專利名稱：一種在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在通常的光學(xué)測(cè)量過程中，往往需要通過增加光程差的方法來達(dá)到提高測(cè)量精度 的目的。以邁克爾遜干涉儀應(yīng)用于光學(xué)測(cè)量過程為例，可以設(shè)法將待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)化 為邁克爾遜干涉儀中動(dòng)鏡的位移A而此位移量J使干涉儀中由分束鏡分開的兩束光 產(chǎn)生2d的光程差，進(jìn)一步依據(jù)光程差所引起的干涉條紋的偏移可以求出待測(cè)物理量的 值。由于最終的待測(cè)量由干涉條紋解調(diào)得到，如果同樣大小的動(dòng)鏡位移d能夠使干涉 儀中兩束光產(chǎn)生更大的光程差，則干涉條紋的偏移量將增大，干涉儀的測(cè)量精度可以 進(jìn)一步提高。
原有的測(cè)量裝置中，采用光束多次反射的方法，通過移動(dòng)反射鏡可以達(dá)到大幅度 增加光程的目的，但是經(jīng)過多次反射后光束角度難以控制，并且總光程不易精確計(jì)算， 同時(shí)該裝置也不適合應(yīng)用于類似邁克爾遜干涉儀光路結(jié)構(gòu)的光學(xué)測(cè)量過程中。由于從 移動(dòng)反射鏡反射回來的光束與光束入射時(shí)的角度不能實(shí)現(xiàn)一致(因?yàn)椋诒ＷC光束強(qiáng) 度盡可能不衰減的條件下無法做到由移動(dòng)反射鏡垂直反射)，所以相同的動(dòng)鏡位移難以 產(chǎn)生較大的光程，在實(shí)際應(yīng)用中不能夠帶來極大方便。
實(shí)用新型內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了克服現(xiàn)有技術(shù)光程較小，影響測(cè)量精度的困難，本實(shí)用新型提出一種在光學(xué) 測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，通過倍增光程以達(dá)到提高光學(xué)測(cè)量精度的目的。 技術(shù)方案
本實(shí)用新型提出的一種將在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，技術(shù)特征在于包
3括激光器、偏振分光器件、旋光器件、反射鏡和與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體；在激光器 和與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體之間的光路中依次設(shè)置偏振分光器件和旋光器件，與被測(cè) 物體聯(lián)動(dòng)的反射體垂直于入射偏振光方向放置；反射鏡設(shè)置于偏振分光器件的反射光 路中；調(diào)整偏振分光器件與入射平面偏振光的光路方向的置位角度，使入射平面偏振 光完全透射，并使反射的偏振方向與入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；調(diào) 整旋光器件使穿過該器件并沿原路返回再次穿過該偏振器件的偏振光偏振方向沿某一 方向旋轉(zhuǎn)90。角；所述激光器發(fā)出的入射光為一單色平面偏振光。
當(dāng)激光器發(fā)出的入射單色平面偏振光入射到偏振分光器件后，可以完全穿過該偏 振分光器件并到達(dá)旋光器件，之后垂直照射與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體并被反射再次回 到旋光器件；透過旋光器件后轉(zhuǎn)化為與初始入射平面偏振光偏振方向正交的平面偏振 光，然后再次到達(dá)偏振分光器件并被全部反射后，垂直照射反射鏡并被反射再次回到 偏振分光器件；經(jīng)偏振分光器件全部反射后再次穿過旋光器件，再次經(jīng)與被測(cè)物體聯(lián) 動(dòng)的反射體垂直反射后穿過該旋光器件，轉(zhuǎn)化為與初始入射單色平面偏振光偏振方向 一致'的平面偏振光，穿過偏振分光器件后沿入射光方向原路返回。
所述的偏振分光器件為一能夠使入射激光束不同偏振方向的光束透射或者反射的 光學(xué)器件，為偏振分光棱鏡、介質(zhì)膜偏振分光鏡或偏振衍射分光光柵。
所述的旋光器件為一能夠改變偏振光偏振方向的光學(xué)器件，為法拉第旋光器或與 入射平面偏振光波長(zhǎng)相匹配的四分之一波片。
所述反射鏡為可以將入射平面偏振光完全反射的反射鏡。
所述與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體為可以將入射平面偏振光完全反射或者部分反射的 反射鏡或反射膜。
本實(shí)用新型的有益效果是在光學(xué)測(cè)量過程中，由于入射單色平面偏振光兩次經(jīng)
過與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體反射并最終轉(zhuǎn)化成與入射平面偏振光偏振方向完全一致的 出射平面偏振光，與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體在沿入射光束方向的位置發(fā)生位移"的改
4變，會(huì)引起最終的出射光束的光程改變四倍，達(dá)到將物體移動(dòng)光程四倍增的目的。同 時(shí)，因?yàn)槌錾涔馐c入射光束嚴(yán)格重合，有利于光學(xué)測(cè)量過程中的光路布置，使光路 結(jié)構(gòu)更加緊湊。

圖1是本實(shí)用新型的光程四倍增的裝置結(jié)構(gòu)示意圖中，l-激光器、2-與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體、3-入射單色平面偏振光、4-偏振分 光器件、5-旋光器件、6-反射鏡、7-出射單色平面偏振光；
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
實(shí)施例l:請(qǐng)參閱圖l，本實(shí)施例包括發(fā)出單色平面偏振光3的激光器1、偏振分 光器件4、旋光器件5、反射鏡6和與被測(cè)物聯(lián)動(dòng)的反射體2。
實(shí)施例1中，偏振分光器件采用偏振分光棱鏡，旋光器件采用四分之一波片。
在激光器1和與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體2之間的光路中依次設(shè)置偏振分光棱鏡 和四分之一波片，與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體2垂直于入射偏振光方向放置，反射鏡6 設(shè)置于偏振分光棱鏡的反射光路中；調(diào)整偏振分光棱鏡與入射平面偏振光光路方 向的置位角度，使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向與入射平面偏振光 正交的平面偏振光完全反射；所述四分之一波片光軸與入射平面偏振光的偏振方向呈 45。角放置。所述激光器1發(fā)出的入射光為一單色平面偏振光。
