包括主动的再调整的回归干涉仪的制作方法

本发明涉及一种干涉仪布置结构，其具有

-用于可用光的输入端，

-分束器，

-用于建立两个干涉仪臂的两个回归反射器，

-用于使所述回归反射器中的至少一个回归反射器运动的驱动装置，以便改变干涉仪臂之间的光学的光程差，

-用于相干的参考光的参考光源、尤其是参考激光器，

-用于可用光的输出端，

-以及参考光探测器。

背景技术：

这样的干涉仪布置结构由de102014226487a1已知。

同类的干涉仪布置结构可以尤其是在ftir(＝傅里叶变换红外光谱仪fourier-transformations-lnfrarot)光谱分析中使用。在这里作为可用光将宽带的ir(＝红外)光在干涉仪中以两个子光束分开到两个干涉仪臂上并且外加子光束之间的光程差，并且随后读取可用光探测器，叠加的子光束在与要研究的样品的相互作用之后入射到所述可用光探测器上。可用光探测器的读取对于不同的光程差重复。在子光束的叠加中出现干涉，所述干涉依赖于光程差和ir光的频率导致可用光探测器的照度的降低或提高。可用光探测器的依赖于光程差的强度数据经过傅立叶变换，由此获得要研究的样品的光谱。

对于该测量方法重要的是，可以准确地预定或一起跟踪子光束的光程差。为此已知，除了用于样品的本来的测量的宽带的ir光之外，附加地使用参考激光器，所述参考激光器的窄带的光同样经过干涉仪，并且由所述光在参考光探测器上的相长干涉和相消干涉正确确定干涉仪臂的光程差。

所述子光束通常利用分束器产生，在干涉仪臂中的镜上反射并且在分束器中再次叠加。

由us5,883,712a已知包括在两个正交的干涉仪臂中的平面镜的干涉仪构造，其中，平面镜之一为了改变光程差沿光束方向可移动。当平面镜彼此不精确正交地定向时，子光束获得角度误差(也就是说子光束相对彼此倾斜)，并且子光束不可以完全干涉，这会导致强度损失或甚至完全不可用的测量结果。镜的相对的倾斜会例如由于温度波动或由于在可运动的镜的支承部中的不精确性出现。

由physicsprocedia33(2012)、1695-1701已知，在包括平面镜的干涉仪中在位置固定的平面镜上安装磁性的促动器，以便调整镜。为此，探测并且为了动态的调节使用参考激光束的相位差，所述相位差在两对沿两个彼此正交的方向安装的光电二极管上。由此可以补偿角度误差。备选于动态的调节，提到使用立方角反射器(回归反射器)，所述立方角反射器可以将光沿其输入行程反射并且因此避免子光束的角度误差。

基于回归反射器(立方角反射器)的干涉仪例如由de102014226487a1、de19704598c1或de4212143a1已知。该干涉仪更确切地说是不具有要叠加的子光束的角度误差。然而不补偿回归反射器正交于光学轴线的横向的移动。因此可以也在这些干涉仪中出现在可用光探测器上的不希望地小的可评估的或波动的可用光强度。

发明任务

本发明的任务是，提供一种基于回归反射器的干涉仪布置结构，其中，可以保证较高的可评估的并且较稳定的可用光强度。

本发明的简短的说明

该任务以简单的并且有效的方式通过开头所述类型的干涉仪布置结构解决，其特征在于，

参考光探测器具有至少三个探测器面，其中，第一对探测器面的探测器面沿第一方向排列，并且第二对探测器面的探测器面沿第二方向排列，并且其中第一方向、第二方向和参考光在参考光探测器上的中间的传播方向线性独立、尤其是彼此正交，

并且干涉仪布置结构此外具有

-用于参考光的会聚元件、优选聚光透镜，所述会聚元件设置在分束器和参考光探测器之间，以用于对来自分束器的参考光聚焦，

-至少两个促动器，以用于在至少两个自由度方面改变两个由干涉仪臂往回反射的并且在分束器上再次叠加的参考光子光束之间的横向切变，所述促动器尤其是设置在分束器上或设置在所述回归反射器中的至少一个回归反射器上，

-以及调节电子装置，以用于依赖于在参考光探测器的探测器面上的信号操控促动器。

利用按照本发明的干涉仪布置结构可能的是，改变和调节并且尤其是稳定在干涉仪布置结构的两个干涉仪臂的两个子光束之间的横向的切变(亦即横向于再次叠加的光束的传播方向的相对彼此的偏移)。

在干涉仪布置结构中的分束器和回归反射器的位置和取向可以在时间的推移过程中波动，尤其是通过在温度波动时的热的延展效果。这些变化虽然不导致来自干涉仪臂的叠加的子光束的角度误差，但会导致叠加的子光束的横向的偏移。随着增加的横向的偏移，可评估的可用光强度基于相消干涉变得较小，并且对应地关于利用可用光要研究的样品的信息较不具有说服力，并且不同的测量的可比较性变差。

