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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf interferometrische Verschiebungsmessungen
und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Gerät, durch
welches unerwünschte
Geisterbilder aus Messsignalen wesentlich vermindert werden können.
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Geisterbilder
können
bei interferometrischen Verschiebungsmessungen durch Reflexionen
von inneren Komponenten in der Weise auftreten, dass Geisterbilder
die Signalstrahlen überlappen
und beträchtliche
Fehler verursachen. Um die Natur von Geisterbildern näher zu konkretisieren,
wird auf 1 der Zeichnung Bezug genommen,
wo ein Planspiegel-Interferometer hoher Stabilität (HSPMI) dargestellt ist.
Dies ist eine allgemeine Bauart eines Verschiebungsmess-Interferometers
zur Stufenmesstechnik (weitere Beispiele finden sich bei Dr. C.
Zanoni, Differential-Interferometer-Anordnungen
für Längen- und
Winkelmessungen: Prinzipien, Vorteile und Anwendungen, VDI-BERICHTE
NR. 749, 1989, Seiten 93 bis 105). Aus 1 wird deutlich,
dass es zahlreiche Möglichkeiten
zur Erzeugung zufälliger Reflexionen
gibt, die zu "Geister"-Strahlen führen. Einige
dieser Reflexionen vermischen sich kohärent im Interferometer und
führen
Nicht-Linearitäten
ein. Beispielsweise erzeugen die vordere und hintere Oberfläche einer
Mess-Wellenlängenplatte
WR gemäß 1 Geisterstrahlen,
die den gewünschten
Messstrahl perfekt überlappen
können.
Im Unterschied zu zahlreichen Reflexionen von den Glaskomponenten verhindern
die Polarisationseigenschaften der Wellenlängenplatte die Trennung der
Geisterbilder durch ihren Polarisationszustand. Die resultierende Nicht-Linearität ist sehr
viel schwerwiegender als die allgemein bekannten Fehlerquellen,
wie z.B. eine Polarisationsmischung.
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Die
meisten Reflexionen von einer einzigen Oberfläche können durch Neigung der verschiedenen
Komponenten des Interferometers zueinander und gegenüber dem
Stufenspiegel ausgeschaltet werden. Diese Schrägstellungen vermindern die
Wirkung der Geisterstrahlen durch Einfügung einer Neigung zwischen
ihnen und dem Hauptstrahl. In anderen Worten ausgedrückt: es
gibt zu viele geneigte Streifen in diesen Strahlen, um starke Interferenzsignale
herstellen zu können.
Weil jedoch 20 Oberflächenreflexionen
für Mess-
und Bezugsstrahl vorhanden sind, wie dies in 1 dargestellt
ist, ergeben sich 400 mögliche
Geisterstrahlpfade, die zwei zufällige
Reflexionen verursachen. Wie im Falle von Reflexionen an einer einzigen
Oberfläche
werden zahlreiche der problematischsten Doppel-Oberflächen-Reflexionen durch
freiwillige Schrägstellung der
Komponenten entfernt, vorausgesetzt, dass die beiden Oberflächen nicht
derart im Winkel angestellt sind, dass die Schrägstellungen sich auslöschen. Leider
betreffen zahlreiche der Doppel-Oberflächen-Reflexionen
die gleiche optische Komponente mit einer Retro-Reflexion dazwischen. Die beiden Reflexionswinkel
löschen
sich aus, und dies führt
zu einem Geisterstrahl, der sich kohärent zu den Hauptstrahlen addiert.
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Die 2 und 3 zeigen
zwei Beispiele von Geisterstrahlpfaden, die Doppel-Oberflächen-Reflexionen
von der Mess-Wellenlängenplatte erzeugen.
Die Pfade dieser Geisterstrahlen sind getrennt dargestellt. Es ist
jedoch klar, dass diese tatsächlich
die Hauptinterferometerstrahlen überlappen.
Wegen des Retro-Reflektors
scheiden alle Versuche, diese Pfade durch Neigung der Wellenlängenplatte
auszulöschen,
aus dem gleichen Grunde aus, wie das Interferometer Spitzen und
Neigungen im Stufenspiegel anpasst. Unabhängig davon, wie die Wellenlängenplatte
geneigt ist, so finden doch Geisterstrahlen ihren Weg nach dem Detektor.
