NL1014807C2

NL1014807C2 - Heterodyne laser interferometer with phase and frequency measurement taking place between monomode fibre optic output and beam splitter

Info

Publication number: NL1014807C2
Application number: NL1014807A
Authority: NL
Inventors: Petrus Henricus Jo Schellekens; Han Haitjema
Original assignee: Univ Eindhoven Tech
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-04

Abstract

The reference frequency measuring device (20) is situated between the output of the monomode fibre (5) and beam splitter (6) instead of, conventionally, at the laser head (1). It contains a non-polarized prism (18) and a phase measurer (19). The laser head and fibre are aligned so that the mutually perpendicular polarized beams (15) coincide with the major axes of the crystalline structure of the monomode fibre.

Description

Korte aanduiding: Heterodyne laser interferometer met fiber.Short designation: Heterodyne laser interferometer with fiber.

De uitvinding heeft betrekking op een heterodyne laser interferometer met een laserkop, een stralingstransport sectie voor 5 het transporteren van straling afkomstig van de laserkop, een beamsplitter, middelen voor het meten van een referentiefase en een stralingtransporterende monomode fiber in de stralingstransport sectie tussen de laserkop en de beamsplitter.The invention relates to a heterodyne laser interferometer with a laser head, a radiation transport section for transporting radiation from the laser head, a beam splitter, means for measuring a reference phase and a radiation transporting monomode fiber in the radiation transport section between the laser head and the beam splitter.

Dergelijke heterodyne laser interferometers zijn bekend, 10 bijvoorbeeld uit Precision Engineering 23 (1999) 243-252 en de daarin genoemde HP 5229A laser interferometer van Hewlett Packard. Door gebruik van een fiber in de stralingstransport sectie kan op eenvoudige wijze een uitlijning tot stand worden gebracht tussen de laserkop en andere delen van de heterodyne laser interferometer en kan 15 tevens de straling gemakkelijker over grotere afstanden worden ge transporteerd.Such heterodyne laser interferometers are known, for example, from Precision Engineering 23 (1999) 243-252 and the Hewlett Packard HP 5229A laser interferometer mentioned therein. By using a fiber in the radiation transport section, an alignment can easily be established between the laser head and other parts of the heterodyne laser interferometer, and the radiation can also be transported more easily over longer distances.

Bij heterodyne laser interferometrie bestaat de stralings-bundel afkomstig uit de laserkop uit twee bundels van onderling loodrecht gepolariseerde straling met een enigszins verschillende 20 frequentie. Deze straling wordt over een afstand naar de beamsplitter getransporteerd. Een verplaatsingsmeting wordt uitgevoerd door de straling nadat die de, polariserende, beamsplitter heeft doorlopen te laten reflecteren aan een reflecterend oppervlak, zoals een vlakke spiegel of een retroreflector (de meetspiegel). Na de reflectie keert 25 de gereflecteerde straling terug naar de beamsplitter waarna inter ferentie plaatsvindt met straling die vanaf de beamsplitter eerst naar een referentieoppervlak is gegaan en daar aan een vlakke spiegel of retroreflector is gereflecteerd in de richting van de beamsplitter. Intussen is in de laserkop het frequentieverschil (de referentiefase) 30 gemeten tussen de gepolariseerde bundels die uit een laser stralings-bron te voorschijn komen. Nadat de beide gepolariseerde bundels elk via hun eigen weg na het voor de tweede maal doorlopen van de beamsplitter weer zijn samengevoegd en interfereren wordt ook daar het frequentieverschil (de gemeten fase) gemeten. Het verschil in door-35 lopen fase tussen de twee frequentieverschillen (het faseverschil) is een indicator voor de verplaatsing van de meetspiegel. De verplaatsing 1014807 2 van de meetspiegel wordt gemeten als een Dopplerverschuiving in de frequentie van de stralingsbundel naar de bewegende meetspiegel. Uit deze Dopplerverschuiving wordt via het totale doorlopen faseverschil en de golflengte van de straling die aan de meetspiegel is gereflec-5 teerd een verplaatsing van de meetspiegel bepaald. De hierboven beschreven standaard heterodyne laser interferometer omvat een gefixeerde spiegel of retroreflector (referentie-arm) en een bewegende spiegel (meetarm). Let wel dat de hiervoor genoemde referentie-arm niet de meting uitvoert inzake de hierboven genoemde referentiefase.In heterodyne laser interferometry, the radiation beam from the laser head consists of two beams of mutually perpendicularly polarized radiation of slightly different frequency. This radiation is transported over a distance to the beam splitter. A displacement measurement is carried out by reflecting the radiation after it has passed through the polarizing beam splitter on a reflecting surface, such as a flat mirror or a retro reflector (the measuring mirror). After the reflection, the reflected radiation returns to the beam splitter, after which interference occurs with radiation which has first gone from the beam splitter to a reference surface and is reflected there on a flat mirror or retro reflector in the direction of the beam splitter. In the meantime, the frequency difference (the reference phase) has been measured in the laser head between the polarized beams emerging from a laser radiation source. After the two polarized beams have been reassembled and interfere via their own path after the beam splitter has been run through for the second time, the frequency difference (the measured phase) is also measured there. The difference in phase-through phase between the two frequency differences (the phase difference) is an indicator for the displacement of the measuring mirror. The displacement 1014807 2 of the measuring mirror is measured as a Doppler shift in the frequency from the radiation beam to the moving measuring mirror. A displacement of the measuring mirror is determined from this Doppler shift via the total passed phase difference and the wavelength of the radiation reflected at the measuring mirror. The standard heterodyne laser interferometer described above includes a fixed mirror or retro reflector (reference arm) and a moving mirror (measuring arm). Please note that the aforementioned reference arm does not measure the above-mentioned reference phase.