参考光通常(并且典型地也在本发明的范围中)用于，一起跟踪干涉仪臂的光程差。在本发明的范围中，参考光(也)用于，检测并且用于稳定、尤其是最小化横向的切变评估参考光子光束的横向的切变(其基本上对应于可用光子光束的横向的切变)。参考光子光束的横向的切变尽可能对应于可用光子光束的横向的切变，因为所述可用光子光束基本上穿过尤其是包括相同的回归反射器和相同的分束器的相同的光路。

关于干涉仪臂的子光束的瞬时的调整的质量需要的信息由所谓的海丁格干涉环得出。为了获得相同的倾斜的这些干涉，干涉仪布置结构以参考光沿其光学轴线照亮。在这里必须保证参考光的足够大的张开、例如参考光的足够大的发散度或参考光的离散的子光束之间的足够大的角差；为此，散射元件(例如发射透镜)或分开元件(例如分束器和楔形板布置结构)可以设置在参考光源和分束器之间，亦或选择具有固有地大的发散度的参考光源(例如vcsel二极管)。通过不同的方向的对应的光束分量，产生希望的不同的行程差；所述行程差通过干涉图案可见。在无限的范围中产生的干涉图案(海丁格干涉环)通过会聚元件成像到包括两对探测器面的参考光探测器上。

在为零的光学的光程差(zpd零光程差)时，例如在参考光子光束的横向的切变时产生条状的干涉图案，其中，所述条垂直于切变方向延伸并且其距离与切变量成反比。在该特别的情况中，海丁格干涉环具有无限大的半径。

在干涉仪布置结构的均匀的进给时，获得在探测器面上的正弦状的电信号。叠加的、条状的干涉图案导致在各对的探测器面的信号之间的相位差。相位差是用于参考光子光束朝这两个探测器面的方向的切变的直接的程度，并且借此是用于干涉仪布置结构关于探测器面的排列方向的失调的程度。因此利用两对探测器面的信号，可以完全检测干涉仪布置结构的调节位置。相位差可以通过操控促动器例如在封闭的调节回路中使用，以便这样补偿干涉仪布置结构的失调或准确地维持希望的调节位置。由此可以保证高的并且稳定的可用光强度。

按照本发明的干涉仪布置结构典型地用于，接收样品的ftir光谱。所述样品典型地设置在分束器和可用光探测器(所述可用光探测器设置在用于可用光的输出端上或输出端之后)之间。参考光典型地不经过样品。参考光(附加于操控促动器)通常也用于，一起跟踪干涉仪臂的光程差。

干涉仪布置结构可以具有自身的可用光源、尤其是宽带的ir光源，所述可用光源在可用光输入端上提供其可用光。但也可以利用外部的可用光源、尤其是宽带的ir可用光源、例如太阳。所述可用光探测器可以尤其是构成为ir探测器。

利用所述至少两个促动器可以以如下方式进行干涉仪布置结构的调节，使得可以补偿回归反射器正交于光学轴线的相对的横向的移动。所述两个自由度可以尤其是干涉仪臂的子光束垂直于光束方向并且在干涉仪平面内的相对的移动，以及可以是垂直于光束方向并且垂直于该平面的移动，所述干涉仪平面由两个回归反射器之一的顶点、其在分束器上产生的镜像和分束器的光学有效的中心形成。典型地为此将促动器设置在其中一个所述回归反射器或分束器上；但例如也可能，将转向镜设置在分束器和回归反射器之间，并且利用促动器调节转向镜。如果所述促动器设置在回归反射器上，则所述回归反射器优选(关于干涉仪臂的光学的光程差)不可运动地构成。如果两个回归反射器可运动地构成、例如在一个共同的摆上，则促动器优选设置在分束器上。

参考光源典型地具有he-ne-激光器或二极管激光器。参考光探测器(其也可以称为参考光探测器布置结构)可以利用一个总构件实现，至少三个探测器面构成在所述总构件上(例如利用一个象限探测器)；备选地，所述参考光探测器可以利用多个单独的单个构件构成，所述至少三个探测器面在所述单个构件上单独地构成(例如以三个单独的单个检测器)。

本发明优选的实施方式

在按照本发明的干涉仪布置结构的一种优选的实施方式中设置为，干涉仪布置结构这样设计，使得从参考光源到达分束器上的参考光在分束器上具有最小展开msp，其尤其是通过参考光的最小发散度mdiv或参考光的离散的子光束的最小中间角mzw建立，

并且msp≥2mrad，优选msp≥5mrad，

尤其是所述布置结构包括

-用于参考光的散射元件、优选发射透镜，所述散射元件设置在参考光源和分束器之间，或

–具有固有的发散度div≥msp的参考光源，或

-用于参考光的分开元件、优选分束器和楔形板布置结构，利用所述分开元件，参考光分成三个或四个离散的子光束，所述子光束成对形成最小中间角mzw，并且所述子光束入射到参考光探测器的单独的探测器面上。通过参考光的较大的张开，可以对海丁格干涉环的较大的区域照明，从而通过所述被照明的区域可以测量较大的相位差。最小展开msp可以尤其是通过参考光的发散度达到(msp＝mdiv)，亦或通过参考光的离散的子光束的中间角(msp＝mzw)达到。

