專利名稱：偏振分束錯位式干涉儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光學干涉測量儀器，特別涉及一種偏振分束錯位式干涉儀。
背景技術：
光學干涉測量儀器是公認的高精度測量儀器，在科學研究和生產(chǎn)領域有著廣泛的應用。特別是近年來，隨著高科技的發(fā)展，精密測量技術的重要性越來越明顯，干涉儀的應用范圍越來越廣泛，并且逐漸向更多的科學領域發(fā)展。它主要用于測量微位移、微振動、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、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(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缺點，即使用這些干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(wěn)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(yè)出版社)。產(chǎn)生這個缺點的原因是在這些干涉儀中每一條光路都具有可逆性，因此總會有某些元件產(chǎn)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復雜，增加調(diào)整和使用的難度，同時會顯著地增加儀器成本。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有干涉儀的缺點。技術方案采用偏振分束錯位技術，實現(xiàn)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(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，同時儀器結(jié)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，然后是沿測試光路方向依次排列的平行偏振分束棱鏡2、并列的逆時針45°互易旋光器3和順時針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。
該偏振分束錯位式干涉儀的偏振器1、平行偏振分束棱鏡2、并列的兩個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，如圖1所示。
所述一個偏振器即偏振片或偏振棱鏡，器件端面鍍光學減反膜；所述兩個平行偏振分束棱鏡由雙折射晶體制成，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(zhuǎn)，另一個為逆時針旋轉(zhuǎn)，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(huán)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?nèi)瓷淠嫵?，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干涉儀具有如下特點1.該儀器結(jié)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.由于抑制了反射光，使測量精度大大提高；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，并且可形成緊湊的一體化結(jié)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偏振分束錯位式干涉儀的整體結(jié)構示意圖；圖2、圖3偏振分束錯位式干涉儀的工作原理圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖1、附圖2對本發(fā)明做進一步的詳細描述如圖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、平行偏振分束棱鏡6、45°非互易旋光器7、最后是沿X方向占據(jù)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干涉儀的工作過程，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(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干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)激光束到達Z10平面，通過偏振器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45°互易旋光器3、4旋轉(zhuǎn)到Z13平面，再均通過45°非易旋光器[5]旋轉(zhuǎn)到Z14平面，接著通過平行偏振分束棱鏡6到達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、平行分束偏振棱鏡6、45°非互易旋光器5、再分別通過45° 3和4，然后依次通過平行分束偏振棱鏡2、偏振器1，其變化過程依次示于平面Z16、Z15、Z14、Z13、Z12、Z11、Z10。由此可以看出測量鏡和固定鏡反射光束干涉后在Z10平面上輸出干涉光，由檢測器接收即可得到干涉結(jié)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干涉儀，其特征為該干涉儀構成為一端為設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)、并列的逆時針45°互易旋光器(3)和順時針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)半個端面的固定鏡(8)。進入的探測光束經(jīng)上述構件作用后從另外半個端面的窗口出射，到達測量鏡(9)再返回。
2.根據(jù)權利要求書1所述偏振分束錯位式干涉儀，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。
3.根據(jù)權利要求1或2所述偏振分束錯位式干涉儀，其特征是所述一個偏振器可以是偏振片或偏振棱鏡。
4.根據(jù)權利要求1或2所述偏振分束錯位式干涉儀，其特征是偏振分束棱鏡由雙折射晶體制成。
5.根據(jù)權利要求1或2所述偏振分束錯位式干涉儀，其特征是非互易旋光器由旋光晶體和環(huán)狀永磁體構成。
6.根據(jù)權利要求1或2所述偏振分束錯位式干涉儀，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)權利要求1或2所述偏振分束錯位式干涉儀，其特征是固定鏡(8)、測量鏡(9)的反射面均鍍?nèi)茨ぁ?br> 8.根據(jù)權利要求1或2所述偏振分束錯位式干涉儀，其特征是測量鏡(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,然后是沿測試光路方向依次排列的平行偏振分束棱鏡2、并列的逆時針45°互易旋光器3和順時針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。這種干涉儀由于采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。這種干涉儀結(jié)構簡單,使用方便,成本低,測量精度高,在相關科研與生產(chǎn)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(yōu)先權日2001年11月9日
發(fā)明者王林斗, 左慧莉, 魏景芝 申請人:天津大學