专利名称：一种在光学测量中实现光程四倍增的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在光学测量中实现光程四倍增的装置，属于光学测量技术领域。
背景技术：
在通常的光学测量过程中，往往需要通过增加光程差的方法来达到提高测量精度 的目的。以迈克尔逊干涉仪应用于光学测量过程为例，可以设法将待测的物理量转化 为迈克尔逊干涉仪中动镜的位移"，而此位移量^使干涉仪中由分束镜分开的两束光 产生2d的光程差，进一步依据光程差所引起的干涉条纹的偏移可以求出待测物理量的 值。由于最终的待测量由干涉条纹解调得到，如果同样大小的动镜位移^能够使干涉 仪中两束光产生更大的光程差，则干涉条纹的偏移量将增大，干涉仪的测量精度可以 进一步提高。
原有的测量装置中，采用光束多次反射的方法，通过移动反射镜可以达到大幅度 增加光程的目的，但是经过多次反射后光束角度难以控制，并且总光程难以精确计算， 同时该装置也适合应用于类似迈克尔逊干涉仪光路结构的光学测量过程中。由于从移 动反射镜反射回来的光束与光束入射时的角度不能实现一致(因为，在保证光束强度 尽可能不衰减的条件下无法做到由移动反射镜垂直反射)，所以相同的动镜位移难以产 生较大的光程，所以在实际应用中不能够带来极大方便。 发明内容
要解决的技术问题
为了克服现有技术光程较小，影响测量精度的困难，本实用新型提出一种在光学 测量中实现光程四倍增的装置，通过倍增光程以达到提高光学测量精度的目的。
技术方案
本实用新型提出的一种在光学测量中实现光程四倍增的装置，技术特征在于包括激光器、分光镜、第一反射镜、条纹接收装置、偏振分光器件、旋光器件、第二反 射镜和与被测物体联动的反射体；在激光器和与被测物体联动的反射体的光路中，依 次设置分光镜、偏振分光器件和旋光器件，第一反射镜与分光镜分过来的光路垂直设 置，条纹接收装置与第一反射镜反射过来的光路垂直设置，与被测物体联动的反射体 垂真于入射偏振光方向放置，第二反射镜与偏振分光器件反射过来的光路垂直设置， 调整偏振分光器件的方向为能使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向与入 射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回 再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90。角。
当激光器发出的入射单色平面偏振光入射到偏振分光器件后，可以完全穿过该偏 振分光器件并到达旋光器件，之后垂直照射与被测物体联动的反射体并被反射再次回 到旋光器件；透过旋光器件后转化为与初始入射平面偏振光偏振方向正交的平面偏振 光，然后再次到达偏振分光器件并被全部反射后，垂直照射反射镜并被反射再次回到 偏振分光器件；经偏振分光器件全部反射后再次穿过旋光器件，再次经与被测物体联 动的反射体垂直反射后穿过该旋光器件，转化为与初始入射单色平面偏振光偏振方向 一致的平面偏振光，穿过偏振分光器后件沿入射光方向原路返回。
所述的偏振分光器件为一能够使入射激光束不同偏振方向的光束透射或者反射的 光学器件，为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。
所述的旋光器件为一能够改变偏振光偏振方向的光学器件，为法拉第旋光器或与 入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。
所述反射镜为可以将入射平面偏振光完全反射的反射镜。
所述与被测物体联动的反射体为可以将入射平面偏振光完全反射或者部分反射的 反射镜或反射膜。
本实用新型的有益效果是在光学测量过程中，由于入射单色平面偏振光两次经 过与被测物体联动的反射体反射并最终转化成与入射平面偏振光偏振方向完全一致的
4出射平面偏振光，与被测物体联动的反射体在沿入射光束方向的位置发生位移d的改 变，会引起最终的出射光束的光程改变四倍，达到将物体移动光程差四倍增的目的。 同时，因为出射光束与入射光束严格重合，有利于光学测量过程中的光路布置，使光 路结构更加紧凑。
图1是本实用新型在光学测量中实现光程四倍增的装置的结构示意图。
图中，l-激光器、2-与被测物体联动的反射体、3-入射单色平面偏振光、4-分光镜、 5_第一反射镜、6-第二反射镜、7-出射单色平面偏振光、8-法拉第旋光器、9-介质膜偏 振分光镜；10-条纹接收装置。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例请参阅图l，本实施例包括激光器l、分光镜4、第一反射镜、条纹接收 装置10、偏振分光器件、旋光器件、第二反射镜和与被测物体联动的反射体2。在 激光器1与被测物体联动的反射体2的光路中，依次设置分光镜4、偏振分光器件、 旋光器件，第一反射镜于分光镜4分过来的光路垂直设置，条纹接收装置10于第一 反射镜反射过来的光路垂直设置，与被测物体联动的反射体2垂直于入射偏振光方向 放置；所述的偏振分光器采用介质膜偏振分光镜9，旋光器件采用法拉第旋光器8;调 整介质膜偏振分光镜9的方向为能使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向 与入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；调整法拉第旋光器使穿过该器件并沿 原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角。