在回归干涉仪中，参考光子光束的输出侧的切变为两个回归反射器的顶点正交于光学轴线测量的彼此横向的移动的两倍。参考光源以弧度测量的发散度全角div在参考光探测器的焦点平面中照明±div/2的径向角坐标alpha。在参考光子光束以参考光的波长的单位测量的给定的切变shear时，在zpd中对于条状的干涉图案的阶n适用n＝shear*alpha

并且因此对于中心和照明边界之间的相位差phi

phi/(2π)＝shear*div/2。

借此

div＝phi/(π*shear)。

因为相位差在两个探测器面之间被测量，所以必须考虑这些面的集成的作用以及参考光的向较大的角度减小的强度，这以大致因数3减少灵敏度。因此对于最小发散度得出

mdiv≥phi/shear。

对于phi，必须在这里采用所使用的相位差确定的(尤其是由仪器决定的或由测量方法决定的)“分辨极限”；通常phi处于0.3°和2°之间(即5mrad和35mrad之间)。对于shear，在这里使用参考光子光束的最大地允许的横向的切变，在所述切变时，干涉仪布置结构还作为稳定适用。当在可用光探测器上的调制的可用光的信号幅值对于光谱的测量范围的最短的波长在恒定的输入信号时同样保持(大致)恒定时，是这种情况。通常shear处于0.25μm至1.5μm(即在使用hene激光器作为在0.4至2.5波长的参考光源的情况下)。利用这些值，对于mdiv得出2mrad至88mrad的区间，典型的值处于5mrad。最小发散度mdiv典型地对于第一和第二方向相同，但也可以对于第一和第二方向不同。作为具有固有的发散度div≥mdiv的参考光源可以例如使用vcsel。

这些考虑类似对于最小中间角mzw在使用三个或四个离散的子光束时适用，所述子光束由参考光利用分开元件产生。在该实施方式中，取消散射元件并且参考光源应该具有尽可能小的发散度。在三个离散的子光束时，其中一个所述离散的子光束(其中，所述子光束典型地处于光学轴线上)在两对探测器面中被使用或所属的探测器面不仅属于第一对探测器面而且属于第二对探测器面。通过参考光功率集中到只三个或四个离散的子光束上，能够实现相位差的特别低噪声的确定。

优选的也是一种实施方式，其中，参考光探测器具有象限二极管、尤其是硅象限二极管，优选其中，电流电压转换器连接于对于每个由调节电子装置利用的探测器面的象限二极管下游。该构造低成本并且实际中证明可行。

有利的也是一种实施方式，其中，借助促动器，分束器可围绕两个线性独立的轴线、尤其是彼此正交并且与分束器的法线正交的轴线倾斜。该实施方式可以尤其是在如下情况中被选择，即，两个回归反射器为了改变光程差可运动地构成(例如在一个共同的摆上)；在该情况下，分束器用于补偿横向的切变的倾斜在结构上特别简单。

在另一种有利的实施方式中，借助促动器，其中一个所述回归反射器沿两个线性独立的方向、尤其是彼此正交并且与光学轴线正交的方向可移动。当仅其中一个所述回归反射器为了改变光程差可运动时，可以尤其是选择该结构形式。所述促动器可以然后在(关于光程差)固定的回归反射器上作用，这结构上再次简单地可实施。所述促动器典型地构成为压电促动器，因为需要的调节行程典型地处于10μm范围中。

按照本发明的方法

用于运行干涉仪布置结构、尤其是以上解释的按照本发明的干涉仪布置结构的方法也落入本发明的范围中，

其中，来自参考光源的相干的参考光在分束器上分开到包括第一回归反射器的第一干涉仪臂和包括第二回归反射器的第二干涉仪臂上，并且来自两个干涉仪臂的参考光在分束器上再次叠加并且在参考光探测器上被探测，其中，所述回归反射器中的至少一个回归反射器以重复的运动周期运动并且由此干涉仪臂的光学的光程差改变，其特征在于，

参考光在分束器后面聚焦，尤其是利用在分束器和参考光探测器之间的会聚元件，

参考光探测器具有至少三个探测器面，其中，第一对探测器面的探测器面沿第一方向排列，并且第二对探测器面的探测器面沿第二方向排列，并且第一方向、第二方向和参考光在参考光探测器上的中间的传播方向线性独立、尤其是彼此正交，

至少在一部分运动周期中，分别

-确定在两个参考光分量之间的第一相位差，所述参考光分量在第一对探测器面上被探测，

-确定在两个参考光分量之间的第二相位差，所述参考光分量在第二对探测器面上被探测，

并且依赖于两个相位差再调节至少两个促动器，以用于改变在两个由干涉仪臂往回反射的并且在分束器上再次叠加的参考光子光束之间的横向的切变，尤其是其中两个相位差在多个运动周期上基本上恒定保持。利用按照本发明的方法可以阻止或补偿在时间的流逝过程中在干涉仪布置结构中的干涉仪臂的子光束的出现的横向的切变，例如由于分束器或回归反射器的小的位置或取向改变。