10 Monomode fibers hebben weliswaar als voordeel dat de polarisatie van invallende straling behouden kan blijven, echter is de fasestabiliteit van monomode fibers slecht omdat die op niet-voorspel-bare wijze verandert met temperatuurveranderingen en mechanische verstoringen, zoals bijvoorbeeld buigen.Although monomode fibers have the advantage that the polarization of incident radiation can be preserved, the phase stability of monomode fibers is poor because it changes unpredictably with temperature changes and mechanical disturbances, such as bending.

15 In bekende heterodyne laser interferometers wordt de referentiefase gemeten in de laserkop. Bij gebruik van monomode fibers heeft dit als nadeel dat de fase van de bundel die uit de monomode fiber uittreedt op onvoorspelbare wijze fluctueert ten opzichte van de in de laserkop gemeten referentiefase.In known heterodyne laser interferometers, the reference phase is measured in the laser head. When using monomode fibers, this has the drawback that the phase of the beam emerging from the monomode fiber fluctuates unpredictably with respect to the reference phase measured in the laser head.

20 Doel van de uitvinding is het verschaffen van een heterodyne laser interferometer waarbij het genoemde nadeel zoveel mogelijk is ondervangen.The object of the invention is to provide a heterodyne laser interferometer in which the said drawback is obviated as far as possible.

Een heterodyne laser interferometer wordt daartoe volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de middelen voor het meten van de 25 referentiefase zijn aangebracht tussen een uitgang van de straling-transporterende monomode fiber en de beamsplitter en dat de middelen voor het meten van de referentiefase een niet-polariserend prisma omvatten tussen de uitgang van de monomode fiber en de beamsplitter.According to the invention, a heterodyne laser interferometer is characterized in that the means for measuring the reference phase are arranged between an output of the radiation-transporting monomode fiber and the beam splitter and in that the means for measuring the reference phase are a non-polarizing prism between the output of the mono mode fiber and the beam splitter.

Daardoor is bereikt dat eventuele fasefouten die optreden 30 in de monomode fiber als gevolg van bijvoorbeeld temperatuur veranderingen of mechanische verstoringen, bij de meting van de referentiefase geen rol spelen, omdat die faseveranderingen nu worden verdisconteerd in de meting van de referentiefase. Het gebruik van een niet-polariserend prisma, hetwelk een deel uit de beide onderling 35 loodrecht gepolariseerde bundels weerkaatst naar een referentiefase meeteenheid, zorgt ervoor dat de beide onderling loodrecht gepolari- 1014807 3 seerde bundels, op het afgesplitste gedeelte na, met behoud van polarisatie hun weg vervolgen naar de beamsplitter.As a result, it has been achieved that any phase errors that occur in the monomode fiber as a result of, for example, temperature changes or mechanical disturbances, do not play a role in the measurement of the reference phase, because those phase changes are now taken into account in the measurement of the reference phase. The use of a non-polarizing prism, which reflects a part of the two mutually perpendicularly polarized beams to a reference phase unit of measurement, ensures that the two mutually perpendicularly polarized beams, with the exception of the divisional part, while retaining polarization continue their way to the beam splitter.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een heterodyne laser interferometer volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het 5 niet-polariserende prisma is aangebracht op de beamsplitter.A preferred embodiment of a heterodyne laser interferometer according to the invention is characterized in that the non-polarizing prism is mounted on the beam splitter.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een heterodyne laser interferometer volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de hoofdassen van de monomode fiber zijn uitgelijnd met de hoofdassen van de laserkop.A further preferred embodiment of a heterodyne laser interferometer according to the invention is characterized in that the main axes of the monomode fiber are aligned with the main axes of the laser head.

