[go: up one dir, main page]

DE10246798B3 - Interferometrische Messeinrichtung - Google Patents

Interferometrische Messeinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE10246798B3
DE10246798B3 DE2002146798 DE10246798A DE10246798B3 DE 10246798 B3 DE10246798 B3 DE 10246798B3 DE 2002146798 DE2002146798 DE 2002146798 DE 10246798 A DE10246798 A DE 10246798A DE 10246798 B3 DE10246798 B3 DE 10246798B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring device
measuring
optical
path difference
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2002146798
Other languages
English (en)
Inventor
Dominique Marchal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE2002146798 priority Critical patent/DE10246798B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10246798B3 publication Critical patent/DE10246798B3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02015Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02027Two or more interferometric channels or interferometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02055Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02056Passive reduction of errors
    • G01B9/02057Passive reduction of errors by using common path configuration, i.e. reference and object path almost entirely overlapping
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02055Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02062Active error reduction, i.e. varying with time
    • G01B9/02064Active error reduction, i.e. varying with time by particular adjustment of coherence gate, i.e. adjusting position of zero path difference in low coherence interferometry
    • G01B9/02065Active error reduction, i.e. varying with time by particular adjustment of coherence gate, i.e. adjusting position of zero path difference in low coherence interferometry using a second interferometer before or after measuring interferometer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/0209Low-coherence interferometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2290/00Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/45Multiple detectors for detecting interferometer signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine interferometrische Messvorrichtung zum Erfassen der Form, der Rauhheit oder des Abstandes von Oberflächen mit einem Modulationsinterferometer (2), dem von einer Strahlungsquelle (1) kurzkohärente Strahlung zugeführt wird und das einen ersten Strahlteiler (2.3) zum Aufteilen der zugeführten Strahlung in einen über einen ersten Arm geführten ersten Teilstrahl (2.1) und einen über einen zweiten Arm geführten zweiten Teilstrahl (2.1') aufweist, von denen der eine gegenüber dem anderen mittels einer Modulationseinrichtung (2.2, 2.2') in seiner Licht-Phase oder Lichtdifferenz verschoben wird und eine Verzögerungsstrecke (2.9') durchläuft, und die anschließend an einem weiteren Strahlteiler (2.10) des Modulationsinterferometers (2) vereinigt werden, mit einer von dem Modulationsinterferomter (2) räumlich getrennten und mit dieser über eine Lichtleitfaseranordnung (6) gekoppelten oder koppelbaren Messsonde (3), in der die vereinigten Teilstrahlen in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl aufgeteilt und in der der an der Oberfläche reflektierte Messstrahl und der an einer Referenzebene reflektierte Referenzstrahl überlagert werden, und mit einer Empfängervorrichtung (4) und einer Auswerteeinheit (5), zum Umwandeln der ihr zugeleiteten Strahlung in elektrische Signale und zum Auswerten der Signale auf der Grundlage einer Phasendifferenz. Der Aubau und die Messung werden dadurch begünstigt, dass das Modulationsinterferomter (2) zumindest ...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Interferometrische Messvorrichtung zum Erfassen der Form, der Rauheit oder des Abstandes von Oberflächen mit einem Modulationsinterferometer, dem von einer Strahlungsquelle kurzkohärente Strahlung zugeführt wird und das zumindest teilweise eine lichtleitende Struktur in Form eines optischen Faserleiters oder einer integrierten Optik aufweist und einen ersten Strahlteiler zum Aufteilen der zugeführten Strahlung in einen über einen ersten Arm geführten ersten Teilstrahl und einen über einen zweiten Arm geführten zweiten Teilstrahl umfasst, von denen der eine gegenüber dem anderen mittels einer Modulationseinrichtung in seiner Licht-Phase oder Lichtfrequenz verschoben wird und eine Verzögerungsstrecke durchläuft, und die anschließend an einem weiteren Strahlteiler des Modulationsinterferomters vereinigt werden, mit einer von dem Modulationsinterferometer räumlich getrennten und mit diesem über eine Lichtleitfaseranordnung gekoppelten oder koppelbaren Messsonde, in der die vereinigten Teilstrahlen in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl aufgeteilt und in der der an der Oberfläche reflektierte Messstrahl und der an einer Referenzebene reflektierte Referenzstrahl überlagert werden, und mit einer Empfängervorrichtung und einer Auswerteeinheit zum Umwandeln der ihr zugeleiteten Strahlung in elektrische Signale und zum Auswerten der Signale auf der Grundlage einer Phasendifferenz.