通过按照本发明的再调节，相位差可以在多个运动周期、尤其是在可用光干涉图的多次接收上或持久大致保持恒定(或至少对于不同的运动周期区块保持同样或以已知的方式延伸)。相位差通常再调节到固定的相位差值。通过按照本发明的方法，干涉仪布置结构特别稳定或可以提供可非常好地重复的测量结果。

在为零的光学的光程差时在参考光子光束的横向的切变中在参考光探测器上产生条状的干涉图案，而在变得较大光学的光程差时产生连在一起的、环形的干涉图案，所述干涉图案的中心相对于没有这样的切变的位置移动。所述相位差因此依赖于光程差，从而所述相位差有意义地涉及确定的光程差(优选零、zpd零光程差)。也可能、但较困难的是，针对光学的光程差检测相位差的变化过程并且将其包括到调节中，因为准确的变化过程依赖于参考光探测器的照明并且只在zpd附近基本上独立于照明。优选地，再调节至少在每第一百个运动周期、优选在每个运动周期中进行。另一方面在多种情况中、例如在仅缓慢的温度波动时足够的是：偶尔的再调节，例如在每第五个运动周期或更少。所述运动周期典型地以频率0.3-40hz、通常1-5hz运行。

干涉仪布置结构利用所述(至少)两个促动器关于所述(至少)两个自由度的可调节性这样建立，即，可以补偿回归反射器正交于光学轴线的横向的移动。典型地，为此其中一个所述回归反射器沿两个方向移动或分束器围绕两个轴线倾转；但也可能的是，将转向镜设置在分束器和回归反射器之间，并且调节(倾斜和/或移动)转向镜。两个自由度可以尤其是干涉仪臂的子光束垂直于光束方向并且在干涉仪平面内的相对的移动，以及可以是垂直于光束方向并且垂直于该平面的移动，所述干涉仪平面由两个回归反射器之一的顶点、其在分束器上产生的镜像和分束器的光学有效的中心形成。

干涉仪布置结构的再调节可以还在运动周期(或必要时干涉图的所属的接收)期间亦或在运动周期之后进行，利用所述运动周期进行相位确定。优选再调节在一个运动周期之后、特别优选在驱动装置的一个反相中进行。

在按照本发明的方法的一种优选的实施方式中设置为，

从参考光源到达分束器上的参考光在分束器上具有最小展开msp，尤其是通过参考光的最小发散度mdiv或参考光的离散的子光束的最小中间角mzw建立，

并且msp≥2mrad，优选msp≥5mrad，尤其是其中

-来自参考光源的参考光利用在参考光源和分束器之间的散射元件扩张为较大的发散度，或

-选择具有固有的发散度div≥msp的参考光源，或

-参考光利用分开元件分成三个或四个离散的子光束，并且离散的子光束成对形成最小中间角mzw并且入射到参考光探测器的单独的探测器面上。通过参考光的足够大的张开，使得在所述成对的探测器面上的相位差的测量变得容易。最小展开msp可以尤其是通过参考光的发散度达到(msp＝mdiv)，亦或通过参考光的离散的子光束的中间角(msp＝mzw)达到。

在一种有利的变型中，所述自由度包括分束器关于两个线性独立的轴线、尤其是相对彼此正交并且与分束器的法线正交的轴线的倾斜。这简单地可建立，尤其是当两个回归反射器设置在一个共同的摆上时。

优选地也是一种如下的变型，其中，所述自由度包括回归反射器之一关于两个线性独立的方向、尤其是相对彼此并且与光学轴线正交的方向的移动。这同样在结构上是简单的，尤其是当回归反射器关于在干涉仪臂之间的光程差的建立位置固定时。

优选的是一种变型，其中，通过测量两个电的探测器信号的过零处的时间上的距离相对于其周期长度确定相应的相位差，所述测量信号分别确定为参考光分量。所述相位差然后可特别简单地确定。尤其是过零处可以利用用于相应的探测器面的信号的条件“瞬时值-滑动平均值＝0”来确定。所述滑动平均值可以例如在100个信号周期上确定。

在一种优选的变型中设置为，为了确定相位差，分别只利用运动周期的总是相同的部分范围，尤其是其中，所述部分范围具有少于参考光的1000个波长，

并且所述部分范围包含干涉仪臂之间为零的光学的光程差，尤其是部分范围围绕为零的光学的光程差对称地选择。在围绕为零的光程差的范围中，参考光光路的调整对相位的影响是最小的。

优选的是一种变型，其中，促动器的再调节借助数字的pi调节进行，优选地是，高压放大器连接于每个促动器的pi调节装置下游。这在实际中证明可行。如果参考光探测器面沿其排列的方向和促动器沿其有效的方向不共线，则所述调节必须附加地实施坐标变换。pi(＝proportional-lntegral比例积分)调节避免在促动器的再调节中的过冲。压电促动器典型地以100v至1000v运行。

