本发明专利技术涉及一种在光学测量中实现光程四倍增的方法及其装置，技术特征在于将入射的单色平面偏振光垂直照射目标位并由目标位，得到与单色平面偏振光相比光程差发生改变为目标位位移量△四倍的单色平面偏振光。实现上述方法的光程四倍增器件，包括偏振分光器件、旋光器件和反射镜。利用光程四倍增器件实现光学测量的装置，在激光器与被测物体联动的反射体之间的光路中设置光程四倍增器件，与被测物体联动的反射体垂直于入射偏振光方向放置。有益效果是：因为出射光束与入射光束严格重合，使光路结构更加紧凑。该方法应用于微位移测量、光学自混合干涉测量、折射率测量等光学测量领域以及在不改变空间尺寸的情况下改变激光器光学谐振腔的腔长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在光学测量中实现光程四倍增的方法及其装置，属于光学测量技 术领域。
技术介绍
在通常的光学测量过程中，往往需要通过增加光程差的方法来达到提高测量精度 的目的。以迈克尔逊干涉仪应用于光学测量过程为例，可以设法将待测的物理量转化 为迈克尔逊干涉仪中动镜的位移A而此位移量"使干涉仪中由分束镜分开的两束光 产生2d的光程差，进一步依据光程差所引起的干涉条纹的偏移可以求出待测物理量的 值。由于最终的待测量由千涉条纹解调得到，如果同样大小的动镜位移d能够使干涉 仪中两束光产生更大的光程差，则干涉条纹的偏移量将增大，干涉仪的测量精度可以 进一步提高。采用附图1中光束多次反射的方法，通过移动反射镜2可以达到大幅度增加光程 的目的，但是经过多次反射后光束角度难以控制，并且总光程不易精确计算，同时该 方法也不适合应用于类似迈克尔逊干涉仪光路结构的光学测量过程中。由于从移动反 射镜2反射回来的光束与光束入射时的角度不能实现一致(因为，在保证光束强度尽 可能不衰减的条件下无法做到由移动反射镜2垂直反射)，所以相同的动镜位移难以产 生较大的光程，所以在实际应用中不能够带来极大方便。
技术实现思路
要解决的技术问题为了克服现有技术光程较小，影响测量精度的困难，本专利技术提出一种在光学测量 中实现光程四倍增的方法及其装置，通过倍增光程以达到提高光学测量精度的目的。技术方案本专利技术提出的一种在光学测量中实现光程四倍增的方法，如图2所示。技术特征在5于包含以下步骤步骤l，将入射的单色平面偏振光P,垂直照射目标位C并由目标位C折返后，在目 标位C光路前端的A点改变偏振方向90度角，得到与入射的单色平面偏振光Pi偏振方向 正交的单色平面偏振光P2;步骤2，将单色平面偏振光P2再次折返垂直照射目标位C并再次由目标位C折返， 在目标位C光路前端的A点相对于入射的单色平面偏振光P2改变偏振方向90度角，得到与单色平面偏振光P2偏振方向正交的单色平面偏振光P3;所述的单色平面偏振光P3与入射单色平面偏振光P,的偏振方向一致，并折返至单色平面偏振光P，的入射端位置；步骤3，改变目标位C位置，使其在平行于入射单色平面偏振光Pi的方向产生前后 位移A;步骤4，重复步骤1和步骤2，在单色平面偏振光P,的入射端位置，得到与单色平面偏振光P3相比光程差发生改变为目标位C位移量A四倍的单色平面偏振光P'3。一种实现上述方法的光程四倍增器件，其特征在于包括偏振分光器件4、旋光器件 5和反射镜6;偏振分光器件4的置位角度与入射平面偏振光的光路方向呈a角度，旋光 器件5设置于偏振分光器件4的透射光路中，反射镜6设置于偏振分光器件4的反射光路中；所述的a角度为使入射平面偏振光达到可以完全透射、使反射的偏振方向与入射 平面偏振光正交的平面偏振光达到完全反射的角度；调整旋光器件5使穿过该器件并沿 原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角。一种利用光程四倍增器件实现光学测量的装置，技术特征在于包括激光器8、光程 四倍增器件和被测物体联动的反射体14;在激光器与被测物体联动的反射体之间的光 路中设置光程四倍增器件，与被测物体联动的反射体垂直于入射偏振光方向放置；所 述激光器发出的入射光为一单色平面偏振光。当激光器发出的入射单色平面偏振光入射到偏振分光器件后，可以完全穿过该偏 振分光器件并到达旋光器件，之后垂直照射与被测物体联动的反射体并被反射再次回6到旋光器件；透过旋光器件后转化为与初始入射平面偏振光偏振方向正交的平面偏振 光，然后再次到达偏振分光器件并被全部反射后，垂直照射反射镜并被反射再次回到 偏振分光器件；经偏振分光器件全部反射后再次穿过旋光器件，再次经与被测物体联 动的反射体垂直反射后穿过该旋光器件，转化为与初始入射单色平面偏振光偏振方向 一致的平面偏振光，穿过偏振分光器后件沿入射光方向原路返回。所述的偏振分光器件为一能够使入射激光束不同偏振方向的光束透射或者反射的 光学器件，为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。