带输出的偏振马赫-曾德干涉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带输出的偏振马赫‑曾德干涉系统，所述干涉系统包括：包括分束器和反射镜，所述分束器包括第一分束器以及第二分束器；所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；所述第一分束器以及第二分束器串联于入射光路，所述第一分束器的分光面与第二分束器的反射面平行设置。该结构通过采用两个分束器进行分光与合束，并通过调整分束器的分光面方向，在合束器处引出测量光束，可在干涉仪外部构建不同的测试光路，通过两个反射镜实现测试与参考两个光轴的重合。

Polarized Mach Zehnder interferometer with output

【技术实现步骤摘要】
带输出的偏振马赫-曾德干涉系统
本专利技术属于光学检测装置，特别涉及一种用于带输出的偏振马赫-曾德干涉系统。
技术介绍
随着光学技术的发展，对于精密光学元器件的检测需求日益复杂Twyman干涉、Fizeau干涉等传统干涉仪之外，多种干涉光路也被制成完成特定功能的干涉测量仪器。另外传统的偏振干涉光路也焕发出新的用途，例如4D公司的动态干涉仪，就是采用PBS(偏振分束器)作为Michelson干涉光路的分光器件，通过偏振相机实现空间相移和高速采样，实现抗震功能。图1为现有的Michelson干涉光路。在PBS制造过程中，胶合的两个直角棱镜，其中只有一个是大面镀制偏振分光薄膜的。由于胶合的特殊性，激光在非镀膜棱镜侧入射时的反射光质量要受到胶层的干扰。另外胶层与棱镜的玻璃材料之间存在折射率差异，将带来多光束干涉；胶层远远低于玻璃材料的均匀性也会造成不同结构的反射寄生条纹。上述几种情况对于提高干涉仪测量精度是极为不利的，也是动态干涉仪精度受限低于传统Fizeau干涉仪的原因之一。此外，Michelson干涉结构中分立光学元件过多也对缩小干涉仪体积不利。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，该系统通过两个分束器的设置，让激光光束在PBS上只在镀膜的直角棱镜内部反射。技术方案：本专利技术所述的一种带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，包括分束器和反射镜，所述分束器包括第一分束器以及第二分束器；所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；所述第一分束器以及第二分束器串联于入射光路，所述第一分束器的分光面与第二分束器的反射面平行设置；所述第一分束器：将由光源发射的入射光束分开成一个测量光束和一个参考光束；所述第二分束器：用于测量光束输出以及将返回的测量光束与参考光束合束；所述第一反射镜：将第一分束器分成的测量光束反射至第二反射镜；所述第二反射镜：将来自第一反射镜的参考光束反射至第二分束器。所述第一反射镜以及第二反射镜位于分束器一侧，第一反射镜和第二反射镜垂直设置。所述分束器为组合双分束器，所述组合双分束器为方柱形结构，包括截面呈平行四边形的第一棱镜以及设置于所述第一棱镜两侧的第一直角棱镜和第二直角棱镜；所述第一棱镜不镀膜，第一直角棱镜和第二直角棱镜的大面镀制偏振分束膜；所述第一直角棱镜作为第一分束器：将由光源发射的入射光束分开成一个测量光束和一个参考光束；所述第二直角棱镜作为第二分束器：将测量光束输出以及将返回的测量光束与参考光束合束。所述反射镜为直角双反射器，所述直角双反射器为用于将第一直角棱镜分成的参考光束反射至第二直角棱镜的直角棱镜，所述直角双反射器的反射面与入射光束呈45°。入射光束与组合双分束器之间设置有用于改变由光源发射的光束的线偏振方向的第一波片，第一波片可以旋转以调整测试/参考光束的光强对比，适应于对不同反射率的测试对象测量要求。所述第一反射镜以及第二反射镜之间设置有用于将参考光束的偏振方向由S-偏振光旋转为P-偏振光的第二波片。所述分束器与所述直角双反射器之间设置有用于将输出的参考光束的偏振方向由S-偏振光旋转为P-偏振光的第二波片。在所述分束器参考光束输出的一侧设置有第三波片。本专利技术的干涉系统一种可选结构为：包括组合双分束器、第一反射镜、第二反射镜、第一波片、第二波片以及第三波片；所述组合双分束器为方柱形结构，包括截面呈平行四边形的第一棱镜以及设置于所述第一棱镜两侧的第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述第一棱镜不镀膜，第一直角棱镜和第二直角棱镜的大面镀制偏振分束膜；所述第一直角棱镜：将由光源发射的入射光束通过透射/反射，分解为P-偏振光的测量光束和S-偏振光的参考光束；所述第二直角棱镜：将由第一直角棱镜出射的第一阶段测量光束和反射机构出射的参考光束交叉透射，将由外光路返回的携带有被测件信息的第二阶段测量光束反射；所述第一反射镜和第二反射镜：将第一分束器分成的参考光束反射至第二分束器；所述第一波片：设置于入射光束与组合双分束器之间，用于改变由光源发射的光束的线偏振方向；所述第二波片：将参考光束的偏振方向由S-偏振光旋转为P-偏振光；所述第三波片：设置于组合双分束器参考光输出侧，用于将第一阶段的测量光束转换为圆偏振光出射，然后将返回的测量光束再次转换为线偏振光。本专利技术的干涉系统一种可选结构为：所述第一反射镜为平面镜、直角棱镜或梯形棱镜；所述第二反射镜为平面镜、直角棱镜或梯形棱镜；或通过直角双反射器替代所述第一反射镜和第二反射镜，所述直角双反射器为直角棱镜。有益效果：(1)本专利技术通过设置两个偏振分束器方向，可以保证只在镀膜棱镜表面进行反射，因而避免了胶合层反射所出现的附加干扰条纹，提高了反射光束的波前质量；(2)本专利技术通过分束器的设置，使得测量光束先透射进入干涉系统外光路，然后返回时再与参考光束合束，可以在干涉系统外部构建不同的测试光路；(3)本专利技术通过两个偏振分束器的共轴设置，实现测试光轴在一条直线上无需调整、参考光轴双反射镜调试合轴的功能，提高了合轴的准确性；(4)本专利技术通过组合双分束器和直角双反射器，将整个分光合束系统做成紧凑结构，增加了仪器稳定性；(5)本专利技术在入射光路中插入的第一波片、马赫-曾德光路中插入的第二波片、测试光路中插入的第三波片，保证了输入光能量的全利用以及两支光路能量可调以测试不同反射率的被测件而不需要插入衰减片。附图说明图1为Michelson干涉光路；图2为Mach-Zehnder干涉光路；图3为实现测量光束输出至外光路用于对反射元件的测量的干涉光路结构示意图；图4为实施例1的带输出的偏振马赫-曾德Mach-Zehnder干涉光路；图5为组合双分束器的结构示意图；图6为实施例2由组合双分束器与直角双反射器构成的紧凑型带输出的偏振马赫-曾德Mach-Zehnder干涉光路结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1：如图1所示，传统Michelson干涉结构中，用一个分束器(BS，BeamSplitter)解决的分光、合束两个功能，是导致动态干涉仪的精度低于传统Fizeau干涉仪引入背景寄生条纹的原因之一。如图2所示，传统的Mach-Zehnder光路结构，包括两个分束器，第一分束器10用于分光，而第二分束器20用于合束，还包括了第一反射镜30以及第二反射镜40，但是该结构的缺点是光束不能输出至外光路，只能测试在内光路(两个分束器之间)中插入的透射件。为了上述结构的问题，如图3所示，用两个偏振分束器(PBS)替代普通BS的Mach-Zehnder光路结构，且调整第二分束器20的方向，即传统的Mach-Zehnder光路结构的第二分束器顺时针旋转90°，其中第一分束器10负责分光，将由光源发射的入射光束分开成一个测量光束和一个参考光束，而第二分束器20负责合束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，其特征在于，包括分束器和反射镜，所述分束器包括第一分束器以及第二分束器；所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；所述第一分束器以及第二分束器串联于入射光路，所述第一分束器的分光面与第二分束器的反射面平行设置；/n所述第一分束器：将由光源发射的入射光束分开成一个测量光束和一个参考光束；/n所述第二分束器：用于测量光束输出以及将返回的测量光束与参考光束合束；/n所述第一反射镜：将第一分束器分成的测量光束反射至第二反射镜；/n所述第二反射镜：将来自第一反射镜的参考光束反射至第二分束器。/n