在一种特别优选的变型中设置为，为了接收可用光干涉图

-通过用于可用光的输入端在分束器上将来自可用光源的可用光分开到包括第一回归反射器的第一干涉仪臂和包括第二回归反射器的第二干涉仪臂上，并且在分束器上再次叠加来自两个干涉仪臂的可用光并且对所述可用光通过用于可用光的输出端在可用光探测器上进行探测，

-并且在一个运动周期期间在干涉仪臂的不同的光学的光程差时分别实施可用光幅值单次测量，

并且接收多个可用光干涉图。在接收可用光干涉图时，要研究的样品在可用光的光路中(并且典型地不在参考光的光路中)设置，优选在分束器和可用光探测器之间设置。在多个可用光干涉图的(依次进行的)接收期间，干涉仪布置结构可以借助促动器的按照本发明的再调节稳定，从而对于所述多个测量获得相同的测量条件。所述多个可用光干涉图可以利用不同的样品接收，亦或分别一些可用光干涉图利用相同的样品接收(“总测量”，参见下文)。可用光和参考光在干涉仪布置结构中典型地彼此平行或反平行地引导。所述至少一个回归反射器的运动周期可以不仅用于确定在参考光中的相位差而且用于可用光幅值单次测量。要注意，促动器的按照本发明的再调节在如下情况中也可以(并且应该)发生，即，正好没有可用光干涉图被接收，以便对于将来的测量使干涉仪布置结构保持稳定。

优选的是该变型的一种进一步改进，其中，对于总测量相继地接收多个可用光干涉图，并且将总测量的可用光干涉图的分别相同的光学的光程差的可用光幅值单次测量相加。典型地，10个或更多可用光干涉图、亦或1000个或更多可用光干涉图属于总测量，所述可用光干涉图典型地在相继的运动周期中被接收。通过相加，获得改善的信噪比。在总测量内按照本发明获得特别稳定的测量条件。总测量典型地利用总体上一个单独的样品进行。总测量的相加的可用光幅值单次测量典型地经过傅立叶变换，以便获得样品的光谱、尤其是红外线光谱。

有利地进一步设置为，至少在总测量的每第一百个可用光干涉图中进行、优选在总测量的每个可用光干涉图中进行第一和第二相位差的确定和所述至少两个促动器的对应的再调节。通过相位差的经常的再调节，可以获得干涉仪布置结构的特别稳定的比例。在只缓慢的温度波动和接收的可用光干涉图的典型地1-5hz的频率时，与之相反偶尔的再调节是足够的，例如在每5秒一次的范围中。

有利的也是一种进一步构成，其设置为，在替换或重新安装干涉仪布置结构的构件、尤其是分束器或所述回归反射器之一之后，首先确定所述构件的优化的位置和/或取向，尤其是从而在可用光探测器上获得可用光的最大的强度，

对于所述构件的优化的位置和/或取向，确定用于参考光分量的所属的开始的第一相位差值和所属的开始的第二相位差值，

并且在接收可用光干涉图的后续的测量运行期间，将第一相位差和第二相位差再调节到确定的开始的第一相位差值和确定的开始的第二相位差值。通过该方式，可以获得高的并且稳定的可用光强度。样品的测量是特别有说服力的。

本发明其他的优点由说明书和附图得出。同样上述的并且还进一步说明的特征可以按照本发明分别单独本身或多个以任意的组合地使用。示出的和所述的实施方式不理解为最后终的列举，而是具有用于描绘本发明的示例性的特性。

