[发明专利]一种在光学测量中实现光程四倍增的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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d，而此位移量d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干涉条纹解调得到，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。

发明内容

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，本发明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

本发明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。技术特征在于包含以下步骤：

步骤1，将入射的单色平面偏振光P₁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P₁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P₁的偏振方向一致，并折返至单色平面偏振光P₁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P₁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P₁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△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α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α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。