偏振分束錯位式幹涉儀的製作方法
2023-06-13 04:48:06 1
專利名稱：偏振分束錯位式幹涉儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學幹涉測量儀器，特別涉及一種偏振分束錯位式幹涉儀。
背景技術：
光學幹涉測量儀器是公認的高精度測量儀器，在科學研究和生產領域有著廣泛的應用。特別是近年來，隨著高科技的發展，精密測量技術的重要性越來越明顯，幹涉儀的應用範圍越來越廣泛，並且逐漸向更多的科學領域發展。它主要用於測量微位移、微振動、微形變以及其它可以與之相互轉化的物理量，因此它是信息、生物醫學、力學、機械、材料等眾多科學領域中的一種必不可少的精密測量儀器。
但是截至到本實用新型作出之前，現有的幹涉儀，如麥可遜幹涉儀、馬赫一澤德幹涉儀、薩納克幹涉儀等等均存在著一個缺點，即使用這些幹涉儀在實際測量中總會有一定的反射光返回到光源，致使光源的工作不夠穩定，影響測量精度(孫培懋、劉正飛編《光電技術》，PP.173-174，機械工業出版社)。產生這個缺點的原因是在這些幹涉儀中每一條光路都具有可逆性，因此總會有某些元件產生的反射光部分的(有的高達二分之一)沿著相應光路回到光源。通常為了克服上述缺點，提高測量精度，只好在光路中插入隔離器。但這又會使儀器構成變複雜，增加調整和使用的難度，同時會顯著地增加儀器成本。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有幹涉儀的缺點。技術方案採用偏振分束錯位技術，實現相關光路的不可逆性，使自身具有抑制反射光返回光源的能力，提供一種不存在反射光影響光源穩定的幹涉儀，而且儀器成本也低於上述採用插入隔離器的方法，同時儀器結構緊湊，方便使用。
本實用新型的技術方案是偏振分束錯位式幹涉儀是由偏振器、偏振分束稜鏡、互易旋光器、非互易旋光器和平面反射鏡組成的，該幹涉儀一端為具有確定雷射輸入窗口位置和幹涉光輸出窗口位置的偏振器1，然後是沿測試光路方向依次排列的平行偏振分束稜鏡2、並列的逆時針45°互易旋光器3和順時針45°互易旋光器4、後面依次是45°非互易旋光器5、平行偏振分束稜鏡6、45°非互易旋光器7、最後是佔據半個端面的固定鏡8。探測光束從另外半個端面的窗口出射，到達測量鏡9再返回。
該偏振分束錯位式幹涉儀的偏振器1、平行偏振分束稜鏡2、並列的兩個45°互易旋光器3和4、45°非互易旋光器5、平行偏振分束稜鏡6、45°非互易旋光器7、固定鏡8，可以是依次排列為緊湊的整體結構，如圖1所示。
所述一個偏振器即偏振片或偏振稜鏡，器件端面鍍光學減反膜；所述兩個平行偏振分束稜鏡由雙折射晶體製成，其端面鍍光學減反膜；
所述兩個45°互易旋光器，其中一個為順時針旋轉，另一個為逆時針旋轉，其端面鍍光學減反膜；所述兩個45°非互易旋光器由旋光晶體和環狀永磁體構成，旋光晶體端面鍍光學減反膜；所述兩個平面反射鏡由平板光學玻璃一面鍍全反射膜構成，一個為固定鏡，一個為測量境。測量鏡9可以與被測體相連接。
本實用新型所提供的偏振分束錯位式幹涉儀具有如下特點1.該儀器結構簡單，使用方便；2.自身具有抑制反射光返回到光源的能力，抑制比達60dB以上；3.由於抑制了反射光，使測量精度大大提高；4.與以往傳統的加入隔離器的方法相比，成本大為降低。
5.儀器的一體化結構增加了可靠性。
由此可見，本實用新型所提供的偏振分束錯位式幹涉儀優於已為人知的幹涉儀，由於該產品克服了現有幹涉儀的顯著缺點，並且可形成緊湊的一體化結構，降低了成本，使用起來也比較方便，因此在上述眾多的相關科技領域具有很好的推廣價值和應用前景。
圖1偏振分束錯位式幹涉儀的整體結構示意圖；圖2、圖3偏振分束錯位式幹涉儀的工作原理圖。
具體實施方式
結合附圖1、附圖2對本發明做進一步的詳細描述如圖1所示，該幹涉儀一端為具有確定雷射輸入窗口位置和幹涉光輸出窗口位置的偏振器1，然後是沿Z方向依次排列的平行偏振分束稜鏡2、沿X方向並列的逆時針45°互易旋光器3和順時針45°互易旋光器4、45°非互易旋光器5、平行偏振分束稜鏡6、45°非互易旋光器7、最後是沿X方向佔據半個端面的固定鏡8。探測光束從另外半個端面的窗口出射，到達測量鏡9再返回。