10 Hierdoor wordt het mengen van de gepolariseerde bundels in de monomode fiber voorkomen doordat rotatie van het polarisatievlak niet optreedt als de polarisatierichting van de straling samenvalt met respectievelijk loodrecht staat op een hoofdas die wordt bepaald door de kristallijne structuur van het materiaal van de monomode fiber.This prevents mixing of the polarized beams in the monomode fiber in that rotation of the polarization plane does not occur if the polarization direction of the radiation coincides with, respectively, perpendicular to a major axis determined by the crystalline structure of the material of the monomode fiber.

15 Indien een bundel lineair gepolariseerde straling wordt gekoppeld aan beide hoofdassen van een monomode fiber, waardoor er feitelijk dus twee onderling loodrechte bundels zijn, dan verandert de polarisatie aan de uitgang van de monomode fiber van lineair via elliptisch tot circulair en omgekeerd als gevolg van faseverandering tussen de 20 bundels.15 If a bundle of linearly polarized radiation is coupled to both main axes of a monomode fiber, so that there are actually two mutually perpendicular beams, the polarization at the output of the monomode fiber changes from linear via elliptical to circular and vice versa due to phase change. between 20 bundles.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een heterodyne laser interferometer volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de hoofdassen van de monomode fiber zijn uitgelijnd met de vlakken van de beamsplitter.A further preferred embodiment of a heterodyne laser interferometer according to the invention is characterized in that the main axes of the monomode fiber are aligned with the faces of the beam splitter.

25 Hierdoor wordt voorkomen dat menging optreedt tussen de twee onderling loodrecht gepolariseerde bundels bij het doorlopen van de beamsplitter tussen het vlak waar de bundels de beamsplitter binnentreden en het vlak waar de bundels worden gesplitst in een bundel voor de meetarm en een bundel voor de referentie-arm.This prevents mixing between the two mutually perpendicularly polarized beams when traversing the beam splitter between the plane where the beams enter the beam splitter and the plane where the beams are split into a beam for the measuring arm and a beam for the reference arm.

30 De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren waarin:The invention will now be further elucidated with reference to the annexed figures, in which:

Figuur 1 een weergave is van een heterodyne laser interferometer volgens de stand der techniek; enFigure 1 shows a prior art heterodyne laser interferometer; and

Figuur 2 een heterodyne laser interferometer is volgens de 35 uitvinding.Figure 2 is a heterodyne laser interferometer according to the invention.