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Quantitativ
ist der Spitzenwert (PV)-Fehler δχ bei einem
Planspiegel-Interferometer, der von einem Geisterstrahl einer relativen
elektrischen Feldamplitude ε herrührt, gegeben
durch:
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Eine
Quarz-Wellenlängenplatte
mit einer Reflexionsfähigkeit
von 0,5 % ergibt einen Wert ε von 0,005
nach zwei Reflexionen, und infolgedessen wird δχ = 0,25 nm für jeden
der Beiträge,
die in 2 und 3 dargestellt sind. Zum Vergleich
liegt der Anteil von HSPMI-Polarisationsmischung in einem hochqualitativen
Strahlteiler (< 0,1
% Auslöschung)
in einer Größenordnung
darunter (0,05 nm).
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Man
hat beträchtliche
Aufmerksamkeit auf die Frequenz und Polarisationsmischung als Fehlerquellen
bei diesen Interferometern gerichtet, jedoch fehlt eine Behandlung
von Problemen, die mit Geisterreflexionen verknüpft sind. Beispielsweise diskutieren
in Appl. Opt. 37(28), 6696–6700
(1998) Wu und Deslattes kurz die Ursachen und Effekte von Geisterbildern
und stellen fest, dass einige Materialien, wie beispielsweise Glimmer
und Kalkspat, schlechte Substrate für Antireflexüberzüge sind.
Es werden jedoch keine Mittel beschrieben, um diese Geisterbilder
zu vermeiden.
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Infolgedessen
sucht die vorliegende Erfindung ein Gerät zu schaffen, durch das die
Wirkungen unerwünschter
Geisterstrahlen vermindert werden, die in einem Verschiebungsinterferometer
erzeugt werden können.
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Die
Erfindung sucht auch die Möglichkeit
kohärenter
Geisterreflexionen zweiter Ordnung von der Mess-Wellenlängenplatte
eines hochstabilen Planspiegel-Interferometers
(HSPMI) auszulöschen
und ebenso bei anderen Planspiegel-Interferometer-Architekturen.
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verschiebungsinterferometrie
und insbesondere auf interferometrische Polarisationsarchitekturen
vorzugsweise jener Typen mit Planspiegel. Insbesondere schafft die
Erfindung ein Polarisations- Interferometer
mit Interferometermitteln zum Empfang von wenigstens zwei Strahlen
und zur Schaffung eines ersten und eines zweiten Messzweiges (einer
ist vorzugsweise fest und dient als Bezugszweig, und einer ist vorzugsweise
beweglich, um die Verschiebung zu messen, die entweder linear oder
winkelmäßig oder sowohl
linear als auch winkelmäßig sein
kann), wobei die beiden Strahlen geteilt werden, um längs des
ersten und zweiten Messzweiges zu laufen, und es werden Austrittsstrahlen
erzeugt, die Informationen über die
jeweiligen Differenzen in den optischen Pfaden eines jeden Strahls
haben, denen diese beim Durchlauf der ersten und zweiten Messzweige
ausgesetzt sind. Der erste und der zweite Messzweig haben optische
Pfade, die so strukturiert und angeordnet sind, dass wenigstens
einer davon eine variable physikalische Länge besitzt, wobei die optische
Pfadlängendifferenz
zwischen dem ersten und zweiten Messzweig sich gemäß der Differenz
zwischen der jeweiligen physikalischen Länge der optischen Pfade ändert. Bei
dem erfindungsgemäßen Gerät ist wenigstens
einer von erstem und zweitem Messzweig mit einem Paar unterschiedlich
geneigter Verzögerungselemente
versehen, um den Zustand der Polarisation der Strahlen in einem
Messzweig zu steuern, wobei die Effekte der Geisterreflexionen auf
die Austrittsstrahlen vermindert werden. Diese Verzögerungselemente
sind vorzugsweise in Form einer Gruppe von gespalteten Wellenlängenplatten
ausgebildet und bestehen aus zwei Segmenten, die schwach gegeneinander
(z.B. 2 mrad) in entgegengesetzten Richtungen gegeneinander geneigt
sind und vorzugsweise in dem Messzweig liegen, um die Wirkungen
unerwünschter
Geisterbilder zu vermindern, die sonst über den gleichen Pfad wie die
Hauptstrahlen wandern würden
und beträchtliche
zyklische Fehler erzeugen. Eine zweite Gruppe derartiger Spalt-Wellenlängenplatten
kann zweckmäßigerweise
im Bezugszweig benutzt werden. Bei der Benutzung von Spalt-Wellenlängenplatten
besitzen die Doppelreflexions-Geisterstrahlen Gesamtneigungen relativ
zu dem Messstrahl und tragen daher nicht zu den Interferenzeffekten
bei. Dies eliminiert wirksam die Wellenlängenplatten-Geisterreflexionen
als Fehlerquelle. Die Benutzung der erfindungsgemäßen gespalteten
geneigten Wellenlängenplatten
kann bei einer Vielzahl von Polarisations-Interferometern Anwendung
finden, einschließlich,
aber nicht hierauf beschränkt,
bei Bauarten mit unkompensiertem Planspiegel, hochstabilisiertem
Planspiegel, differenziellem Planspiegel, doppelt differenziellem
Planspiegel und Doppel-Linear/Winkel-Anordnungen.