圖2、圖3是所述偏振分束錯位式幹涉儀的工作過程，它是由各個元件端面上的光束位置和偏振方向來說明的，其中圓環表示位置，圓環內線段表示方向。附圖2表示沿Z軸正方向入射的雷射束通過幹涉儀到達測量鏡和固定鏡的過程。入射的非線偏振(也可是線偏振)雷射束到達Z10平面，通過偏振器1後成為與X、Y軸成45°的線偏振光到Z11平面，再通過平行分束偏振稜鏡2分束到Z12平面，然後兩光束分別由兩個45°互易旋光器3、4旋轉到Z13平面，再均通過45°非易旋光器[5]旋轉到Z14平面，接著通過平行偏振分束稜鏡6到達Z15平面，再由45°非互易旋光器7旋轉到Z16平面，最後分別由固定鏡8和測量鏡9反射。附圖3是與上述方向相反，即沿負Z方向傳播的過程。分別由測量鏡和固定鏡反射的兩光束依次通過45°非互易旋光器7、平行分束偏振稜鏡6、45°非互易旋光器5、再分別通過45° 3和4，然後依次通過平行分束偏振稜鏡2、偏振器1，其變化過程依次示於平面Z16、Z15、Z14、Z13、Z12、Z11、Z10。由此可以看出測量鏡和固定鏡反射光束幹涉後在Z10平面上輸出幹涉光，由檢測器接收即可得到幹涉結果。同時，圖2、圖3也表明了偏振分束及錯位的特點。
權利要求1.一種偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵為該幹涉儀構成為一端為設置有確定雷射輸入窗口位置和幹涉光輸出窗口位置的偏振器(1)，其後是沿測試光路方向依次排列有的平行偏振分束稜鏡(2)、並列的逆時針45°互易旋光器(3)和順時針45°互易旋光器(4)、後面依次是45°非互易旋光器(5)、平行偏振分束稜鏡(6)、45°非互易旋光器(7)、最後是佔據半個端面的固定鏡(8)。進入的探測光束經上述構件作用後從另外半個端面的窗口出射，到達測量鏡(9)再返回。
2.根據權利要求書1所述偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵是偏振器(1)、平行偏振分束稜鏡(2)、並列的兩個45°互易旋光器(3)和(4)、45°非互易旋光器(5)、平行偏振分束稜鏡(6)、45°非互易旋光器(7)、固定鏡(8)，依次排列為緊密貼合的整體結構。
3.根據權利要求1或2所述偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵是所述一個偏振器可以是偏振片或偏振稜鏡。
4.根據權利要求1或2所述偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵是偏振分束稜鏡由雙折射晶體製成。
5.根據權利要求1或2所述偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵是非互易旋光器由旋光晶體和環狀永磁體構成。
6.根據權利要求1或2所述偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵是所述偏振器(1)、平行偏振分束稜鏡(2)和(6)、45°互易旋光器(3)和(4)、45°非互易旋光器(5)和(7)的端面均鍍減反膜。
7.根據權利要求1或2所述偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵是固定鏡(8)、測量鏡(9)的反射面均鍍全反膜。
8.根據權利要求1或2所述偏振分束錯位式幹涉儀，其特徵是測量鏡(9)與被測體相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種偏振分束錯位式幹涉儀。該幹涉儀一端為具有確定雷射輸入窗口位置和幹涉光輸出窗口位置的偏振器1,然後是沿測試光路方向依次排列的平行偏振分束稜鏡2、並列的逆時針45°互易旋光器3和順時針45°互易旋光器4、後面依次是45°非互易旋光器5、平行偏振分束稜鏡6、45°非互易旋光器7、最後是佔據半個端面的固定鏡8。探測光束從另外半個端面的窗口出射,到達測量鏡9再返回。這種幹涉儀由於採用了偏振分束錯位技術,使自身具有抑制反射光返回光源的能力,抑制比達60dB以上,確保光源不受反射光的影響。這種幹涉儀結構簡單,使用方便,成本低,測量精度高,在相關科研與生產領域,特別是高科技領域具有重要應用價值。
文檔編號G01B9/02GK2508215SQ01270370
公開日2002年8月28日 申請日期2001年11月9日 優先權日2001年11月9日
發明者王林鬥, 左慧莉, 魏景芝 申請人:天津大學