改善周期非线性的差分干涉仪制造技术

本发明专利技术公开了一种改善周期非线性的差分干涉仪。干涉仪系统包括平面镜干涉仪、旋转镜、具有可以被调节并随后被固定的延迟片的延迟片组件、以及回射器。光束在包括平面镜干涉仪、旋转镜、延迟片组件和回射器的光路中行进。延迟片组件可以包括多个轴承、被安放在轴承上的环、被安装到环上的延迟片、以及将环推压抵靠轴承的柱塞。在确定了在系统中产生很少偏振泄漏的方向之后，延迟片通过粘接剂被固定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改善周期非线性的干涉仪系统及其使用的延迟片组件，以及用于降低偏振泄漏的方法。
技术介绍
在例如美国专利No.4,930,894(“Baldwin”)和4,693,605所描述的差分干涉仪中，由于进出测量光路的参考束的偏振泄漏而产生周期非线性。在这些干涉仪中偏振劣化(即不希望的偏振变化)从而泄漏的原因包括不良的偏振涂层、不良的延迟片和通过镀银立方角回射器的偏振变形。在图1中示出由Baldwin描述的一种干涉仪中，1/8波非线性的主要原因出现在“差分适配器”中，该差分适配器由旋转镜150、四分之一波片14和镀银立方角回射器13组成。四分之一波片14被定向以将入射线性偏振光在去往镀银立方角13时转换为圆偏振光。由于其构造，镀银立方角13使圆偏振劣化并输出椭圆偏振光，该椭圆偏振光的主轴旋转以使得当光返回而第二次穿过四分之一波片14时，输出光不是被完全地线性偏振。光现在具有与所期望的偏振状态正交的线性偏振分量。该分量是导致周期非线性误差的偏振泄漏。因此，需要一种装置和方法，用于解决差分干涉仪系统中的偏振泄漏，具体地说，解决在到镀银立方角的光路中由四分之一波片引起的偏振泄漏。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，干涉仪系统包括平面镜干涉仪、旋转镜、具有可以被调节并随后被固定的延迟片的延迟片组件、以及回射器。光束在包括平面镜干涉仪、旋转镜、延迟片组件和回射器的光路中行进。在一个实施例中，延迟片组件包括多个轴承、被安放在轴承上的环、被安装到环上的延迟片、以及将环推压抵靠轴承的柱塞。在一个实施例中，在确定了在系统中产生很少偏振泄漏的方向之后，延迟片通过粘接剂被固定。附图说明图1图示了传统的差分干涉仪系统。图2和图3图示了本专利技术一个实施例中的差分干涉仪系统。图4、图5和图6图示了本专利技术一个实施例中图2和图3的干涉仪系统中的延迟片组件，该延迟片组件允许精确原位调节延迟片。图7是本专利技术一个实施例中的用于调节差分干涉仪系统中的延迟片组件以减小偏振泄漏的方法的流程图。图8图示了本专利技术另一个实施例中的差分干涉仪系统。在不同的图形中，使用相同的标号表示类似或者等同的元件。具体实施例方式图2和图3图示了本专利技术一个实施例中的差分干涉仪系统200。激光头202产生相干的准直光束，该光束由两个正交偏振的频率分量构成。一个频率分量fA(例如，具有P偏振的测量束)进入系统测量光路，而另一个频率分量fB(例如，具有S偏振的参考束)进入系统参考光路。在测量光路中，偏振分束器204将频率分量fA传输到安装于移动台上的测量平面镜206。因为频率分量fA穿过四分之一波片208，所以回程偏振被旋转了90度，并且新的S偏振频率分量fA被偏振分束器204反射到立方角回射器210。立方角210再次将频率分量fA导向偏振分束器204，偏振分束器204再次将频率分量fA反射到测量平面镜206。同样，因为频率分量fA穿过四分之一波片208，所以回程偏振被旋转了90度，并且新的P偏振频率分量fA经过偏振分束器204被传输到旋转镜212。旋转镜212将频率分量fA导向经过延迟片组件216(在图4、图5和图6中更详细示出)到镀银立方角回射器214上，回射器214将频率分量fA返回至镜212。因为频率分量fA穿过组件216中的四分之一波片，所以回程偏振理想上(并非实际上)被旋转了90度。镜212然后将新的S偏振频率分量fA返回至偏振分束器204，偏振分束器204将频率分量fA反射到立方角回射器218。立方角218将频率分量fA返回至偏振分束器204，偏振分束器204将频率分量fA反射到接收器220。