  • Eine derartige interferometrische Messeinrichtung ist in der US 4,627,731 und ähnlich auch in der DE 198 19 762 A1 angegeben. Bei diesen bekannten Messeinrichtungen ist ein Teil, das sogenannte Modulationsinterferometer, räumlich von der eigentlichen Messsonde getrennt und mit dieser optisch über eine Lichtleitfaseranordnung verbunden, so dass die Messsonde an sich als relativ einfach aufgebaute, leicht handhabbare Einheit ausgeführt werden kann. Dem Modulationsinterferometer, das gemäß der US 4,627,731 in beiden Armen eine Lichtleitfaseranordnung aufweist, wird eine breitbandige, kurzkohärente Strahlung zugeführt, die am Eingang des Modulationsinterferometers mittels eines Strahlteilers in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird, von denen der eine gegenüber dem anderen mittels einer Modulationseinrichtung, beispielsweise einem akustooptischen Modulator, in seiner Licht-Phase oder Licht-Frequenz verschoben wird. Einer der beiden Teilstrahlen durchläuft in dem Modulationsinterferometer ein Verzögerungselement, das eine optische Wegdifferenz der beiden Teilstrahlen erzeugt, die größer ist als die Kohärenzlänge der kurzkohärenten Strahlung. In der Messsonde wird in einem Messzweig bezüglich eines Referenzzweigs eine weitere optische Wegdifferenz in der Weise erzeugt, dass die durch das Verzögerungselement bewirkte Wegdifferenz kompensiert wird und somit eine Interferenz der von der Referenzebene des Referenzzweigs kommenden Referenzstrahlung und der von der Objektoberfläche in dem Messzweig zurückkommenden Strahlung entsteht, die nachfolgend ausgewertet wird, um die gewünschte Oberflächeneigenschaft (Form, Rauhigkeit, Abstand) über eine Phasenauswertung zu ermitteln.
  • Eine ähnliche interferometrische Messeinrichtung mit einem derartigen Modulationsferometer und einer daran über eine Lichtleitfaseranordnung angeschlossenen Messsonde ist auch in der DE 198 08 273 A1 angegeben, wobei mittels einer Empfängervorrichtung in einer Strahlzerlegungs- und Strahlempfangseinheit eine Aufspaltung der zur Interferenz gebrachten Strahlung in Strahlungsanteile unterschiedlicher Wellenlängen erfolgt, um daraus eine synthetische Wellenlänge zu bilden und den Messbereich (Eindeutigkeitsbereich) zu vergrößern.
  • Bei den vorstehend genannten interferometrischen Messeinrichtungen nach der DE 198 19 762 A1 und der DE 198 08 273 A1 , die auf dem Prinzip der Heterodyninterferometrie beruhen, aber die Eigenschaften einer breitbandigen, kurzkohärenten Strahlung ausnutzen, weist das als Mach-Zehnder-Interferometer ausgebildete Modulationsinterferometer eine Anordnung klassischer optischer Bauteile auf, wie eine vor dem eingangsseitigen Strahlteiler liegende Kollimationsoptik, den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Strahlteiler und Umlenkspiegel. Die Teilstrahlen erfahren dabei mehrere Reflexionen an den Strahlteilerflächen und an den Spiegeln, bevor sie in die optische Lichtleiterfaseranordnung eingekoppelt werden. Die optischen Bauelemente müssen mit hoher Genauigkeit positioniert werden, da jeder Winkelfehler sich bei der Reflexion doppelt auswirkt. Dabei ist eine dauerhafte Justierung schwer sicher zu stellen. Auch im Zusammenhang mit der Einfügung einer Glasplatte zum Ausgleich von optischen Unsymmetrien können sich zusätzliche Schwierigkeiten bei der Justierung ergeben.
  • Mit diesen Schwierigkeiten ist ein aufwendiger Aufbau verbunden, wobei außerdem eine genaue Anpassung an die Eigenschaften der Messsonde erforderlich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine interferometrische Messeinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die mit vereinfachtem Aufbau eine möglichst hohe Messgenauigkeit erreichen lässt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass in dem Modulationsinterferometer eine Verstellvorrichtung vorhanden ist, mit der die optische Wegdifferenz beider Arme verstellbar ist.