本实施例的工作过程为激光器1发出波长单一的平面偏振光，经过分光镜4将 激$器1发出的光束分为第一、第二光束。第一光束作为入射单色平面偏振光3，完 全穿过介质膜偏振分光镜9并到达法拉第旋光器8。法拉第旋光器使平面偏振光穿过 该器件之后，在其偏振方向沿某一方向旋转45。角并垂直照射与被测物体联动的反射
5体2。当光束从与被测物体联动的反射体2反射回来第二次穿过法拉第旋光器后，偏 振方向再一次沿相同方向转过45°角，成为与初始入射单色平面偏振光3偏振方向正 交的平面偏振光。之后平面偏振光再次到达介质膜偏振分光镜9并被全部反射，垂直 照射第二反射镜并被反射再次回到介质膜偏振分光镜9;经介质膜偏振分光镜9完全 反射后穿过法拉第旋光器到达与被测物体联动的反射体2;经与被测物体联动的反射 体2垂直反射后再次穿过该法拉第旋光器，偏振光的偏振方向再次转过90°角，成为 与初始入射单色平面偏振光3偏振方向一致的平面偏振光；该平面偏振光穿过介质膜 偏振分光镜9后作为出射单色平面偏振光7并沿入射光方向返回第一分光镜4。第二 光束被第一反射镜反射后同样到达第一分光镜4。第一、第二光束经过分光镜4后发 生千涉，形成的干涉图样被条纹接收装置10读取或者记录。当待测物理量，如物体的 微量移动，使与被测物体联动的反射体2的位置沿垂直于入射光方向发生位移时，会 导致条纹接收装置10上形成的干涉条纹发生移动，进一步根据条纹的移动量可以判断 出所述第一、第二光束的光程差，推算出与被测物体联动的反射体2的位移量。
本实施例在光学测量过程中，与通常方法相比，能够将测量精度提高一倍，而且 操作简便。
本实施例在光学测量过程中，当调节与被测物体联动的反射体2沿垂直于入射光 方向移动位移d时，最终到达条纹接收装置10上的第一、第二光束光程差改变4d。 而现有技术中的测量过程是入射单色平面偏振光3直接垂直照射与被测物体联动的 反射体2，被其全部垂直反射后经分光镜4反射作为出射单色平面偏振光7，之后第一、 第二光束发生干涉，此时，调节使与被测物体联动的反射体2沿垂直于入射光方向移 动位移d时，最终到达条纹接收装置10上的第一、第二光束光程差仅改变2d。而本 实施例与通常的方法相比，能够将测量精度提高一倍，而且操作简便，仅仅需要在马 克尔逊干涉光路的基础上增加图1虚线框中所示的光程四倍增装置即可。
权利要求1.一种在光学测量中实现光程四倍增的装置，其特征在于包括激光器、分光镜、第一反射镜、条纹接收装置、偏振分光器件、旋光器件、第二反射镜和与被测物体联动的反射体；在激光器与可动反射镜的光路中，依次设置分光镜、偏振分光器件和旋光器件，第一反射镜与分光镜分过来的光路垂直设置，条纹接收装置与第一反射镜反射过来的光路垂直设置，与被测物体联动的反射体垂直于入射偏振光方向放置，第二反射镜与偏振分光器件反射过来的光路垂直设置，调整偏振分光器件的方向为能使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向与入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射，调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角。
2. 根据权利要求1所述的在光学测量中实现光程四倍增的装置，其特征在于所述的偏振分光器件为偏振分光棱镜，或介质膜偏振分光镜，或偏振衍射分光光栅。
3. 根据权利要求1所述的在光学测量中实现光程四倍增的装置，其特征在于所述的旋光器件为法拉第旋光器，或与入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。
4. 根据权利要求1所述的在光学测量中实现光程四倍增的装置，其特征在于所述第二反射镜为将入射平面偏振光完全反射的反射镜。
5. 根据权利要求1所述的在光学测量中实现光程四倍增的装置，其特征在于所述的与被测物体联动的反射体为将入射平面偏振光完全反射或者部分反射的反射镜或反射膜。
专利摘要本实用新型涉及一种在光学测量中实现光程四倍增的装置，技术特征在于在激光器和与被测物体联动的反射体的光路中，依次设置分光镜、偏振分光器件和旋光器件，反射镜与分光镜分过来的光路垂直设置，条纹接收装置与反射镜反射过来的光路垂直设置，与被测物体联动的反射体垂直于入射偏振光方向放置，反射镜与偏振分光器件反射过来的光路垂直设置。有益效果由于入射单色平面偏振光两次经过与被测物体联动的反射体反射并最终转化成与入射平面偏振光偏振方向完全一致的出射平面偏振光，与被测物体联动的反射体在沿入射光束方向的位置发生位移d的改变，达到将物体移动光程差四倍增的目的。同时，因为出射光束与入射光束严格重合，使光路结构更加紧凑。
文档编号G02B27/28GK201408017SQ20092003197
公开日2010年2月17日 申请日期2009年2月23日 优先权日2009年2月23日
发明者赵建林, 邸江磊 申请人:西北工业大学