[实用新型]偏振分束错位式干涉仪

说明书

                          技术领域

本实用新型属于光学干涉测量仪器，特别涉及一种偏振分束错位式干涉仪。

                          背景技术

光学干涉测量仪器是公认的高精度测量仪器，在科学研究和生产领域有着广泛的应用。特别是近年来，随着高科技的发展，精密测量技术的重要性越来越明显，干涉仪的应用范围越来越广泛，并且逐渐向更多的科学领域发展。它主要用于测量微位移、微振动、微形变以及其它可以与之相互转化的物理量，因此它是信息、生物医学、力学、机械、材料等众多科学领域中的一种必不可少的精密测量仪器。

但是截至到本实用新型作出之前，现有的干涉仪，如迈克尔逊干涉仪、马赫一泽德干涉仪、萨纳克干涉仪等等均存在着一个缺点，即使用这些干涉仪在实际测量中总会有一定的反射光返回到光源，致使光源的工作不够稳定，影响测量精度(孙培懋、刘正飞编：《光电技术》，PP.173-174，机械工业出版社)。产生这个缺点的原因是在这些干涉仪中每一条光路都具有可逆性，因此总会有某些元件产生的反射光部分的(有的高达二分之一)沿着相应光路回到光源。通常为了克服上述缺点，提高测量精度，只好在光路中插入隔离器。但这又会使仪器构成变复杂，增加调整和使用的难度，同时会显著地增加仪器成本。

                          发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有干涉仪的缺点。技术方案采用偏振分束错位技术，实现相关光路的不可逆性，使自身具有抑制反射光返回光源的能力，提供一种不存在反射光影响光源稳定的干涉仪，而且仪器成本也低于上述采用插入隔离器的方法，同时仪器结构紧凑，方便使用。

本实用新型的技术方案是：

偏振分束错位式干涉仪是由偏振器、偏振分束棱镜、互易旋光器、非互易旋光器和平面反射镜组成的，该干涉仪一端为具有确定激光输入窗口位置和干涉光输出窗口位置的偏振器1，然后是沿测试光路方向依次排列的平行偏振分束棱镜2、并列的逆时针45°互易旋光器3和顺时针45°互易旋光器4、后面依次是45°非互易旋光器5、平行偏振分束棱镜6、45°非互易旋光器7、最后是占据半个端面的固定镜8。探测光束从另外半个端面的窗口出射，到达测量镜9再返回。

该偏振分束错位式干涉仪的偏振器1、平行偏振分束棱镜2、并列的两个45°互易旋光器3和4、45°非互易旋光器5、平行偏振分束棱镜6、45°非互易旋光器7、固定镜8，可以是依次排列为紧凑的整体结构，如图1所示。

所述一个偏振器即偏振片或偏振棱镜，器件端面镀光学减反膜；

所述两个平行偏振分束棱镜由双折射晶体制成，其端面镀光学减反膜；

所述两个45°互易旋光器，其中一个为顺时针旋转，另一个为逆时针旋转，其端面镀光学减反膜；

所述两个45°非互易旋光器由旋光晶体和环状永磁体构成，旋光晶体端面镀光学减反膜；

所述两个平面反射镜由平板光学玻璃一面镀全反射膜构成，一个为固定镜，一个为测量境。测量镜9可以与被测体相连接。

本实用新型所提供的偏振分束错位式干涉仪具有如下特点：

1.该仪器结构简单，使用方便；

2.自身具有抑制反射光返回到光源的能力，抑制比达60dB以上；

3.由于抑制了反射光，使测量精度大大提高；

4.与以往传统的加入隔离器的方法相比，成本大为降低。

5.仪器的一体化结构增加了可靠性。

由此可见，本实用新型所提供的偏振分束错位式干涉仪优于已为人知的干涉仪，由于该产品克服了现有干涉仪的显著缺点，并且可形成紧凑的一体化结构，降低了成本，使用起来也比较方便，因此在上述众多的相关科技领域具有很好的推广价值和应用前景。

                           附图说明图1：偏振分束错位式干涉仪的整体结构示意图；图2、图3：偏振分束错位式干涉仪的工作原理图。

                         具体实施方式

结合附图1、附图2对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，该干涉仪一端为具有确定激光输入窗口位置和干涉光输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镜2、沿X方向并列的逆时针45°互易旋光器3和顺时针45°互易旋光器4、45°非互易旋光器5、平行偏振分束棱镜6、45°非互易旋光器7、最后是沿X方向占据半个端面的固定镜8。探测光束从另外半个端面的窗口出射，到达测量镜9再返回。

图2、图3是所述偏振分束错位式干涉仪的工作过程，它是由各个元件端面上的光束位置和偏振方向来说明的，其中圆环表示位置，圆环内线段表示方向。附图2表示沿Z轴正方向入射的激光束通过干涉仪到达测量镜和固定镜的过程。入射的非线偏振(也可是线偏振)激光束到达Z10平面，通过偏振器1后成为与X、Y轴成45°的线偏振光到Z11平面，再通过平行分束偏振棱镜2分束到Z12平面，然后两光束分别由两个45°互易旋光器3、4旋转到Z13平面，再均通过45°非易旋光器[5]旋转到Z14平面，接着通过平行偏振分束棱镜6到达Z15平面，再由45°非互易旋光器7旋转到Z16平面，最后分别由固定镜8和测量镜9反射。附图3是与上述方向相反，即沿负Z方向传播的过程。分别由测量镜和固定镜反射的两光束依次通过45°非互易旋光器7、平行分束偏振棱镜6、45°非互易旋光器5、再分别通过45°          3和4，然后依次通过平行分束偏振棱镜2、偏振器1，其变化过程依次示于平面Z16、Z15、Z14、Z13、Z12、Z11、Z10。由此可以看出测量镜和固定镜反射光束干涉后在Z10平面上输出干涉光，由检测器接收即可得到干涉结果。同时，图2、图3也表明了偏振分束及错位的特点。