注意，旋转镜212被用于使得系统200更紧凑。如果构建较大的系统200，则可以去除旋转镜212，并将立方角214直接放置在偏振分束器204之后，组件216位于其间。在传统设置中，组件216中的四分之一波片的快(或慢)轴将被定向为与偏振矢量成45°，以便将入射线性偏振光转换为圆偏振光。不幸的是，在这样的设置中，镀银立方角回射器214将会使输入束中的圆偏振光变形，而使得输出束中的光是椭圆偏振的。当这种椭圆偏振光被返回以第二次穿过组件216中的四分之一波片时，输出将不处于希望的线性偏振状态，即沿着与输入束偏振正交的方向的完全线性偏振的状态。而是，输出将具有与希望的线性偏振状态正交的线性偏振分量。因此，当圆偏振光相继穿过镀银立方角时，用于将线性偏振转换为圆偏振的四分之一波片的快轴的理想对准(即，与偏振矢量成45°)并不理想。利用光路中的镀银立方角，存在利用了镀银立方角的偏振变形效应的快轴的旋转“扫点(sweep spot)”。该扫点不从经过四分之一波片的第一次穿过中产生完全圆偏振光。但是，该扫点使得镀银立方角输出椭圆偏振状态，在经过四分之一波片返回之后，其具有较小的与希望的线性偏振状态正交的线性偏振分量。结果是，在返回穿过四分之一波片之后，初始线性偏振状态基本上保留了，但是当然被旋转了90°。而这又产生较少的偏振泄漏，因而在干涉测量中有较小的周期非线性。通常，在差分干涉仪系统200中，可以根据立方角上银涂层的特性来选择延迟片，使得被定向在其“扫点”的该延迟片与镀银立方角回射器的组合相比于四分之一波片与镀银立方角的组合，给出甚至更小的与希望的偏振状态正交的线性偏振分量。例如，当与镀银立方角组合时，具有90.189°延迟角的线性延迟片，给出比四分之一波片(延迟角＝90°)更小的不希望的线性分量。类似地，延迟片可以被选择用于具有另一类型涂层的立方角，使得该延迟片与立方角的组合使与希望的线性偏振状态正交的线性偏振分量最小化。图4、图5和图6图示了本专利技术一个实施例中允许精确原位旋转调节四分之一波片的延迟片组件216。四分之一波片302利用粘接剂固定到环304上。在一个实施例中，四分之一波片302由石英制成，环304由黄铜制成。环304被形成“V型块轴承”的两个轴承销306可运动地支撑。在一个实施例中，轴承销306由Delrin AF制成。通过在V型块接触线中被安装到壳体310上的弹簧加力柱塞308，迫使环304进入V型块轴承。在一个实施例中，柱塞308由Delrin AF制成。壳体310包括面322，该面322定义用于接纳环304的圆形凹陷324。沿着圆形凹陷324的圆周是用于接纳轴承销306的槽323(图6)。镀银立方角214可以在面322上被安装到壳体310上。旋转镜212可以在被定向为与面322成45°的面328上被安装到壳体310上。孔325和326被定义在面322与328之间，以提供旋转镜212与立方角210之间的偏移光路。平面镜干涉仪230(由分束器204、立方角210和218以及四分之一波片208组成)可以在被定向为与面322正交的面330上被安装到壳体310上。孔被定义在面328与330之间，以提供旋转镜212与平面镜干涉仪230之间的偏移光路。壳体310的面上设置有通向圆形凹陷324的胶孔332。利用双球杠杆312，实现对环304(和四分之一波片302)的精细旋转位置控制。小球314(在大球318的顶上)与环304中的径向孔316中的一个孔啮合。大球318与支点孔320啮合，并用作第一类杠杆的支点。支点孔320和柱塞安装孔334(图6)位于壳体310的面3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种延迟片组件，包括：多个轴承；被安放在所述轴承上的环；被安装到所述环上的延迟片；和将所述环推压抵靠所述轴承的柱塞。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰J伯克曼，卢德米拉M戈扬斯卡亚，肯尼思J韦恩，朱淼，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]