所述的旋光器件为一能够改变偏振光偏振方向的光学器件，为法拉第旋光器或与 入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片；采用四分之一波片时调整四分之一波片 的光轴方向与入射单色平面偏振光的偏振方向呈45。角并且与其波长匹配。所述反射镜为可以将入射平面偏振光完全反射的反射镜。所述与被测物体联动的反射体为可以将入射平面偏振光完全反射或者部分反射的 反射镜或反射膜。本专利技术的有益效果是在光学测量过程中，由于入射单色平面偏振光两次经过与 被测物体联动的反射体反射并最终转化成与入射平面偏振光偏振方向完全一致的出射 平面偏振光，与被测物体联动的反射体在沿入射光束方向的位置发生位移^的改变，会 引起最终的出射光束的光程改变四倍，产生4d的变化(若空间介质的折射率为"，则光 程改变为4""。在测量玻璃或晶体等透明介质的折射率时，将介质置于旋光器件和与 被测物体联动的反射体之间，光束四次通过介质，有助于提高折射率测量精度。同时， 因为出射光束与入射光束严格重合，有利于光学测量过程中的光路布置，使光路结构 更加紧凑。该方法可以应用于微位移测量、光学自混合干涉测量、折射率测量等光学 测量领域以及在不改变空间尺寸的情况下改变激光器光学谐振腔的腔长。 附图说明图1是现有技术中光束多次反射的光学装置结构示意7图2是本专利技术在光学测量中实现光程四倍增方法的光学原理示意图； 图3是本专利技术实现光程四倍增的器件结构示意图4是本专利技术利用光程四倍增器件实现光学测量的装置结构示意图； 图5是本专利技术利用光程四倍增器件实现光学测量的装置的结构示意图； 图6是本专利技术利用光程四倍增器件实现光学测量的装置的结构示意图； 图7是本专利技术利用光程四倍增器件实现光学测量的装置的结构示意图； 图8是本专利技术利用光程四倍增器件实现光学测量的装置的结构示意图。 图中，l-反射镜、2-可动反射镜、3-入射单色平面偏振光、4-偏振分光器件、5-旋 光器件、6-反射镜、7-出射单色平面偏振光、8-激光器、9-非偏振分光镜、10-偏振分 光棱镜、11-四分之一波片、12-全反射腔镜、13-全反射腔镜、14-与被测物体联动的反 射体、15-分光镜、16-分光镜、17-法拉第旋光器、18-介质膜反射镜、19-分光镜、20-反射镜、21-条纹接收装置、22-光学薄膜镀的或粘贴在棱镜表面的四分之一波片、23-待测样品、24-反射镜、25-介质膜偏振分光镜、26-外腔式激光器。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。实施例l:请参阅图3，本实施例包括发出单色平面偏振光3的激光器8、光程四 倍增器件和与被测物体联动的反射体14;在与被测物体联动的反射体14与激光器8 之间的光路中设置光程四倍增器件；所述的光程四倍增器件包括偏振分光器件4、旋 光器件5和反射镜6。偏振分光器件4为偏振分光棱镜，调整其与激光器光路方向的 置位角度，使入射单色平面偏振光3可以完全透射并使偏振方向与之正交的平面偏振 光完全反射。反射镜6垂直于偏振分光棱镜反射后的光束放置，并可以将此光束反射; 旋光器件5为与入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片，光轴与入射光偏振方向 呈45°角放置。本实施例的工作过程为当本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在光学测量中实现光程四倍增的方法，其特征在于步骤如下： 步骤１：将入射的单色平面偏振光Ｐ↓［１］垂直照射目标位Ｃ并由目标位Ｃ折返后，在目标位Ｃ光路前端的Ａ点改变偏振方向９０度角，得到与入射的单色平面偏振光Ｐ↓［１］偏振方向正交的单 色平面偏振光Ｐ↓［２］； 步骤２：将单色平面偏振光Ｐ↓［２］再次折返垂直照射目标位Ｃ并再次由目标位Ｃ折返，在目标位Ｃ光路前端的Ａ点相对于入射的单色平面偏振光Ｐ↓［２］改变偏振方向９０度角，得到与单色平面偏振光Ｐ↓［２］偏振方向正交的单 色平面偏振光Ｐ↓［３］；所述的单色平面偏振光Ｐ↓［３］与入射单色平面偏振光Ｐ↓［１］的偏振方向一致，并折返至单色平面偏振光Ｐ↓［１］的入射端位置； 步骤３：改变目标位Ｃ位置，使其在平行于入射单色平面偏振光Ｐ↓［１］的方向产生前后位移△ ； 步骤４：重复步骤１和步骤２，在单色平面偏振光Ｐ↓［１］的入射端位置，得到与单色平面偏振光Ｐ↓［３］相比光程差发生改变为目标位Ｃ位移量△四倍的单色平面偏振光Ｐ′↓［３］。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵建林，邸江磊，底楠，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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