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Die
Struktur, die Arbeitsweise und die Methode der Erfindung wird am
besten zusammen mit den Aufgaben und den Vorteilen der Erfindung
verständlich
durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung
mit den Zeichnungen, in denen jedem Teil ein Bezugszeichen zur Identifizierung
zugeordnet ist. In der Zeichnung zeigen:
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1 ist
eine schematische Ansicht eines bekannten hochstabilen Planspiegel-Interferometers;
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2 ist
eine schematische Ansicht bestimmter Elemente des Interferometers
gemäß 1,
wobei eine Quelle unerwünschter
Geisterreflexionen gezeigt ist, die durch zwei die Polarisation drehenden
Oberflächenreflexionen
von einer Viertelwellenlängenplatte
erzeugt werden, die im Messzweig des Interferometers liegt;
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3 ist
eine schematische Ansicht, die der 2 ähnelt und
eine andere Quelle unerwünschter Geisterreflexionen
zeigt, die auftreten, wenn ein Geisterstrahl vier Durchgängen durch
das Interferometer unterworfen wird, verursacht durch zwei einfache,
die Polarisation bewirkenden Oberflächenreflexionen von einer Viertelwellenlängenplatte;
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4 ist
eine schematische Ansicht eines hochstabilen Planspiegel-Interferometers,
das zwei entgegengesetzt geneigte Viertelwellenlängenplatten in dem Messzweig
des Interferometers benutzt, um die Wirkungen unerwünschter
Geisterreflexionen auf die Ausgangssignale zu vermindern;
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5 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines hochstabilen Planspiegel-Interferometers,
das zwei Gruppen von gegenseitig geneigt angestellten Viertelwellenlängenplatten
benutzt, von denen eine Gruppe im Messzweig und die andere im Bezugszweig
des Interferometers liegt, um die Wirkungen unerwünschter
Geisterreflexionen auf die Ausgangssignale zu vermindern.
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Nunmehr
wird auf 4 Bezug genommen, die eine perspektivische
schematische Darstellung eines hochstabilen Planspiegel-Interferometers 10 zeigt,
das vorzugsweise zwei gegeneinander geneigte Viertelwellenlängenplatten
in seinem Messzweig aufweist, um die Wirkungen unerwünschter
Geisterreflexionen auf die Ausgangssignale zu vermindern. Wie in 1 dargestellt,
weist das Interferometer 10 zur Erzeugung eines Eingangsstrahles 14 eine
Quelle 12 auf, die vorzugsweise aus zwei orthogonal polarisierten
koextensiven Komponenten besteht, die symbolisch durch einen Punkt
(s-Polarisation) und benachbart dazu durch einen vertikalen Doppelkopfpfeil
(p-Polarisation) gekennzeichnet sind. Die Quelle 12 ist
vorzugsweise ein Laser oder eine ähnliche Quelle kohärenter Strahlung,
die vorzugsweise polarisiert ist und eine Wellenlänge λ1 besitzt.