附图说明

本发明的详细的说明和附图

在附图中示出本发明并且借助实施例进一步解释本发明。其中：

图1示出按照本发明的干涉仪布置结构的第一实施方式的示意的俯视图，包括在一个摆上的两个回归反射器；

图2示出图1的干涉仪布置结构的示意的侧视图；

图3示出图1的干涉仪布置结构的分束器的示意的俯视图；

图4示出按照本发明的干涉仪布置结构的第二实施方式的示意透视图，包括固定的和可运动的回归反射器；

图5在考虑可用光的情况下示出图4的干涉仪布置结构的示意图，；

图6示出对于本发明用于调节电子装置的功能的示意的概览图；

图7示出在按照本发明的干涉仪布置结构中在干涉仪臂的强烈切变的子光束的情况下在作为参考光探测器的象限二极管上的强度分布；

图8示出在按照本发明的干涉仪布置结构中在干涉仪臂的轻微切变的子光束的情况下在作为参考光探测器的象限二极管上的强度分布。

具体实施方式

关于本发明的概览

用于ftir光谱学的干涉仪经常装备有两个回归反射器，因为所述镜在用于改变光学的光程差的运动期间的可能的倾斜被完全补偿并且调整的质量(即调制效率)不被影响。然而另一种干扰影响、即镜正交于光学轴线的横向的移动不被补偿。该移动产生输出光束的切变并且干涉仪失调(即其调制效率降低)。更准确地说是，当垂直于光学轴线测量，回归反射器的顶点的在分束器上镜像的图像具有相对于另一个回归反射器的顶点的横向的移动时，则干涉仪的调制效率降低。所述移动可以例如通过在支承件中的不精确性或构件的热漂移产生。所述效果虽然以一个数量级小于在镜倾斜时在平面镜干涉仪中出现的效果，但在较长的测量系列和特别是在以较短的波长的运行(nir、vis或uv范围)中显著受干扰。可以完全补偿干涉仪的该失调，其方式为：使两个回归反射器之一沿垂直于光学轴线的两个轴线移动，或使分束器在两个正交的角度自由度中倾斜。两种方法(在小的失调时)光学等效。在现有技术中，干涉仪的基本调整典型地只一次或在测量系列开始之前或在更换光学的构件时、但不在进行的运行期间进行。

本发明设置为，在测量技术上检测回归反射器的横向的移动并且在封闭的调节回路中通过影响输出光束的切变的促动器在较长的时间间隔上获得干涉仪的开始的调整状态，特别是在较长地继续的测量系列期间。按照本发明的方法也良好地适合用于，在分束器更换之后将干涉仪再次自动调整到开始的调整状态。

附图的解释

所有图分别示出示意的、不按比例的图。尤其是光束发散度和光学的元件的大小夸大地示出，以便使得其可较好看出。

图1示意性地在俯视图中示出按照本发明的干涉仪布置结构1的第一实施方式。

由未进一步示出的可用光源，沿输入端的光学轴线2a通过用于可用光3的输入端将可用光4的光束(在这里宽带的ir光)入射到干涉仪布置结构1中。同样沿输入端的光学轴线2a，利用参考光源5、在这里he-ne激光器射入相干的窄带的参考光6。

来自he-ne-激光器的参考光6展开，在示出的结构形式中借助散射元件7、在这里是散光透镜圆锥形地扩张，从而保证至少2mrad、优选至少5mrad的发散度，参考最小发散度mdiv。在一种备选的结构形式中，例如分束器和楔形板布置结构可以放置到散射元件7的位置上，以便将参考光6分成例如四个离散的子光束，所述子光束成对(对应于其入射到上面的探测器面19a、19b的对)形成至少2mrad、优选至少5mrad的中间角(分束器和楔形板布置结构未示出，但参考在图1和图2中参考光6/17的边缘光束，所述边缘光束可以说明离散的子光束)，参考在离散的子光束的(中间的)传播方向之间的最小中间角mzw。参考光6(以细线示出)和可用光4(以粗线示出)指向到分束器8上。

分束器8借助在这里构成为压电促动器的两个促动器9、10围绕两个彼此正交的轴线可倾斜(为此也参见图3)；促动器9、10的支座为了简化未进一步示出。分束器8基本上平面、板状并且半透明地构成，从而其透射入射到其上的光的第一部分，并且反射入射到其上的光的第二部分。为了简化，只示出有效分束的平面，然而不示出分束器基底。

在分束器8上，参考光6对应地分成两个参考光子光束11、12。参考光子光束11在第一干涉仪臂13中传播至回归反射器15并且在那里反射。参考光子光束12在第二干涉仪臂14中传播至回归反射器16并且在那里反射。对应于立方体的内部的角，回归反射器15、16具有分别三个彼此成直角定向的镜面。由回归反射器15、16往回反射的参考光子光束11、12重新入射到分束器8上并且部分地在其上反射并且部分地透射，从而以沿输出端的光学轴线2b的中间的传播方向在分束器8后面获得输出端的参考光17。该参考光17由往回反射的参考光子光束11、12的叠加获得。

输出端的参考光17(在所述备选的结构形式中以离散的子光束的结构)利用会聚元件18、在这里聚光透镜聚焦到参考光探测器19上，所述参考光探测器在这里作为包括四个探测器面的象限二极管构成(其中在图1中可看出只两个探测器面19a、19b)。第一对探测器面19a、19b沿第一方向排列，并且第二对探测器面沿第二方向zr(垂直于图平面)排列；两个方向er、zr垂直于输出端的光学轴线2b。输出端的光学轴线2b通过输入端的光学轴线2a在分束器8上的反射给出。

可用光4也在分束器8上分开到干涉仪臂13、14上成为可用光子光束，所述可用子光束在回归反射器15、16上反射，并且在分束器8后面叠加成输出端的可用光20。输出端的可用光20经过用于可用光21的输出端并且在可用光探测器(未示出)上被探测。

两个回归反射器15、16对此紧固在一个共同的摆22上，所述摆可以围绕旋转轴线23振荡；由此可以改变干涉仪臂13、14的光学的光程差。通过摆动振荡，可以建立相继的运动周期。摆22设有驱动装置24，在这里具有位置固定地设置的永磁体和在摆22上设置的电磁线圈。通过以电流对线圈加载，摆22可以偏转。