1014807 41014807 4

In figuur 1 is met verwijzingscijfer 1 een op zich bekende laserkop weergegeven. De laserkop 1 genereert aan een uitgang 2 een laserstraal 3. De laserstraal 3 bestaat uit twee onderling loodrecht gepolariseerde laserstralen met een gering frequentieverschil, 5 bijvoorbeeld 2 MHz. In de laserkop is een inrichting 4 aanwezig voor het meten van de eerder genoemde referentiefase. De uitgang 2 van de laserkop 1 sluit aan op de ingangszijde van een monomode fiber 5. Aan de uitgangszijde van de monomode fiber 5 is een beamsplitter 6 aangebracht. Beamsplitter 6 splitst de laserstraal 3 in een doorgaande 10 laserstraal 7 en een gereflecteerde laserstraal 8, welke onderling loodrecht zijn gepolariseerd. Op een te verplaatsen voorwerp (niet weergegeven) is een reflectie-inrichting 9 aangebracht, zoals bijvoorbeeld een spiegel of een retroreflector. De van de beamsplitter 6 afkomstige bundel 8 wordt gereflecteerd aan een ten opzichte van de 15 beamsplitter 6 vast opgestelde reflectie-inrichting 10 bestaande uit bij wijze van voorbeeld een spiegel of een retroreflector. De door de reflectie-inrichtingen 9 en 10 gereflecteerde bundels 11 en 12 worden door de beamsplitter 6 doorgelaten respectievelijk gereflecteerd en vormen tezamen de bundel 13. De bundel 13 wordt gemeten door een 20 zogeheten ontvanger 14.In Figure 1, reference numeral 1 denotes a laser head known per se. The laser head 1 generates a laser beam 3 at an output 2. The laser beam 3 consists of two mutually perpendicularly polarized laser beams with a small frequency difference, for example 2 MHz. In the laser head there is a device 4 for measuring the aforementioned reference phase. The output 2 of the laser head 1 connects to the input side of a mono-mode fiber 5. A beam splitter 6 is arranged on the output side of the mono-mode fiber 5. Beam splitter 6 splits the laser beam 3 into a continuous laser beam 7 and a reflected laser beam 8, which are mutually perpendicularly polarized. A reflecting device 9 is arranged on an object to be moved (not shown), such as for instance a mirror or a retro-reflector. The beam 8 originating from the beam splitter 6 is reflected on a reflection device 10 fixed relative to the beam splitter 6, consisting of, for example, a mirror or a retro-reflector. The beams 11 and 12 reflected by the reflecting devices 9 and 10 are transmitted or reflected through the beam splitter 6 and together form the beam 13. The beam 13 is measured by a so-called receiver 14.