Zum Zwecke einer heterodynen Detektion kann ein Modulator, beispielsweise
in Form einer akustooptischen Vorrichtung oder einer Kombination
von akusto-optischen Vorrichtungen, mit zusätzlichen Optiken ausgebildet
sein, um selektiv die Polarisationskomponenten des Strahles 14 zu
modulieren. Ein derartiger Modulator verschiebt vorzugsweise die
Schwingungsfrequenz einer linear polarisierten Komponente des Strahls 14 über einen
Betrag f1 gegenüber einer orthogonal linear
polarisierten Komponente und die Polarisationsrichtungen der beiden
Komponenten sind wie dargestellt vorhanden. Es ist außerdem klar, dass
der Strahl 14 zwei oder mehrere Wellenlängen in der Praxis haben kann,
um beispielsweise eine Dispersionsinterferometrie durchzuführen, wobei jene
Wellenlängen
harmonisch aufeinander bezogen sein können.
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Für den Fachmann
ist es klar, dass die Strahlen 14 alternativ durch eine
einzige Laserquelle erzeugt werden können, die mehr als eine Wellenlänge emittiert,
indem eine einzige Laserquelle mit einem optischen Frequenzverdoppler
kombiniert wird, um eine Frequenzverdopplung, eine Verdreifachung, eine
Vervierfachung usw. zu erreichen oder es werden zwei Laserquellen
mit unterschiedlichen Wellenlängen
mit einer Summenfrequenzerzeugung oder Differenzfrequenzerzeugung
benutzt oder irgendeine äquivalente
Quelle, die in der Lage ist, Lichtstrahlen mit einer, mit zwei oder
mit mehreren Wellenlängen zu
erzeugen.
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Eine
Laserquelle kann beispielsweise ein Gaslaser, z.B. ein HeNe-Laser
sein, der durch irgendwelche herkömmlichen Techniken stabilisiert
ist, die dem Fachmann bekannt sind (vergleiche beispielsweise T.
Baer et al., "Frequency
Stabilization of a 0.633 μm
He-Ne-longitudinal Zeeman Laser",
Applied Optics, 19, 3173–3177
(1980); Burgwald et al., U.S. Pat. Nr. 3,889,207; und Sandstrom
et al., U.S. Pat. Nr. 3,662,279. Stattdessen kann der Laser ein Diodenlaser
sein, der durch herkömmliche
Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, stabilisiert ist (vergleiche
beispielsweise T. Okoshi und K. Kikuchi, "Frequency Stabilization of Semiconductor
Lasers for Heterodyne-type Optical Communication Systems", Electronic Letters,
16, 179–181
(1980) und S. Yamaqguchi und M. Suzuki, "Simultaneous Stabilization of the Frequency
and Power of an AIGaAs Semiconductor Laser by Use of the Optogalvanic
Effect of Krypton",
IEEE J. Quantum Electronics, QE-19, 1514–1519 (1983).
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Es
ist außerdem
für den
Fachmann klar, dass die beiden optischen Frequenzen des Strahles 14 durch
irgendwelche Frequenzmodulatoren und/oder Laser erzeugt werden können: (1)
Benutzung eines Zeeman-Split-Lasers, vergleiche beispielsweise Bagley
et al., US-Patent Nr. 3,458,259; G. Bouwhuis "Interferometrie mit Gaslasern", Ned. T. Natuurk,
34, 225–232
(Aug. 1968); Bagley et al., US-Patent Nr. 3,656,853; und H. Matsumoto, "Recent interferometric
measurements using stabilized lasers", Precision Engineering 6(2), 87–94 (1984);
(2) Benutzung von zwei akusto-optischen Bragg-Zellen, vergleiche
beispielsweise Y. Ohtsuka und K. Itoh, "Two-frequency Laser Interferometer for
Small Displacement Measurements in a Low Frequency Range", Applied Optics,
18(2), 219–224
(1979); N. Massie et al., "Measuring
Laser Flow Fields With a 64-Channel-Heterodyne Interferometer", Applied Optics,
22(14), 2141–2151
(1983); Y. Ohtsuka und M. Tsubokawa, "Dynamic Two-frequency Interferometry for
Small Displacement Measurements",
Optics and Laser Technology, 16, 25–29 (1984); H. Matsumoto, ibid.;