基于支承公差亦或基于温度波动，分束器8的定向和回归反射器15、16相对于所属的光学轴线2a、2b的横向定向(亦即横向于光学轴线的定向)可以改变，这会导致在分束器8后面来自干涉仪臂的叠加的子光束的横向的切变，在可用光20中以如在参考光17中基本上同样的方式进行。通过分束器8利用促动器9、10的倾斜，关于参考光探测器19或其探测器面19a、19b上测量到的参考光分量的相位移被调节，可以纠正或消除该横向的切变(为此参考图6)。

图2示出图1的干涉仪布置结构的侧视图，其中，为了简化可用光未示出。

输入端的参考光6首先在测量构造的下面的区域中传播，而输出端的参考光17在上面的区域中穿过测量构造。由此测量构造的中央的区域提供用于可用光。

在图3中在侧向的俯视图中示出的分束器8上，可以因此在上面的和下面的部分中建立用于参考光(激光)的蒸镀部25，并且在中间的部分中建立用于可用光(宽带的ir辐射)的蒸镀部26。

分束器8支承在旋转点27上，并且可以借助促动器9、10垂直于分束器平面(其对应于在图3中的图平面)偏转。促动器9的操纵由此产生分束器8围绕第一轴线ua1的倾斜，并且促动器10的操纵产生分束器8围绕第二轴线ua2的倾斜。线性独立的轴线ua1、ua2在这里彼此正交并且也正交于分束器平面的法线地延伸。

图4示出按照本发明的干涉仪布置结构1的第二实施方式的示意的俯视图；该实施方式与图1的实施方式相像，从而在这里只解释显著的区别。为了简化此外再次只示出参考光。

在该实施方式中，回归反射器15沿光学轴线2a利用未进一步示出的驱动装置可移动，以便改变干涉仪臂13、14的光程差(“可运动的回归反射器”)。此外，回归反射器16可以借助两个促动器9、10偏转，以便补偿来自干涉仪臂13、14的叠加的子光束11、12之间的可能的横向的切变。利用促动器9，回归反射器16可以沿方向r1(在图4的图平面中)垂直于光学轴线2b移动，并且利用促动器10，回归反射器16可以沿方向r2(垂直于图4的图平面)同样垂直于光学轴线2b移动。然而沿光学轴线2b，回归反射器16不可移动(“不能运动的回归反射器”)。分束器8在该实施方式中不可调节。

图5示出图4的干涉仪布置结构1的总平面图。

在图5的示图中，可看出可用光源30，所述可用光源的宽带的ir光在透镜31上平行化，参考可用光4。在经过干涉仪臂13、14之后，输出端的可用光20在另一个透镜32上聚焦到可用光探测器33上；在所述另一个透镜32和可用光探测器33之间在这里设置要研究的样品34，所述样品以透射透过。

由参考光源5产生的并且利用散射元件7张开的参考光6在经过干涉仪臂13、14之后作为输出端的参考光17部分地利用会聚元件18在参考光探测器19上、在这里靠近可用光探测器33记录，部分地也在所述另一个参考光探测器19‘上记录，所述另一个参考光探测器在这里设置在可用光源30的附近。由此可能的是，确定在回归反射器15运动时在干涉仪臂13、14的光程差的变化时的方向。回归反射器16按照本发明借助促动器9、10横向于光学轴线2b可移动，以便可以补偿横向的切变。在具有至少三个探测器面的参考光探测器19上，为此确定参考光的光束分量之间的相位差(为此参见图6)。所述另一个参考光探测器19‘构成为单个元件。

在可用光探测器33上获得的包含关于样品34的信息的信号在放大器35上放大，并且在a/d转换器36上数字化并且引向未进一步示出的评估计算机。附加地，可用光信号可以在显示装置37输出。

在图5中示出的实施方式中，参考光探测器19设置在相对于参考光源5的对置的侧上，并且所述另一个参考光探测器19'设置在与参考光源5的相同的侧上。要注意，例如反转的布置结构也是可能的，其中参考光探测器19设置在与参考光源5的相同的侧上，并且所述另一个参考光探测器19'设置在与参考光源5的对置的侧上。

图6进一步解释用于操控按照本发明的干涉仪布置结构的促动器9、10的调节电子装置38。

参考光探测器19在这里利用象限二极管构成，所述象限二极管总体上具有四个探测器面19a-19d，在所述四个探测器面中，三个探测器面19a、19b、19c对于按照本发明的操控是需要的。所述探测器面19a、19b对沿第一方向er排列，并且所述探测器面19a、19c对沿第二方向zr排列。两个方向er、zr彼此正交并且也正交于要探测的参考光的中间的入射方向(垂直于图平面)。探测器面19a-19d由不同的方向的参考光(亦即沿不同的方向延伸的不同的参考光分量)在分束器后面照明并且借此看见海丁格干涉环的不同的局部的区域；探测器面19a的该份额优选沿光学轴线2b的方向。

在一个运动周期内，在干涉仪臂之间的光程差改变，由此在时间变换中出现参考光的相长和相消干涉；在光程差的同样的进给中，在探测器面19a、19b、19c上在通过相应的电流电压转换器44a-44c的放大之后获得大致正弦形的信号sa、sb、sc作为时间t的函数。在探测器面19a上的信号sa在这里是用于两对19a/19b和19a/19c的共同的参考信号。