De werking van de in figuur 1 geschetste, op zich bekende inrichting volgens de stand der techniek is als volgt. In de laserkop 1 wordt een stralingsbundel 15 opgewekt welke bestaat uit twee onderling loodrecht gepolariseerde bundels welke een gering frequentie-25 verschil vertonen. Het frequentieverschil tussen de twee bundels die de bundel 15 vormen wordt gemeten als de referentiefase met behulp van de inrichting 4. Nadat de bundel 15 uit de opening 2 is getreden gaat de bundel 15 verder als bundel 3 in de monomode fiber 5 om te worden verplaatst over een aanzienlijke afstand waarbij de as van de bundel 30 15 en de as van de bundel 3 die de beamsplitter 6 binnengaat niet hoeven samen te vallen en niet in eikaars verlengde hoeven te liggen. De beamsplitter 6 zorgt ervoor dat van de twee onderling loodrecht gepolariseerde bundels die de bundel 3 vormen er een wordt doorgelaten als de bundel 7 en de ander wordt gereflecteerd als de bundel 8. De 35 bundel 7 gaat verder in de richting van de reflectie-inrichting 9 welke zich op het element bevindt waarvan de verplaatsing 16 moet 10 1 4 8 0 7 5 worden gemeten. Door de beweging tijdens de verplaatsing 16 vindt een Dopplerverschuiving plaats van de frequentie van de bundel 11 welke de door de reflectie-inrichting 9 gereflecteerde bundel 7 is. Intussen is de bundel 8 gereflecteerd aan de reflectie-inrichting 10 tot de 5 gereflecteerde bundel 12. De gereflecteerde bundel 12 reflecteert wederom aan de beamsplitter 6 terwijl de bundel 11 door de beamsplitter 6 wordt doorgelaten. Tezamen gaan de bundels 11 en 12 verder als de gemengde bundel 13. Tijdens de verplaatsing van de reflectie-inrichting 9 doorloopt het faseverschil tussen de twee onderling 10 loodrecht gepolariseerde bundels in de bundel 13 een aantal malen 2π dat gelijk is aan het aantal golflengten van de straling in de bundel 7 waarover de reflectie-inrichting 9 is verplaatst. Deze verandering van het faseverschil wordt gemeten met behulp van de ontvanger 14 en kan indien gewenst op een (niet weergegeven) weergeefinrichting worden 15 getoond. Het faseverschil zoals dat gemeten wordt door de referentie-inrichting 4 wordt de referentiefase genoemd, en is een signaal waarvan een frequentiecomponent gelijk is aan het frequentieverschil tussen de twee onderling loodrecht gepolariseerde bundels in de bundel 15. Eveneens is het uitgangssignaal van de inrichting 14 als de 20 reflectie-inrichting 9 niet beweegt eenzelfde signaal met eenzelfde frequentiecomponent, in het algemeen echter met een andere fase. Het faseverschil tussen de signalen afkomstig van de inrichtingen 4 en 14 verandert niet zolang de reflectie-inrichting 9 niet van plaats verandert. Zodra de reflectie-inrichting 9 zich gaat bewegen in de 25 richting van de verplaatsing 16 gaat het faseverschil tussen de signalen afkomstig van de inrichtingen 4 en 14 veranderen. De gemeten faseverandering uitgedrukt als aantal malen 2ïï komt overeen met een afstandsverandering van de reflectie-inrichting 9 gelijk aan datzelfde aantal maal de halve golflengte van de straling van de bundel 7.The operation of the prior art device known per se as shown in Figure 1 is as follows. In the laser head 1, a radiation beam 15 is generated, which consists of two mutually perpendicularly polarized beams which show a small frequency difference. The frequency difference between the two bundles that make up the bundle 15 is measured as the reference phase using the device 4. After the bundle 15 has emerged from the opening 2, the bundle 15 continues as bundle 3 in the monomode fiber 5 to be moved over a considerable distance, the axis of the bundle 15 and the axis of the bundle 3 entering the beam splitter 6 need not coincide and be in line. The beam splitter 6 ensures that of the two mutually perpendicularly polarized beams forming the beam 3, one is transmitted as the beam 7 and the other is reflected as the beam 8. The beam 7 continues in the direction of the reflecting device 9 located on the element whose displacement 16 is to be measured 10 1 4 8 0 7 5. Due to the movement during the displacement 16, a Doppler shift of the frequency of the beam 11, which is the beam 7 reflected by the reflecting device 9, takes place. Meanwhile, the beam 8 is reflected on the reflecting device 10 to the reflected beam 12. The reflected beam 12 again reflects on the beam splitter 6 while the beam 11 is transmitted through the beam splitter 6. Together, the beams 11 and 12 continue as the mixed beam 13. During the displacement of the reflecting device 9, the phase difference between the two mutually perpendicularly polarized beams in the beam 13 extends a number of times 2π, which is equal to the number of wavelengths of the radiation in the beam 7 over which the reflection device 9 has been displaced. This phase difference change is measured using the receiver 14 and can be displayed on a display (not shown) if desired. The phase difference as measured by the reference device 4 is called the reference phase, and is a signal whose frequency component is equal to the frequency difference between the two mutually perpendicularly polarized beams in the beam 15. Also, the output signal of the device 14 is the reflection device 9 does not move the same signal with the same frequency component, but generally with a different phase. The phase difference between the signals from the devices 4 and 14 does not change as long as the reflector 9 does not change position. As soon as the reflection device 9 starts to move in the direction of the displacement 16, the phase difference between the signals from the devices 4 and 14 will change. The measured phase change expressed as a number of times 2i corresponds to a distance change of the reflecting device 9 equal to the same number of times half the wavelength of the radiation of the beam 7.

30 Daar de polarisatie- en fase-behoud eigenschappen van de monomode fiber 5 erg gevoelig zijn voor temperatuurschommelingen en mechanische verstoringen kost het veel moeite om een meting met een inrichting zoals getoond in figuur 1 betrouwbaar en reproduceerbaar uit te voeren.Since the polarization and phase-retaining properties of the monomode fiber 5 are very sensitive to temperature fluctuations and mechanical disturbances, it takes a lot of effort to perform a measurement with a device as shown in figure 1 reliably and reproducibly.

