190712. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és lézerinterferométer megadott útszakaszon optikai úthossz mérésére

1

190 712

2

ges lineáris. A kiinduló fénynyaláb elektromos térvektor

alakjában 77 optikai jel függvényének segítségével fejezhető ki:

6, = (e-i fit).

ahol a felső elem a polarizációjú komponenst és az alsó elem ß polarizációjú komponenst fejez ki.

Feltételezzük, hogy az első interferáló nyaláb r0 relatív amplitúdóval és változatlan polarizációval kerül leválasztásra és fázisa a fényhullám fáziskésleltetés számára vonatkoztatási pontként szolgál. Minden ezt követő nyaláb amplitídója az előző nyaláb amplitúdójának r-szeresével tér el, kiegészítő ô fáziskésleltetést és polarizáció átalakítást tapasztal.

A k fénynyaláb et optikai jele a következő összefüggéssel fejezhető ki:

1

c-k = —r0 r 2

k—le-iő(k—1)

/I + (-Dk l-(-Dk\ \ 1—(—l)k 1 + (-1)^

Az összes interferáló nyaláb optikai jelét összeadjuk:

5

10

15

20

fE =

00

L

k=l

ek

és ea és iß komponensekre a és ß polarizáció szerint 25 szétosztjuk:

_ /I 0 \ _ (0 0\ -*

(0 0)’

Mivel a megadott útszakaszon való minden áthaladásnál a komponensek polarizációi kölcsönösen egymásra változnak át, az ea és tß komponensekben az I komponens co frekvenciájú fényhullámok és a II komponens o)

+ fi frekvenciájú fényhullámok felváltva adódnak össze.

Az interferencia eredményeként minden komponens- 35 ben az interferált fényének intenzitás lebegése lép fel, amelynek frekvenciája fi és amelynek fázisa a megadott útszakasz <5 optikai úthosszától függ.

Az alábbiakban részletesebben ismertetjük a többsuga- ^ ras interferenciát Fabry-Perot-interferométer segítségével (2. A ábra).

Az útszakaszt az I, 2 visszaverő elemek részlegesen áteresztő visszaverő tükörfelületei határozzák meg,

45

amely visszaverő elemek egymással szemben OZ koordináta tengelyre merőlegesen és egymástól 1 m távolságban vannak elrendezve. Az útszakasz közepes törésmutatóját n-nel jelöljük. A ő optikai úthossz (1) szerint egyenlő 2TM

X

A megadott 1 útszakaszon a <5 optikai úthossz mérésére a találmány szerint S' kiinduló fénynyalábot állítunk elő, amihez először X hullámhosszú koherens S fénynyalábot alakítunk, amelyben két kollineáris I és II komponenst

különítünk el. amelyeknek frekvenciája o> =

X

és amelyek különböző független polarizációjú — egymásra merőleges lineáris a’ és ß' polarizációk vagy cirkuláris, a° és ß° polarizációk az elektromos térvektorának ellentétes forgási irányával — és az elkülönített komponensek egyikének, pl. a II komponens frekvenciáját a másik komponens — I komponens — frekvenciájához a; viszonyítva fi értékkel eltoljuk.

Az ilymódon előállított S’ kiinduló fénynyalábot, amelyet es vektorral jellemezhetünk, az OZ tengely mentén az 1, 2 visszaverő elemek felületeire irányítjuk, amelyeknek r, és r2 amplitúdó visszaverődési tényezői és t, ill. t2 amplitúdó áteresztési tényezői (r[ + rj = 1; rf + r! = 1) vannak.

A fény az 1,2 visszaverő elemeken való többszörös viszszaverődésnél az áteresztett és visszavert fény irányában két sor interferáló nyaláb alakul ki. Minden áthaladásnál abban a keresztmetszetben, amelyben 3 kettőstörőlemez van elrendezve, a lineáris polarizációk cirkulárissá és a cirkuláris polarizációk lineárissá való átalakítása történik. A visszavert fényirányban interferáló nyalábok sorozata keletkezik, amelynek lineáris polarizációi a és ß' és amelynek paramétereit a következő 1. táblázat tartalmazza:

Az 1, 2 visszaverő elemek felületein keresztülhaladt fény irányába cirkuláris a° és ß° polarizációjú fénynyaláb sorozat alakul ki, amelyet a 2. táblázat foglal össze.

I. táblázat

nyalábok

száma

relatív

amplitúdó

fázistényező

komponensek frekvenciája, amelyeknek polarizációja

a

ß’

1

r,

1

1

e-ißt

2

TÍTi

e-ií2t

1

3

■ti r2(r,r2)

e'i4á

1

e,ßt

4

r?r2(r,r2)2

e-i6á

e-'Iít

1

I

f 1 (páratlan szám)

e‘ißt (j-páratlan szám)

j

T2r2(r1r2y'2

I e‘lflt (j-páros szám)

1 (j-páros szám)

8