P. Dirksen et al., US-Patent Nr. 5,485,2272; N.A. Riza und M.M.K.
Howlader, "Acousto-optic
system for the generation and control of tunable low-frequency signals", Opt. Eng. 35(4),
920–925
(1996); (3) Benutzung einer einzigen akusto-optischen Bragg-Zelle,
vergleiche beispielsweise G.E. Sommargren, US-Patent Nr. 4,684,828;
G.E. Sommargren, US-Patent Nr. 4,687,958; P. Dirksen et al., ibid.;
(4) Benutzung von zwei Längsmoden
eines willkürlich polarisierten
HeNe-Lasers, vergleiche beispielsweise J.B. Ferguson und R.H. Morris, "Single Mode Collapse
in 6328 Å HeNe
Lasers", Applied
Optics, 17(18), 2924–2939
(1978); oder (5) Benutzung von doppelt brechenden Elementen oder
dergleichen innerhalb des Lasers, vergleiche beispielsweise V. Evtuhov und
A.E. Siegman, "A 'Twisted-Mode' Technique for Obtaining
Axially Uniform Energy Density in a Laser Cavity", Applied Optics, 4(1), 142–143 (1965).
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Die
jeweilige Vorrichtung, die als Quelle der Strahlen 14 benutzt
wird, bestimmt Durchmesser und Divergenz. Bei gewissen Quellen,
z.B. eines Diodenlasers, ist es wahrscheinlich notwendig, eine herkömmliche
Strahlformoptik zu benutzen, z.B. ein herkömmliches Mikroskopobjektiv,
um Strahlen 14 mit einem geeigneten Durchmesser und einer
geeigneten Divergenz für
die folgenden Elemente zu schaffen. Wenn die Quelle beispielsweise
ein HeNe-Laser ist, dann wäre
eine solche Strahlformoptik nicht erforderlich.
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Die
anderen Komponenten des Interferometers 10 bestehen aus
einem Polarisationsstrahlteiler 16, aus Verzögerungsmitteln,
vorzugsweise in Form eines Paares von Viertelwellenlängenplatten 18 und 20 rechts
der Austrittsfacette des Strahlteilers 16, die gegeneinander
(z.B. um 2 mrad) geneigt sind, aus einem beweglichen Planspiegel 22 rechts
der Viertelwellenlängenplatten 18 und 20,
der in bekannter Weise bewegt wird, aus einer Viertelwellenlängenplatte 24,
die über
dem Strahlteiler 16 benachbart zu seiner oberen Facette
liegt, aus einem festen Bezugsplanspiegel 26, der vorzugsweise
fixiert über
der Viertelwellenlängenplatte 24 angeordnet
ist und aus einem Würfelecken-Retroreflektor 28,
der der Bodenfacette des Strahlteilers 16 gegenüberliegt.
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Der
Strahl 14 wird durch den Polarisationsstrahlteiler 16 aufgefangen
und trennt die orthogonal polarisierten Komponenten, indem die p-Polarisationskomponente
längs des
Messzweiges des Interferometers 10 als Strahl 34 übertragen
wird, und es wird die s-Polarisationskomponente reflektiert und diese
wandert längs
des Bezugszweiges des Interferometers 10 als Strahl 36 weiter.
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Der
Strahl 34 durchläuft
die Viertelwellenlängenplatte 18,
wird zirkular polarisiert und am beweglichen Planspiegel 22 reflektiert,
wobei in dem Prozess die Händigkeit
geändert
wird und der Strahl läuft nach
der Viertelwellenlängenplatte 18 zurück und tritt danach
wieder als s-polarisiertes Licht aus. Er wird dann von der überzogenen
Hypotenusenoberfläche des
Strahlteilers 16 reflektiert, wonach er in den Würfelecken-Retroreflektor 28 eintritt
und von diesem als Strahl 38 austritt, der zurück nach
dem Strahlteiler 16 wandert. Der Strahl 38 wird
vom Strahlteiler 16 reflektiert und wandert dann als Strahl 40 nach
dem beweglichen Planspiegel 22 zurück. Der Strahl 40 durchläuft die
angestellte Viertelwellenlängenplatte 22 und
tritt aus dieser als zirkular polarisiertes Licht aus, das vom Planspiegel 22 reflektiert
wird, wodurch die Händigkeit
in diesem Prozess wieder umgekehrt wird und er tritt aus der schräg geneigten
Viertelwellenlängenplatte 20 als
p-polarisiertes Licht aus, das über
den Strahlteiler 16 als Ausgangsstrahlkomponente 42 übertragen
wird.