  • Mit der Verstellvorrichtung wird nicht nur eine einfache Variationsmöglichkeit der optischen Wegdifferenz in den beiden Armen und eine einfache Anpassung an unterschiedliche Messsonden ermöglicht, sondern auch eine genau Abstimmung und Auswahl des Messstrahls erreicht.
  • Die Genauigkeit der Messergebnisse wird dadurch begünstigt, dass die lichtleitende Struktur polarisationserhaltend ausgebildet ist. Diese Ausbildung der lichtleitenden Struktur ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Lichtwelle polarisiert ist und/oder wenn die Modulationseinrichtung, beispielsweise akustooptische Modulatoren, aus doppelbrechenden Kristallen gebildet sind oder wenn der Einbau von Koppelelementen eine nicht genügende Stabilität der Polarisationsrichtungen in den Armen des Modulationsinterferometers ergibt.
  • Mit der Maßnahme, dass die lichtleitende Struktur zumindest eines Arms aufgetrennt ist, lässt sich eine einfache Anpassung der optischen Wegdifferenz erzielen.
  • Für die Handhabung und eine einfache Anpassung der Messeinrichtung z.B. in Verbindung mit unterschiedlichen Messsonden sind weiterhin die Maßnahmen vorteilhaft, dass Faserabschnitte des oder der Faserleiter mit Steckkupplungen versehen sind.
  • Die Funktionsweise und der Aufbau werden weiterhin dadurch begünstigt, dass die Verzögerungsstrecke eine optische Wegdifferenz zwischen den beiden Teilstrahlen erzeugt, die größer ist als die Kohärenzlänge der von der kurzkohärenten Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung und dass in der Messsonde zwischen dem Messstrahl und dem Referenzstrahl eine weitere optische Wegdifferenz erzeugt wird, mit der die durch die Verzögerungsstrecke erzeugte Wegdifferenz kompensiert wird. Hierdurch wird ein Interferieren der beiden Teilstrahlen vor dem Eintritt in die Messsonde vermieden und erst nach der Reflexion an der Oberfläche und an der Referenzebene erzeugt und ein Kohärenzmultiplex erreicht.
  • Ein erweiterter Messbereich (Eindeutigkeitsbereich) wird dadurch erhalten, dass die Empfängervorrichtung eine über eine weitere Lichtleitfaseranordnung an die Messsonde gekoppelte Strahlzerlegungseinheit zum Zerlegen der aufgenommenen Strahlung in Spektralanteile unterschiedlicher Wellenlängen aufweist, die jeweils zugeordneten photoelektrischen Empfängern zugeführt werden, um in einer nachgeordneten Empfängereinheit eine größere synthetische Wellenlänge Λ zu bilden. Hierdurch wird die breitbandige Strahlung vorteilhaft ausgenutzt.
  • Unsymmetrien in der optischen Übertragung innerhalb der beiden Arme können günstig beeinflusst und eine optische Wegdifferenz kann dadurch allein oder zusätzlich vorgegeben werden, dass in zumindest einem Arm eine Glasplatte fest oder austauschbar eingebracht ist.
  • Für einen einfachen Aufbau sind weiterhin die Maßnahmen vorteilhaft, dass zum zumindest teilweisen Erzeugen der Verzögerungsstrecke in einem Arm eine längere Lichtleitfaser als optischer Umweg eingesetzt ist als in dem anderen.
  • Ein einfacher Aufbau, mit dem genaue Messergebnisse erzielbar sind, besteht darin, dass in jedem Arm eine an dem ersten Strahlteiler angeschlossene eingangsseitige Lichtleitfaser und eine zu dem weiteren Strahlteiler führende ausgangsseitige Lichtleitfaser angeordnet sind und dass zwischen den eingangsseitigen Lichtleitfasern und den ausgangsseitigen Lichtleitfasern in den beiden Armen jeweils ein akustooptischer Modulator zwischengeschaltet ist, wobei den Ausgängen der eingangsseitigen Lichtleitfasern und den Eingängen der aus gangsseitigen Lichtleitfasern jeweils linsenförmige Koppelelemente zugeordnet sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Gesamtaufbaus einer interferometrischen Messeinrichtung mit Modulationsinterferometer und Messsonde und
  • 2 eine nähere Ausgestaltung des in 1 gezeigten Modulationsinterferometers.