依赖于在分束器8后面的叠加的参考光子光束的横向的切变，形成信号sa和sb之间以及信号sa和sc之间的相位差。

在图解的变型中，首先确定参考信号sa的周期t周期，其方式为：相邻的通过部da1、da2的时间上的距离通过该信号sa的平均的信号幅值(“滑动平均值”或“过零处”)确定。

对于信号sb，然后通过部db的位置通过该信号的平均的信号幅值确定，并且时间上的距离

tx＝da1-db

被确定。对于信号sc，以相同的方式，通过部dc的位置通过该信号的平均的信号幅值确定，并且时间上的距离ty＝da1-dc被确定。在信号sa和sb之间的相位x(也称为相位差x)于是产生相位x＝tx/t周期*2π。

在信号sa和sc之间的相位y(也称为相位差y)产生

相位x＝ty/t周期*2π。

为了控制促动器9、10，相位x和相位y重复地被确定(典型地只在运动周期的确定的部分期间，例如在光程差“零”周围、zpd＝零光程差)并且与所属的存储的理论值比较。在与理论值的偏差时，对促动器9、10再调节。

为此，优选使用数字的比例积分控制装置(pi控制器)40，其对相位x、y进行评估。其输出信号由d/a转换器41转换为模拟信号，在高压放大器42、43中放大并且施加到促动器(在这里压电促动器)9、10上。由此干涉仪布置结构可以调节到探测器面19a/19b和19a/19c的信号之间的恒定的相位差，并且因此达到恒定的(并且典型地最小的)横向的切变。

用于相位差、亦即用于相位x和相位y的值的存储的理论值通常在干涉仪布置结构的第一次起动时被确定。寻找回归反射器的调节位置，利用所述调节位置，获得在可用光探测器上的可用光的最大的强度；该调节位置通常对应于最小的横向的切变。用于相位x，相位y的在最大的可用光强度时测得的值成为未来的要调整的理论值。要注意的是，相位x、相位y的这些理论值通常与0°偏离，并且通常要在直至+/-35°的范围中找到。相位确定应该在运动周期的总是相同的部分范围中围绕光程差“零”进行，因为相位在运动周期中通常变化并且只在zpd附近基本上独立于参考光探测器的照明。

图7示出在参考光探测器上的仿真的强度分布(亮/低点密度＝高的强度；暗/高点密度＝低的强度)，所述参考光探测器利用象限二极管构成(为此参考图6)，在回归反射器通过沿两个方向x和y的横向的切变时的极度强烈的失调时，在这里在zpd位置(光程差零)中。基于强烈的调节，可看出多个从左上向右下延伸的干涉条纹(包括四个明暗过渡)；所属的相位差在这里大于360°，从而关于探测器面的信号的相位配置不再是唯一的。

图8示出在参考光探测器上的仿真的强度分布(参考图6)，其中存在在x和y中的小非常多的失调，再次在zpd位置中。相位差在这里在x和y中分别为大约180°并且可以通过探测器面的信号良好确定。仅可看出亮暗过渡，其中，亮的干涉条纹从左上向右下延伸。在实际中，回归反射器的失调还更小，并且这时观察的相位差对应地还更小(但这时在图中不再可识别)。

在图7和8中示出，参考光探测器的不同的探测器面对的信号的相位差怎样依赖于通过横向的切变的失调的程度，并且因此通过将相位差调整到相应的理论值，可以达到关于横向的切变的恒定的调节位置。

附图标记列表

1干涉仪布置结构

2a输入端的光学轴线

2b输出端的光学轴线

3用于可用光的输入端

4可用光

5参考光源

6参考光

7散射元件

8分束器

9、10促动器

11、12参考光子光束

13、14干涉仪臂

15、16回归反射器

17输出端的参考光

18会聚元件

18'另一个会聚元件

19参考光探测器

19‘另一个参考光探测器(单个元件)

19a-19d参考光探测器的探测器面

20输出端的可用光

21用于可用光的输出端

22摆

23旋转轴线

24驱动装置

25用于参考光的蒸镀部

26用于可用光的蒸镀部

27旋转点

30可用光源

31透镜

32另一个透镜

33可用光探测器

34样品

35放大器

36a/d转换器

37显示装置

38调节电子装置

40pi控制装置

41d/a转换器

42、43高压放大器

44a-44c电流电压转换器

da1、da2过零处(信号sa)

db过零处(信号sb)

dc过零处(信号sc)

er第一方向(参考光探测器的探测器面)

相位x相位差(信号sa、sb)

相位y相位差(信号sa、sc)

r1第一方向(回归反射器)

r2第二方向(回归反射器)

sa-sc在探测器面上的信号

t时间

t周期周期长度

tx过零处的距离(da1、db)

ty过零处的距离(da1、dc)

ua1线性独立的第一轴线

ua2线性独立的第二轴线

zr第二方向(参考光探测器的探测器面)