ/2 Verzögerungsplattenelement (29) umfassen.

6. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Mittel dafür, daß jeder der zwei separierten parallelen gleichpolarisierten Strahlen zweimal durch einen der beiden Planspiegel (70, 71) reflektiert wird, außerdem ein λ/4 Verzögerungselement (44) umfaßt.

7. Interferometer nach Anspruch 6, wobei das Mittel, das bewirkt, daß jeder der separierten parallelen gleichpolarisierten Strahlen zweimal durcheinen der beiden Spiegel (70, 71) reflektiert wird, außerdem ein λ/4-Verzögerungsplattenelement (44) umfaßt.

8. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Mittel zur Erzeugung des elektrischen Meßsignals (85) einen Polarisator (81) zum Mischen der orthogonalen Komponenten des einzigen Ausgangsstrahls umfaßt.

9. Interferometer nach Anspruch 8, wobei das Mittel zur Erzeugung des elektrischen Meßsignals einen photoelektrischen Detektor (83) umfaßt.

10. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Mittel zur Anzeige der Phasendifferenz einen Phasenakkumulator (90) umfaßt.

11. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Mittel (10) zur Erzeugung eines elektrischen Referenzsignals (11) einen frequenzstabilisierten elektronischen Oszillator umfaßt.

12. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Mittel (10) zur Erzeugung eines elektrischen Referenzsignals (11) einen photoelektrischen Mischer und einen elektronischen Verstärker umfaßt.

13. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei einer der beiden Planspiegel (70, 71) fest ist und einen Referenzspiegel (71) aufweist und der andere der beiden Planspiegel beweglich ist, um so einen veränderbaren Abstand (l) zwischen dem Paar von gegeneinander verschiebbaren Planspiegeln herzustellen.

14. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Abstand (l) zwischen dem besagten Paar von Planspiegeln (70, 71) fest ist, um Änderungen im Brechungsindex des Mediums zwischen dem paar von Planspiegeln herzustellen.

15. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei alle besagten Strahlen sich in einer einzigen Ebene befinden.

16. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei sich die optischen Strahlen in einer Vielzahl von Ebenen befinden.

17. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei alle Strahlen optische Strahlen sind.

18. Interferometersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Quelle (10) einen Laser umfaßt.