  • Ausführungsbeispiel
  • Wie 1 zeigt, weist die auf dem Prinzip der Heterodyninterferometrie beruhende interferometrische Messeinrichtung eine breitbandige, kurzkohärente Lichtquelle 1 auf, deren Strahlung einem sogenannten Modulationsinterferometer 2 zugeführt wird. In dem Modulationsinterferometer 2, das in 2 näher dargestellt ist, wird die Strahlung an einem ersten Strahlteiler 2.3 in einen über einen ersten Arm geführten ersten Teilstrahl 2.1 und einen über einen zweiten Arm geführten zweiten Teilstrahl 2.1' aufgeteilt und ausgangsseitig an einem weiteren Strahlteiler 2.10 wieder zusammengeführt und von dort über eine Lichtleitfaseranordnung 6 in eine entfernte Messsonde 3 geleitet. Von der Messsonde 3, die z.B. als Michelson-Interferomter oder Mirau-Interferometer aufgebaut ist, wie in den eingangs genannten Druckschriften näher erläutert, gelangt die Strahlung anschließend über eine weitere Lichtleitfaseranordnung 7 in eine Empfängervorrichtung 4 mit einer Strahlzerlegungseinheit 4.1 und anschließenden photoelektrischen Empfängern 4.2, in denen eine Umwandlung in elektrische Signale erfolgt. In einer anschließenden Auswerteeinheit 5 mit Phasendetektor 5.1 und Recheneinheit 5.2 werden dann die mittels der Messsonde 3 aufgenommenen Eigenschaften der Messoberfläche (z.B. Rauhigkeit, Form, Abstände) ermittelt.
  • Das Modulationsinterferometer 2 ist als Mach-Zehnder-Interferometer aufgebaut, wobei die beiden Arme im Anschluss an den ersten Strahlteiler 2.3 erste bzw. zweite eingangsseitige Lichtleitfasern 2.1 1, 2.1 1' und erste bzw. zweite ausgangsseitige Lichtleitfasern 2.12, 2.12' aufweisen, die zu dem weiteren Strahlteiler 2.10 führen. Der erste Strahlteiler 2.3 ist dabei in einem Faserlichtleiter ausgebildet, mit dem die von der Lichtquelle 1 kommende Strahlung herangeführt wird. Am Ausgang des so gebildeten Kopplers werden die Teilstrahlen mittels linsenartiger Koppelelemente 2.4, 2.4' kollimiert, und die beiden kollimierten Teilstrahlen durchlaufen eine erste bzw. zweite Modulationseinheit 2.2, 2.2', beispielsweise in Form eines akustooptischen Modulators, eines faseroptischen Piezomodulators oder eines thermischen Phasenmodulators, wobei die Modulationseinheiten 2.2, 2.2' vorteilhaft auch als integrierte optische Bauteile ausgebildet sein können. Um die chromatische Dispersion zu korrigieren, durchläuft zumindest einer der Teilstrahlen 2.1, 2.1' eine Glasplatte 2.7', die in einer ersten bzw. zweiten Licht-strecke 2.5, 2.5' angeordnet ist. Die Wahl zur Anord nung der Glasplatte 2.7' und/oder auch deren Dicke bestimmt sich durch Rechnung. Im weiteren Verlauf werden der erste Teilstrahl 2.1 und der zweite Teilstrahl 2.1' auf ein erstes bzw. zweites linsenartiges Lichtleitelement 2.6, 2.6' geleitet und in die erste bzw. zweite ausgangsseitige Lichtleitfaser 2.12, 2.12' eingekoppelt. Die erste oder die zweite ausgangsseitige Lichtleitfaser 2.12, 2.12' besitzt eine größere optische Weglänge als die andere Lichtleitfaser in dem Ausmaß, dass der optische Wegunterschied zwischen den beiden Armen größer ist als die Kohärenzlänge der kurzkohärenten Strahlung nach ihrem Durchlauf durch die Filter 4.3 und 4.3'. Eines der linsenartigen Koppelelemente 2.4, 2.4' oder der Lichtleitelemente 2.6, 2.6', beispielsweise das Lichtleitelement 2.6' ist an einer Justiervorrichtung 2.8' befestigt, mit der die optische Wegdifferenz von Hand oder mit einem Motor z.B. unter Benutzung eines Mikrometertisches in der Weise verstellt werden kann, dass die Wegdiffe-renz zwischen den beiden Armen auf diejenige der Messsonde 3 abgestimmt wird, um mit der Messsonde 3 eine Interferenz zu bewirken. Die verwendeten Lichtleitphasern 2.11, 2.11', 2.12, 2.12' sind monomod. Außerdem sind sie vorteilhafterweise polarisationserhaltend, insbesondere, wenn die Lichtquelle 1 polarisiert ist und/oder wenn die Modulationseinheiten 2.2, 2.1' aus doppel-brechenden Kristallen gebildet sind und/oder wenn die Montage an den Koppel-stellen keine befriedigende Stabilität bezüglich der Polarisationsrichtungen in den beiden Interferometerarmen ergibt. Zum Erzielen der optischen Wegdifferenz ist beispielsweise in der zweiten ausgangsseitigen Lichtleitfaser 2.12' ein optischer Umweg 2.9' vorgesehen.