本實(shí)施例的工作過程為當(dāng)入射的單色平面偏振光3入射到偏振分光棱鏡，完 全穿過與入射平面偏振光波長(zhǎng)相匹配的四分之一波片時(shí)，該入射單色平面偏振光成 為圓偏振光。該圓偏振光垂直照射與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體2并被反射再次回到四分 之一波片，穿過該四分之一波片后成為與初始入射單色平面偏振光3偏振方向正交的 平面偏振光。之后再次到達(dá)偏振分光器件4并被全部反射，垂直照射反射鏡6并被反 射再次回到偏振分光棱鏡；經(jīng)偏振分光棱鏡完全反射后，再次穿過光軸與其偏振方向呈45。角放置的四分之 一 波片并照射與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體2。經(jīng)反射體2垂 直反射再次穿過該四分之一波片后，成為與初始入射單色平面偏振光3偏振方向一 致的平面偏振光。然后穿過偏振分光棱鏡后成為出射單色平面偏振光7，并沿入射 光方向返回。
實(shí)施例2:與實(shí)施例l類似，所不同的是所述旋光器件5采用法拉第旋光器，入 射單色平面偏振光穿過該法拉第旋光器后，其偏振方向轉(zhuǎn)過45。角并垂直照射與被測(cè) 物體聯(lián)動(dòng)的反射體2。當(dāng)光束從該反射體2反射回來第二次穿過法拉第旋光器后，偏 振方向再一次沿相同方向轉(zhuǎn)過45°角，成為與初始入射單色平面偏振光3偏振方向正 交的平面偏振光，之后再次到達(dá)偏振分光器件4并被全部反射。垂直照射反射鏡6并 被反射再次回到偏振分光器件4，經(jīng)完全反射后再次穿過法拉第旋光器。進(jìn)而經(jīng)與被 測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體2垂直反射再次穿過該法拉第旋光器后，成為與初始入射單色平 面偏振光3偏振方向一致的平面偏振光，穿過偏振分光器件4后，作為出射單色平面 偏振光7沿入射光方向返回。
偏振分光棱鏡可以由介質(zhì)膜偏振分光鏡取代，還可以由偏振分光衍射光柵取代。 本實(shí)施例在光學(xué)測(cè)量過程中，當(dāng)待測(cè)物理量，如壓電陶瓷的電致伸縮、物體的微 小移動(dòng)等，使與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體2移動(dòng)位移d時(shí)，因?yàn)樽罱K的出射單色平面偏 振光7經(jīng)與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體2反射兩次，其光程改變?yōu)?A是反射體2位移量 的四倍。因此該實(shí)施方式可以提高測(cè)量精度。
權(quán)利要求1.一種在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，其特征在于包括激光器、偏振分光器件、旋光器件、反射鏡和被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體；在激光器與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體之間的光路中依次設(shè)置偏振分光器件和旋光器件，與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體垂直于入射偏振光方向放置；反射鏡設(shè)置于偏振分光器件的反射光路中；調(diào)整偏振分光器與入射平面偏振光的光路方向的置位角度，使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向與入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；調(diào)整旋光器使穿過該器件并沿原路返回再次穿過該偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋轉(zhuǎn)90°角；所述激光器發(fā)出的入射光為一單色平面偏振光。
2. '根據(jù)權(quán)利要求1所述的在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，其特征在于所述的偏振分光器件為為偏振分光棱鏡、介質(zhì)膜偏振分光鏡或偏振衍射分光光柵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，其特征在于所述的旋光器件為法拉第旋光器，或與入射平面偏振光波長(zhǎng)相匹配的四分之一波片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，其特征在于所述的反射鏡為將入射平面偏振光完全反射的反射鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，其特征在于所述'的與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體為將入射平面偏振光完全反射或者部分反射的反射鏡或反射膜。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種在光學(xué)測(cè)量中實(shí)現(xiàn)光程四倍增的裝置，技術(shù)特征在于在激光器和與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體之間的光路中依次設(shè)置偏振分光器件和旋光器件，與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體垂直于入射偏振光方向放置；反射鏡設(shè)置于偏振分光器件的反射光路中。有益效果是在光學(xué)測(cè)量過程中，由于入射單色平面偏振光兩次經(jīng)過與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體反射并最終轉(zhuǎn)化成與入射平面偏振光偏振方向完全一致的出射平面偏振光，與被測(cè)物體聯(lián)動(dòng)的反射體在沿入射光束方向的位置發(fā)生位移d的改變，會(huì)引起最終的出射光束的光程改變四倍，達(dá)到將物體移動(dòng)光程四倍增的目的。同時(shí)，因?yàn)槌錾涔馐c入射光束嚴(yán)格重合，有利于光學(xué)測(cè)量過程中的光路布置，使光路結(jié)構(gòu)更加緊湊。
文檔編號(hào)G01D5/26GK201408018SQ20092003197
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者趙建林, 邸江磊 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)