35 In figuur 2 is een inrichting volgens de uitvinding weergegeven. De laserkop 1 is in dit geval niet voorzien van een 1014807 6 referentiemeetinrichting 4, dan wel wordt van een eventueel zodanige inrichting geen gebruik gemaakt voor het bepalen van de afstand waarover een reflectie-inrichting 9 is verplaatst. Onderdelen van de inrichting getekend in figuur 2 die overeenkomen met identieke onder-5 delen in de inrichting volgens figuur 1 zijn met identieke verwij- zingscijfers aangeduid en zullen hier niet opnieuw worden beschreven. De inrichting volgens figuur 2 onderscheidt zich van de inrichting volgens figuur 1 doordat een referentiemeetinrichting 20 is aangebracht tussen een uitgang van de monomode fiber 5 en de beamsplitter 10 6. De inrichting 20 omvat een niet-polariserend prisma 18 en een fasemeetinrichting 19. De fasemeetinrichting 19 meet het faseverschil tussen twee stralingsbundels met een iets verschillende frequentie. Met het referentiecijfer 17 is weergegeven dat in de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 de monomode fiber 5 zowel thermische als mechanische 15 belastingen kan ondergaan zonder dat dit wezenlijk van invloed is op de kwaliteit van de meting van het faseverschil tussen de uitgangssignalen van de detectoren 14 en 19.Figure 2 shows a device according to the invention. In this case, the laser head 1 is not provided with a 1014807 6 reference measuring device 4, or any such device is not used for determining the distance over which a reflection device 9 has been displaced. Parts of the device drawn in Figure 2 corresponding to identical parts in the device of Figure 1 are indicated by identical reference numerals and will not be described here again. The device according to Figure 2 differs from the device according to Figure 1 in that a reference measuring device 20 is arranged between an output of the monomode fiber 5 and the beam splitter 10 6. The device 20 comprises a non-polarizing prism 18 and a phase measuring device 19. The phase measuring device 19 measures the phase difference between two radiation beams with a slightly different frequency. The reference numeral 17 shows that in the embodiment according to figure 2 the monomode fiber 5 can undergo both thermal and mechanical loads without this substantially influencing the quality of the measurement of the phase difference between the output signals of the detectors 14 and 19. .

Het niet-polariserende prisma 18 werpt een gering gedeelte van de onderling loodrecht gepolariseerde bundels in de bundel 3 in de 20 richting van de detector 19. De detector 19 bepaalt tussen die twee bundels het faseverschil. Aangezien de onderling loodrecht gepolariseerde bundels in de bundel 3 een klein frequentieverschil hebben zal het uitgangssignaal van de detector 19 een signaal zijn met een frequentiecomponent gelijk aan het frequentieverschil tussen de twee 25 onderling loodrecht gepolariseerde bundels. Op dezelfde wijze is het uitgangssignaal van de detector 14, zoals hiervoor reeds beschreven in het kader van figuur 1, een signaal met een frequentiecomponent gelijk aan het frequentieverschil tussen de twee onderling loodrecht gepolariseerde bundels in de bundel 13.The non-polarizing prism 18 casts a small portion of the mutually perpendicularly polarized beams into the beam 3 in the direction of the detector 19. The detector 19 determines the phase difference between those two beams. Since the mutually perpendicularly polarized beams in the beam 3 have a small frequency difference, the output signal of the detector 19 will be a signal with a frequency component equal to the frequency difference between the two mutually perpendicularly polarized beams. In the same way, the output signal of the detector 14, as already described above in the context of figure 1, is a signal with a frequency component equal to the frequency difference between the two mutually perpendicularly polarized beams in the beam 13.