  • Die zum Aufnehmen der Objektoberfläche dienende Sonde 3, die beispielsweise als Michelson-Interferometer oder Mirau-Interferometer aufgebaut ist, weist einen Referenzzweig mit einer Referenzebene und einen zu der Objektoberfläche führen den Messzweig auf, deren optischen Wegdifferenzen so gewählt sind, dass die in dem Modulationsinterferometer 2 erzeugte optische Wegdifferenz kompensiert wird, so dass der von der Objektoberfläche kommende Messstrahl und der von der Referenzebene kommende Referenzstrahl bei ihrer Überlagerung interferieren. Die interferierende Strahlung wird zur spektralen Aufteilung in Anteile unterschiedlicher Wellenlängen der Strahlzerlegungseinheit 4.1 und anschließend den zugeordneten photoelektrischen Empfängern 4.2 zugeführt. Aus der interferierenden Strahlung und den daraus gewonnen elektrischen Signalen wird durch Auswertung der Phasendifferenzen die gewünschte Oberflächeneigenschaft mittels des Phasendetektors 5.1 und der anschließenden Recheneinheit 5.2 ermittelt. Dabei entsteht die ausgewertete Phasendifferenz durch die mit der ersten und/oder zweiten Modulationseinheit 2.2, 2.2' erzeugte Frequenzdifferenz, die entsprechend dem Heterodynverfahren bezogen auf die Grundfrequenz relativ gering ist. Die Berechnung erfolgt aufgrund der Beziehung: Δφ = 2π·(2e/Λ) + φ0wobei
    φ0 eine Konstante,
    Λ = λ1·λ2/(λ2 – λ1) synthetische Wellenlänge der Messvorrichtung
    λ1 Wellenlänge an einem ersten photoelektrischen Empfänger
    λ2 Wellenlänge an einem zweiten photoelektrischen Empfänger
    e Messabstand
    sind. Daraus wird mittels der Auswerteeinheit 5 der jeweils erfasste Abstand der Oberfläche an einer Messstelle bestimmt aus der Beziehung: e = Δφ/(2π)·(Λ/2).
  • Das Abstandsmaß e wird also bestimmt aus einer Messung der Phase zwischen zwei elektrischen Signalen, wodurch die Messung unabhängig von der durch die Photodioden empfangenen optischen Intensität ist.

Claims (9)

  1. Interferometrische Messvorrichtung zum Erfassen der Form, der Rauheit oder des Abstandes von Oberflächen – mit einem Modulationsinterferometer (2), dem von einer Strahlungsquelle (1) kurzkohärente Strahlung zugeführt wird und das zumindest teilweise eine lichtleitende Struktur in Form eines optischen Faserleiters oder einer integrierten Optik aufweist und einen ersten Strahlteiler (2.3) zum Aufteilen der zugeführten Strahlung in einen über einen ersten Arm geführten ersten Teilstrahl (2.1) und einen über einen zweiten Arm geführten zweiten Teilstrahl (2.1') umfasst, von denen der eine gegenüber dem anderen mittels einer Modulationseinrichtung (2.2, 2.2') in seiner Licht-Phase oder Lichtfrequenz verschoben wird und eine Verzögerungsstrecke (2.9') durchläuft, und die anschließend an einem weiteren Strahlteiler (2.10) des Modulationsinterferomters (2) vereinigt werden, – mit einer von dem Modulationsinterferometer (2) räumlich getrennten und mit diesem über eine Lichtleitfaseranordnung (6) gekoppelten oder koppelbaren Messsonde (3), in der die vereinigten Teilstrahlen in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl aufgeteilt und in der der an der Oberfläche reflektierte Messstrahl und der an einer Referenzebene reflektierte Referenzstrahl überlagert werden, und – mit einer Empfängervorrichtung (4) und einer Auswerteeinheit (5) zum Umwandeln der ihr zugeleiteten Strahlung in elektrische Signale und zum Auswerten der Signale auf der Grundlage einer Phasendifferenz, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modulationsinterferometer (2) eine Verstellvorrichtung (2.8') vorhanden ist, mit der die optische Wegdifferenz zwischen beiden Armen verstellbar ist.