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Der
Strahl 36 tritt aus dem Strahlteiler 16 aus und
wandert von dort nach oben und durchläuft die Viertelwellenlängenplatte 24 und
tritt aus dieser als zirkular polarisiertes Licht aus, das von dem
festen Planspiegel 26 reflektiert wird und nach der Viertelwellenlängenplatte 24 zurückkehrt,
wobei die Händigkeit
im Verhältnis
zu der Händigkeit
vor Reflexion von dem Planspiegel 26 umgekehrt wird. Danach
tritt der Strahl aus der Viertelwellenlängenplatte 24 als p-polarisiertes
Licht aus, das über
den Strahlteiler 16 übertragen
wird und nach dem Würfelecken-Retroreflektor 28 wandert.
Aus dem Retroreflektor 28 tritt der Strahl aus und wandert
wiederum nach oben und tritt in den Strahlteiler 16 als
p-polarisiertes Licht 44 aus. Der Strahl 44 durchläuft die
Viertelwellenlängenplatte 24 und
tritt aus dieser als zirkular polarisiertes Licht aus, das von dem
Planspiegel 26 reflektiert wird, wobei die Händigkeit
in dem Prozess geändert
wurde und der Strahl durchläuft
die Viertelwellenlängenplatte 24 und
tritt aus dieser als s-polarisiertes Licht aus und wird von der
diagonalen Oberfläche
des Strahlteilers 16 reflektiert, wo der Strahl mit dem
Ausgangsstrahl 42 als Ausgangsstrahl 45 kombiniert wird.
Die Strahlen 42 und 44 werden durch einen Polarisationsmischer 30 kombiniert,
der einen Ausgangsstrahl 46 erzeugt, der dem Photodetektor 32 zugeführt wird.
Der Photodetektor 32 erzeugt ein Signal und gibt dieses
aus, welches die optische Pfaddifferenz zwischen dem Bezugszweig
und dem Messzweig des Interferometers 10 anzeigt. Der Ausgang
des Photodetektors 32 wird seinerseits einem Computer 33 zur
Signalverarbeitung und Analyse in bekannter Weise unter Benutzung
einer An-Bord-Software verarbeitet und analysiert, die für diesen
Zweck geschaffen wurde. Stattdessen kann die Verarbeitung und Analyse über speziell
angefertigte Chips mit geeigneter Funktionalität durchgeführt werden, die beispielsweise
als integrierte Schaltungen (ASIC) ausgebildet sind.
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In 4 sind
die Messzweig-Wellenlängenplatten 18 und 20 so
aufgespaltet, dass die Doppelpassübertragungen durch sie nach
dem beweglichen Spiegel 22 keine Doppel-Reflexions-Geisterstrahlen parallel
zu den Hauptstrahlen erzeugen. Dies ist von äußerster Wichtigkeit für die Mess-Viertelwellenlängenplatten.
Aber es kann auch nützlich
sein für
die Bezugs-Wellenlängenplatte,
und dies ist aus 5 ersichtlich. Es ist klar,
dass die Wellenlängenplattensegmente 18 und 20 mit
ihren Doppelbrechachsen richtig orientiert sein müssen, gerade
so, wie es für eine
einzige konventionelle Wellenlängenplatte
notwendig ist. Derartige Wellenlängenplatten
sind kommerziell verfügbar
zum Betrieb mit zwei oder mehreren Wellenlängen, die harmonisch aufeinander
bezogen sind.