30 De grootste nauwkeurigheid van een inrichting volgens figuur 2 wordt behaald indien de hoofdassen van de monomode fiber 5 zodanig zijn uitgelijnd met de laserkop 1 dat de polarisatierichtingen van de onderling loodrecht gepolariseerde bundels in de bundel 15 samenvallen met de hoofdassen van de kristallijne structuur van de 35 monomode fiber 5. Alleen dan is het mogelijk om tijdens het transport van de bundel 3 door de monomode fiber 5 de onderling loodrecht 1014807 7 gepolariseerde bundels volledig gescheiden te houden. Eveneens is het sterk gewenst dat de onderling loodrecht gepolariseerde bundels in de bundel 3 die het niet-polariserende prisma 18 doorlopen en aankomen bij de beamsplitter 6 zodanige polarisatierichtingen hebben dat na het 5 doorlopen van de beamsplitter 6 de bundel 7 uitsluitend bestaat uit straling met de ene polarisatierichting afkomstig van de ene lineair gepolariseerde bundel in de bundel 15 en de bundel 8 uit straling met uitsluitend de andere polarisatierichting afkomstig van de andere lineair gepolariseerde bundel in de bundel 15. Het uitlijnen van de 10 monomode fiber 5 kan plaatsvinden door bijvoorbeeld eerst van de monomode fiber 5 op op zich bekende wijze (zie bijvoorbeeld Rashleigh, S.C., et al, "Polarization holding in birefringent single-mode fibers", Opties Letters 7 (1982) 40-42) zowel aan de ingangszijde als aan de uitgangszijde de ligging van de hoofdvlakken te bepalen en 15 vervolgens de ingangszijde en de uitgangszijde van de monomode fiber 5 zodanig te positioneren ten opzichte van de laserkop 1 respectievelijk de beamsplitter 6 dat aan de hierboven geformuleerde eisen is voldaan.The greatest accuracy of a device according to figure 2 is achieved if the main axes of the monomode fiber 5 are aligned with the laser head 1 such that the polarization directions of the mutually perpendicularly polarized beams in the beam 15 coincide with the main axes of the crystalline structure of the Monomode fiber 5. Only then is it possible during the transport of the bundle 3 by the monomode fiber 5 to keep the mutually perpendicularly polarized bundles 1014807 7 mutually separate. It is also highly desirable that the mutually perpendicularly polarized beams in the beam 3 traversing the non-polarizing prism 18 and arriving at the beam splitter 6 have polarization directions such that after passing through the beam splitter 6, the beam 7 consists exclusively of radiation with the one polarization direction originating from the one linearly polarized beam in the beam 15 and the beam 8 from radiation with only the other polarization direction originating from the other linearly polarized beam in the beam 15. The alignment of the monomode fiber 5 can take place by, for example, first of the monomode fiber 5 in a manner known per se (see, for example, Rashleigh, SC, et al, "Polarization holding in birefringent single-mode fibers", Options Letters 7 (1982) 40-42) both on the input side and on the output side the location of the main surfaces and then position the input side and the output side of the mono-mode fiber 5 in such a way with respect to the laser head 1 and the beam splitter 6, respectively, ensure that the requirements formulated above are met.

Als de monomode fiber 5 is uitgelijnd met de laserkop 1 en de beamsplitter 6 heeft dat tot gevolg dat temperatuurschommelingen 20 zowel als mechanische belastingen van de monomode fiber 5 geen noemenswaardige invloed meer hebben op de polarisatierichtingen van de onderling orthogonale bundels die de bundel 3 vormen en die uit de monomode fiber 5 treden. Eventuele invloeden die temperatuurschommelingen en mechanische belastingen hebben op het faseverschil 25 tussen de twee onderling orthogonaal gepolariseerde bundels die de bundel 3 vormen heeft geen invloed op de uiteindelijke meting omdat dergelijke faseveranderingen optreden vóór het uitvoeren van de meting van het faseverschil met behulp van de fasemeetinrichting 19. Na het uittreden uit de monomode fiber 5 zijn er geen invloeden meer die op 30 ongecontroleerde wijze de uitkomst van de faseverschilbepaling met behulp van de detector 19 kunnen beïnvloeden.If the monomode fiber 5 is aligned with the laser head 1 and the beam splitter 6, this means that temperature fluctuations 20 as well as mechanical loads of the monomode fiber 5 no longer have any significant influence on the polarization directions of the mutually orthogonal beams forming the beam 3 and exiting the monomode fiber 5. Any influences that temperature fluctuations and mechanical loads have on the phase difference 25 between the two mutually orthogonally polarized beams forming the beam 3 do not affect the final measurement because such phase changes occur before the measurement of the phase difference using the phase measuring device 19 After the exit from the monomode fiber 5, there are no longer any influences which can influence the result of the phase difference determination with the aid of the detector 19 in an uncontrolled manner.

Na het voorgaande zullen voor een vakman vele uitvoeringsvormen, modificaties etc. voor de hand liggen.After the foregoing, many embodiments, modifications, etc. will be obvious to a person skilled in the art.

10148071014807

Claims

1. Heterodyne laser interferometer with a laser head, a radiation transport section for transporting radiation from the laser head, a beam splitter, means for measuring a reference phase and a radiation transporting monomode fiber 10 in the radiation transport section between the laser head and the beam splitter, wherein the means for measuring the reference phase are arranged between an output of the monomode fiber and the beam splitter, characterized in that the means for measuring the reference phase comprise a non-polarizing prism between the output of the monomode fiber and the beam splitter .

Heterodyne laser interferometer according to claim 1, characterized in that the non-polarizing prism is mounted on the beam splitter.

3. Heterodyne laser interferometer according to claims 1-2, characterized in that the main axes of the monomode fiber are aligned with the faces of the beam splitter. 1014807