  2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitende Struktur (2.11, 2.11', 2.12, 2.12') polarisationserhaltend ausgebildet ist.
  3. Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitende Struktur (2.11, 2.11', 2.12, 2.12') zumindest eines Arms aufgetrennt ist.
  4. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Faserabschnitte des oder der Faserleiter (2.11, 2.11', 2.12, 2.12') mit Steckkupplungen versehen sind.
  5. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsstrecke eine optische Wegdifferenz zwischen den beiden Teilstrahlen (2.1, 2.1') erzeugt, die größer ist als die Kohärenzlänge der von der kurzkohärenten Strahlungsquelle (1) abgegebenen Strahlung nach ihrem Durchlauf durch die Filter 4.3 und 4.3' und dass in der Messsonde (3) zwischen dem Messstrahl und dem Referenzstrahl eine weitere optische Wegdifferenz erzeugt wird, mit der die durch die Verzögerungsstrecke erzeugte Wegdifferenz kompensiert wird.
  6. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängervorrichtung (4) eine über eine weitere Lichtleitfaseranordnung (7) an die Messsonde (3) gekoppelte Strahlzerlegungseinheit (4.1) zum Zerlegen der aufgenommenen Strahlung in Spektralanteile unterschiedlicher Wellenlängen aufweist, die jeweils zugeordneten photoelektrischen Empfängern (4.2) zugeführt werden, um in einer nachgeordneten Empfängereinheit (5) eine größere synthetische Wellenlänge Λ zu bilden.
  7. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Arm eine Glasplatte (2.7') fest oder austauschbar eingebracht ist.
  8. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum zumindest teilweisen Erzeugen der Verzögerungsstrecke in einem Arm eine längere Lichtleitfaser (2.12') als optischer Umweg (2.9') eingesetzt ist.
  9. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Arm eine an dem ersten Strahlteiler (2.3) angeschlossene eingangsseitige Lichtleitfaser (2.11, 2.11') und eine zu dem weiteren Strahlteiler (2.10) führende ausgangsseitige Lichtleitfaser (2.12, 2.12') angeordnet sind und dass zwischen den eingangsseitigen Lichtleitfasern (2.11, 2.11') und den ausgangsseitigen Lichtleitfasern (2.12, 2.12') in den beiden Armen jeweils ein akustooptischer Modulator (2.2, 2.2') zwischengeschaltet ist, wobei den Ausgängen der eingangsseitigen Lichtleitfasern (2.11, 2.11') und den Eingängen der ausgangsseitigen Lichtleitfasern (2.12, 2.12') jeweils linsenförmige Koppelelemente (2.4, 2.4', 2.6, 2.6') zugeordnet sind.