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Auf
diese Weise werden Interferometermittel vorgesehen, um zwei orthogonal
polarisierte Strahlen zu empfangen und erste und zweite Messzweige zu
schaffen. Es werden die beiden Strahlen getrennt und sie durchlaufen
erste und zweite Messzweige und es werden Austrittsstrahlen erzeugt,
die eine Information über
die jeweiligen Differenzen in den optischen Pfaden liefern, denen
jeder Strahl beim Durchlaufen der ersten und zweiten Messzweige
ausgesetzt ist. Der erste und der zweite Messzweig besitzen optische
Pfade, die derart strukturiert und angeordnet sind, dass wenigstens
einer davon eine variable physikalische Länge besitzt, und die Längendifferenz
des optischen Pfades zwischen dem ersten und zweiten Messzweig wird
gemäß der Differenz zwischen
den jeweiligen physikalischen Längen
ihrer optischen Pfade variiert, wobei wenigstens der erste oder
der zweite Messzweig ein Paar entgegengesetzt geneigter Viertelwellenlängenplatten
aufweist, um den Polarisationszustand der Strahlen einzustellen,
wobei die Wirkungen von Geisterreflexionen auf die Austrittsstrahlen
reduziert werden. Es ist auch klar, dass diese Anordnung äußerst stabil
ist, da der Bezugsstrahl und der Messstrahl durch die gleichen optischen
Pfadlängen
in Glaskomponenten verlaufen, wodurch das Interferometer 10 weniger
gegenüber
thermischen Einflüssen
empfindlich ist. Infolge der Doppeldurchlaufgeometrie werden die
Wirkungen der Schrägstellungen
in den ebenen Spiegeln ausgeglichen.
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Es
ist klar, dass die orthogonal polarisierten Eingangsstrahlkomponenten
als räumlich
getrennte Strahlen vorgesehen werden können, um weiter eine Polarisationsvermischung
zu reduzieren. Dies kann in bekannter Weise, beispielsweise durch
Benutzung von Polarisationsstrahlteilern und Planspiegeln oder Scherplatten
erfolgen, die Polarisationsstrahlteiler-Überzüge aufweisen. Wenn räumlich getrennte Eingangsstrahlen
benutzt werden, dann ergeben sich entsprechende Ausgangsstrahlen,
die in gleicher Weise kombiniert sind.
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5 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines hochstabilen Planspiegel-Interferometers 50,
das zwei Gruppen von entgegengesetzt geneigten Viertelwellenlängenplatten
benutzt, wobei eine Gruppe im Messzweig und eine Gruppe im Bezugszweig
des Interferometers angeordnet ist, um die Wirkungen unerwünschter
Geisterreflexionen auf die Ausgangssignale zu reduzieren. Demgemäß unterscheidet
sich das Interferometer 50 von dem Interferometer 10 durch
den Zusatz von zwei in Gegenrichtung geneigten Viertelwellenlängenplatten 52 und 54.
Im Übrigen
sind die Elemente beiden Interferometern 10 und 50 identisch,
und sie sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie oben beschrieben.
Jedoch wurden Strahlquelle 14, Polarisationsmischer 30,
Photodetektor 32 und Computer 33 der Übersichtlichkeit
wegen in der Zeichnung weggelassen und in der Praxis sind sie natürlich vorhanden. Die
Viertelwellenlängenplatten 52 und 54 arbeiten
in gleicher Weise, wie dies die Viertelwellenlängenplatten 18 und 20 bei
dem Interferometer 10 taten, lediglich mit dem Unterschied,
dass sie nunmehr im Bezugszweig des Interferometers 50 liegen.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch in anderen Polarisations-Interferometern
benutzt werden, die eine von den beschriebenen Architekturen unterschiedliche
Architektur aufweisen. Beispielsweise kann die Erfindung bei Planspiegel-Interferometern benutzt
werden, die bezüglich
thermischer Effekte nicht kompensiert sind, und sie kann Anwendung
finden für
Differenzial-Planspiegel-Interferometer,
Doppeldifferenzial-Planspiegel-Interferometer und Dual-Linear/Winkelverschiebungs-Interferometer,
beispielsweise wie diese in der Druckschrift von Dr. C. Zanoni beschrieben
sind. Außerdem
kann Bezug genommen werden auf die US-Patentschriften 4,881,816,
4,859,066, 4,881,815 und 4,883,3457, die weitere Beispiele von Dual-Linear/Winkelverschiebungs-Interferometern
zeigen.