【技术特征摘要】
1.一种带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，其特征在于，包括分束器和反射镜，所述分束器包括第一分束器以及第二分束器；所述反射镜包括第一反射镜以及第二反射镜；所述第一分束器以及第二分束器串联于入射光路，所述第一分束器的分光面与第二分束器的反射面平行设置；
所述第一分束器：将由光源发射的入射光束分开成一个测量光束和一个参考光束；
所述第二分束器：用于测量光束输出以及将返回的测量光束与参考光束合束；
所述第一反射镜：将第一分束器分成的测量光束反射至第二反射镜；
所述第二反射镜：将来自第一反射镜的参考光束反射至第二分束器。


2.根据权利要求1所述的带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，其特征在于，所述第一反射镜以及第二反射镜位于分束器一侧，第一反射镜和第二反射镜与入射光束呈45°设置。


3.根据权利要求1所述的带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，其特征在于，所述分束器为组合双分束器，所述组合双分束器为方柱形结构，包括截面呈平行四边形的第一棱镜以及设置于所述第一棱镜两侧的第一直角棱镜和第二直角棱镜；
所述第一棱镜不镀膜，第一直角棱镜和第二直角棱镜的大面镀制偏振分束膜；
所述第一直角棱镜作为第一分束器：将由光源发射的入射光束分开成一个测量光束和一个参考光束；
所述第二直角棱镜作为第二分束器：将测量光束输出以及将返回的测量光束与参考光束合束。


4.根据权利要求1带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，其特征在于，所述反射镜为直角双反射器，所述直角双反射器为用于将第一直角棱镜分成的参考光束反射至第二直角棱镜的直角棱镜，所述直角双反射器的反射面与入射光束呈45°。


5.根据权利要求1所述的带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，其特征在于，入射光束与分束器之间设置有用于改变由光源发射的光束的线偏振方向的第一波片。


6.根据权利要求1所述的带输出的偏振马赫-曾德干涉系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子瀚，
申请(专利权)人：南京英特飞光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32