DE2002146798 2002-10-08 2002-10-08 Interferometrische Messeinrichtung Expired - Fee Related DE10246798B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002146798 DE10246798B3 (de) 2002-10-08 2002-10-08 Interferometrische Messeinrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002146798 DE10246798B3 (de) 2002-10-08 2002-10-08 Interferometrische Messeinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10246798B3 true DE10246798B3 (de) 2004-06-09

Family

ID=32308457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002146798 Expired - Fee Related DE10246798B3 (de) 2002-10-08 2002-10-08 Interferometrische Messeinrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10246798B3 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008016973A1 (de) * 2008-04-03 2009-10-29 Precitec Optronik Gmbh Interferometer und Verfahren zum Betreiben eines Interferometers
DE102018211813A1 (de) 2018-07-16 2020-01-16 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zum Erfassen eines Kalibrierobjekts mit einer optischen Sensoreinrichtung
CN111693133A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) 光纤水听器光程差测试装置、方法、计算机设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4627731A (en) * 1985-09-03 1986-12-09 United Technologies Corporation Common optical path interferometric gauge
DE19808273A1 (de) * 1998-02-27 1999-09-09 Bosch Gmbh Robert Interferometrische Meßeinrichtung zum Erfassen der Form oder des Abstandes insbesondere rauher Oberflächen
DE19819762A1 (de) * 1998-05-04 1999-11-25 Bosch Gmbh Robert Interferometrische Meßeinrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4627731A (en) * 1985-09-03 1986-12-09 United Technologies Corporation Common optical path interferometric gauge
DE19808273A1 (de) * 1998-02-27 1999-09-09 Bosch Gmbh Robert Interferometrische Meßeinrichtung zum Erfassen der Form oder des Abstandes insbesondere rauher Oberflächen
DE19819762A1 (de) * 1998-05-04 1999-11-25 Bosch Gmbh Robert Interferometrische Meßeinrichtung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008016973A1 (de) * 2008-04-03 2009-10-29 Precitec Optronik Gmbh Interferometer und Verfahren zum Betreiben eines Interferometers
DE102008016973B4 (de) * 2008-04-03 2009-12-31 Precitec Optronik Gmbh Interferometer und Verfahren zum Betreiben eines Interferometers
DE102018211813A1 (de) 2018-07-16 2020-01-16 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zum Erfassen eines Kalibrierobjekts mit einer optischen Sensoreinrichtung
EP3598059A1 (de) 2018-07-16 2020-01-22 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Verfahren und anordnung zum erfassen eines kalibrierobjekts mit einer optischen sensoreinrichtung
CN111693133A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) 光纤水听器光程差测试装置、方法、计算机设备
CN111693133B (zh) * 2020-06-24 2022-04-15 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) 光纤水听器光程差测试装置、方法、计算机设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1082580B1 (de) Modulationsinterferometer und faseroptisch getrennte messsonde mit lichtleitern
DE10244553B3 (de) Interferometrische Messeinrichtung
EP1337803B2 (de) Interferometrische messvorrichtung
EP1058812B1 (de) Interferometrische messeinrichtung zum erfassen der form oder des abstandes insbesondere rauher oberflächen
DE19821616B4 (de) Anordnung zur Bestimmung von absoluten physikalischen Zustandsgrößen, insbesondere Temperatur und Dehnung, einer optischen Faser
DE60219763T2 (de) Optische verzögerungsleitung
EP0461119A1 (de) Vorrichtung zur interferometrischen erfassung von oberflächenstrukturen
DE19528676C2 (de) Interferometeranordnung zur absoluten Distanzmessung
DE3609507A1 (de) Faseroptisches interferometer
DE10244552B3 (de) Interferometrische Messeinrichtung
DE102013209833A1 (de) Optisches Interferometer und Vibrometer mit solch einem optischen Interferometer
DE19628200B4 (de) Vorrichtung zur Durchführung interferometrischer Messungen
DE202018006722U1 (de) Abstandsmessanordnung zur Bestimmung eines Abstandes zu einem Objekt
DE3726411A1 (de) Faseroptischer magnetfeldsensor
DE10246798B3 (de) Interferometrische Messeinrichtung
DE60219550T2 (de) Verfahren und System zur optischen Spektrumsanalyse mit Korrektur einer ungleichmässigen Abtastrate
DE69202780T2 (de) Verfahren und Vorrichtung für interferometrische Absolutmessungen physikalischer Grössen.
US7518729B2 (en) Interferometric measuring device
EP1931939B1 (de) Interferometrische messeinrichtung
DE19548158A1 (de) Vorrichtung zur Messung von Oberflächenschwingungen
DE102006048316A1 (de) Optische Fasersonde und Verfahren zur Herstellung einer optischen Fasersonde
DE4114253A1 (de) Faseroptischer sensor
DE102010062626A1 (de) Tastsystem zur Erfassung der Form, des Durchmessers und/oder der Rauhigkeit einer Oberfläche
DE4115370A1 (de) Faseroptischer sensor
DE4418213A1 (de) Anordnung zur Bestimmung einer optischen Weglänge mit Richtungserkennung

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee