專利名稱：偏振分束錯(cuò)位式干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)干涉測(cè)量?jī)x器，特別涉及一種偏振分束錯(cuò)位式干涉儀。
背景技術(shù)：
光學(xué)干涉測(cè)量?jī)x器是公認(rèn)的高精度測(cè)量?jī)x器，在科學(xué)研究和生產(chǎn)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。特別是近年來(lái)，隨著高科技的發(fā)展，精密測(cè)量技術(shù)的重要性越來(lái)越明顯，干涉儀的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，并且逐漸向更多的科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展。它主要用于測(cè)量微位移、微振動(dòng)、微形變以及其它可以與之相互轉(zhuǎn)化的物理量，因此它是信息、生物醫(yī)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、材料等眾多科學(xué)領(lǐng)域中的一種必不可少的精密測(cè)量?jī)x器。
但是截至到本實(shí)用新型作出之前，現(xiàn)有的干涉儀，如邁克爾遜干涉儀、馬赫一澤德干涉儀、薩納克干涉儀等等均存在著一個(gè)缺點(diǎn)，即使用這些干涉儀在實(shí)際測(cè)量中總會(huì)有一定的反射光返回到光源，致使光源的工作不夠穩(wěn)定，影響測(cè)量精度(孫培懋、劉正飛編《光電技術(shù)》，PP.173-174，機(jī)械工業(yè)出版社)。產(chǎn)生這個(gè)缺點(diǎn)的原因是在這些干涉儀中每一條光路都具有可逆性，因此總會(huì)有某些元件產(chǎn)生的反射光部分的(有的高達(dá)二分之一)沿著相應(yīng)光路回到光源。通常為了克服上述缺點(diǎn)，提高測(cè)量精度，只好在光路中插入隔離器。但這又會(huì)使儀器構(gòu)成變復(fù)雜，增加調(diào)整和使用的難度，同時(shí)會(huì)顯著地增加儀器成本。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有干涉儀的缺點(diǎn)。技術(shù)方案采用偏振分束錯(cuò)位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)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(wěn)定的干涉儀，而且儀器成本也低于上述采用插入隔離器的方法，同時(shí)儀器結(jié)構(gòu)緊湊，方便使用。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是偏振分束錯(cuò)位式干涉儀是由偏振器、偏振分束棱鏡、互易旋光器、非互易旋光器和平面反射鏡組成的，該干涉儀一端為具有確定激光輸入窗口位置和干涉光輸出窗口位置的偏振器1，然后是沿測(cè)試光路方向依次排列的平行偏振分束棱鏡2、并列的逆時(shí)針45°互易旋光器3和順時(shí)針45°互易旋光器4、后面依次是45°非互易旋光器5、平行偏振分束棱鏡6、45°非互易旋光器7、最后是占據(jù)半個(gè)端面的固定鏡8。探測(cè)光束從另外半個(gè)端面的窗口出射，到達(dá)測(cè)量鏡9再返回。
該偏振分束錯(cuò)位式干涉儀的偏振器1、平行偏振分束棱鏡2、并列的兩個(gè)45°互易旋光器3和4、45°非互易旋光器5、平行偏振分束棱鏡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(jié)構(gòu)，如圖1所示。
所述一個(gè)偏振器即偏振片或偏振棱鏡，器件端面鍍光學(xué)減反膜；所述兩個(gè)平行偏振分束棱鏡由雙折射晶體制成，其端面鍍光學(xué)減反膜；
所述兩個(gè)45°互易旋光器，其中一個(gè)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其端面鍍光學(xué)減反膜；所述兩個(gè)45°非互易旋光器由旋光晶體和環(huán)狀永磁體構(gòu)成，旋光晶體端面鍍光學(xué)減反膜；所述兩個(gè)平面反射鏡由平板光學(xué)玻璃一面鍍?nèi)瓷淠?gòu)成，一個(gè)為固定鏡，一個(gè)為測(cè)量境。測(cè)量鏡9可以與被測(cè)體相連接。
本實(shí)用新型所提供的偏振分束錯(cuò)位式干涉儀具有如下特點(diǎn)1.該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dá)60dB以上；3.由于抑制了反射光，使測(cè)量精度大大提高；4.與以往傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)增加了可靠性。
由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型所提供的偏振分束錯(cuò)位式干涉儀優(yōu)于已為人知的干涉儀，由于該產(chǎn)品克服了現(xiàn)有干涉儀的顯著缺點(diǎn)，并且可形成緊湊的一體化結(jié)構(gòu)，降低了成本，使用起來(lái)也比較方便，因此在上述眾多的相關(guān)科技領(lǐng)域具有很好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。


圖1偏振分束錯(cuò)位式干涉儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、圖3偏振分束錯(cuò)位式干涉儀的工作原理圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖1、附圖2對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1所示，該干涉儀一端為具有確定激光輸入窗口位置和干涉光輸出窗口位置的偏振器1，然后是沿Z方向依次排列的平行偏振分束棱鏡2、沿X方向并列的逆時(shí)針45°互易旋光器3和順時(shí)針45°互易旋光器4、45°非互易旋光器5、平行偏振分束棱鏡6、45°非互易旋光器7、最后是沿X方向占據(jù)半個(gè)端面的固定鏡8。探測(cè)光束從另外半個(gè)端面的窗口出射，到達(dá)測(cè)量鏡9再返回。
圖2、圖3是所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀的工作過(guò)程，它是由各個(gè)元件端面上的光束位置和偏振方向來(lái)說(shuō)明的，其中圓環(huán)表示位置，圓環(huán)內(nèi)線段表示方向。附圖2表示沿Z軸正方向入射的激光束通過(guò)干涉儀到達(dá)測(cè)量鏡和固定鏡的過(guò)程。入射的非線偏振(也可是線偏振)激光束到達(dá)Z10平面，通過(guò)偏振器1后成為與X、Y軸成45°的線偏振光到Z11平面，再通過(guò)平行分束偏振棱鏡2分束到Z12平面，然后兩光束分別由兩個(gè)45°互易旋光器3、4旋轉(zhuǎn)到Z13平面，再均通過(guò)45°非易旋光器[5]旋轉(zhuǎn)到Z14平面，接著通過(guò)平行偏振分束棱鏡6到達(dá)Z15平面，再由45°非互易旋光器7旋轉(zhuǎn)到Z16平面，最后分別由固定鏡8和測(cè)量鏡9反射。附圖3是與上述方向相反，即沿負(fù)Z方向傳播的過(guò)程。分別由測(cè)量鏡和固定鏡反射的兩光束依次通過(guò)45°非互易旋光器7、平行分束偏振棱鏡6、45°非互易旋光器5、再分別通過(guò)45° 3和4，然后依次通過(guò)平行分束偏振棱鏡2、偏振器1，其變化過(guò)程依次示于平面Z16、Z15、Z14、Z13、Z12、Z11、Z10。由此可以看出測(cè)量鏡和固定鏡反射光束干涉后在Z10平面上輸出干涉光，由檢測(cè)器接收即可得到干涉結(jié)果。同時(shí)，圖2、圖3也表明了偏振分束及錯(cuò)位的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征為該干涉儀構(gòu)成為一端為設(shè)置有確定激光輸入窗口位置和干涉光輸出窗口位置的偏振器(1)，其后是沿測(cè)試光路方向依次排列有的平行偏振分束棱鏡(2)、并列的逆時(shí)針45°互易旋光器(3)和順時(shí)針45°互易旋光器(4)、后面依次是45°非互易旋光器(5)、平行偏振分束棱鏡(6)、45°非互易旋光器(7)、最后是占據(jù)半個(gè)端面的固定鏡(8)。進(jìn)入的探測(cè)光束經(jīng)上述構(gòu)件作用后從另外半個(gè)端面的窗口出射，到達(dá)測(cè)量鏡(9)再返回。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征是偏振器(1)、平行偏振分束棱鏡(2)、并列的兩個(gè)45°互易旋光器(3)和(4)、45°非互易旋光器(5)、平行偏振分束棱鏡(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(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征是所述一個(gè)偏振器可以是偏振片或偏振棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征是偏振分束棱鏡由雙折射晶體制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征是非互易旋光器由旋光晶體和環(huán)狀永磁體構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征是所述偏振器(1)、平行偏振分束棱鏡(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(jù)權(quán)利要求1或2所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征是固定鏡(8)、測(cè)量鏡(9)的反射面均鍍?nèi)茨ぁ?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述偏振分束錯(cuò)位式干涉儀，其特征是測(cè)量鏡(9)與被測(cè)體相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種偏振分束錯(cuò)位式干涉儀。該干涉儀一端為具有確定激光輸入窗口位置和干涉光輸出窗口位置的偏振器1,然后是沿測(cè)試光路方向依次排列的平行偏振分束棱鏡2、并列的逆時(shí)針45°互易旋光器3和順時(shí)針45°互易旋光器4、后面依次是45°非互易旋光器5、平行偏振分束棱鏡6、45°非互易旋光器7、最后是占據(jù)半個(gè)端面的固定鏡8。探測(cè)光束從另外半個(gè)端面的窗口出射,到達(dá)測(cè)量鏡9再返回。這種干涉儀由于采用了偏振分束錯(cuò)位技術(shù),使自身具有抑制反射光返回光源的能力,抑制比達(dá)60dB以上,確保光源不受反射光的影響。這種干涉儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,成本低,測(cè)量精度高,在相關(guān)科研與生產(chǎn)領(lǐng)域,特別是高科技領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01B9/02GK2508215SQ01270370
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者王林斗, 左慧莉, 魏景芝 申請(qǐng)人:天津大學(xué)