DE19613303C3 - Verfahren und Einrichtung zur absoluten Distanzmessung - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur absoluten DistanzmessungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrich
tung zur absoluten Distanzmessung mit durchstimmba
rer Wellenlänge mit zwei Lasern geringfügig unter
schiedlicher oder gleicher Frequenz gemäß dem Ober
begriff des ersten bzw. des vierten Anspruchs.
Bekannte Verfahren der absoluten interferometri
schen Distanzmessung verwenden mindestens einen La
ser. Die einzelnen Verfahren hierzu unterscheiden sich
in der Art und Weise der Detektion der Phasenände
rung. Anordnungen mit zwei Lasern nutzen dabei das
Heterodynsignal und führen die notwendige Phasendif
ferenzbildung mittels Analogschaltungen, wie Mischer
und Filter, durch. Bei den bekannten Anordnungen wer
den den Lasern nachgeordnete akustooptische Modula
toren (AOM) verwendet, um die Frequenz der Laser
strahlung zu verschieben. Optische Elemente als Kop
pelelemente in Form von Prismen sind ferner vorgese
hen zur kolinearen Überlagerung und Führung der La
serstrahlen. Fotoelektrische Empfänger registrieren die
zwischen den Strahlen generierten Schwebungssignale,
aus denen nach elektronischer Mischung und Filterung
periodische Signale erzeugt werden, deren Phasenände
rung bei Änderung von mindestens einer Laserfrequenz
dem innerhalb des Interferometers realisierten opti
schen Gangunterschied proportional ist. Es sind weitere
Interferometereinheiten vorgesehen, die sich jedoch in
ihren optischen Weglängen unterscheiden und als Refe
renz- bzw. Vergleichsinterferometer dienen. Elektroni
sche Misch- und Filterstufen ermöglichen eine Ver
knüpfung der unterschiedlichen Interferometersignale
dahingehend, daß solche Signale gewonnen werden, die
unabhängig von den AOM-Frequenzen alle durch La
serfrequenzvariation bedingten und von den Reflekto
rentfernungen abhängigen Phasenwinkeländerungen
anzeigen. Über elektronische A-D-Wandler werden die
Signale zur Weiterverarbeitung und Auswertung an ei
nen Rechner weitergeleitet.
Für die absolute Distanzinterferometrie (ADI) haben
sich besonders Verfahren als vorteilhaft erwiesen, die
von einer variablen, durch optische Überlagerung min
destens zweier kohärenter Strahlen erzeugten syntheti
schen Wellenlänge durch obengenannte Heterodynan
ordnungen ausgefiltert und deren Phasen mit hoher Ge
nauigkeit ermittelt werden. Die synthetische Wellenlän
ge Λ ergibt sich aus der Beziehung Λ = λ1.λ2/Δλ, wobei
λ1 und λ2 die Wellenlängen der beiden Laser sind.
Vorauszusetzen ist stets, daß die Strahlen mit Wellen
längen λi identische optische Wege durchlaufen und daß
insbesondere während der Durchstimmung keine relati
ven Verlagerungen der Strahlenachsen stattfinden.
Durch die optische und elektronische Überlagerung der
Interferenzsignale entstehen Zwischenfrequenzen, die
die distanzproportionale Phaseninformation enthalten.
Die optische Wellenlänge λ sollte über einen großen
Bereich durchstimmbar sein, da der Durchstimmbereich
Δλ und die Phasenmeßgenauigkeit ΔΦ das Auflösungs
vermögen ΔM des Verfahrens bestimmen. Die Zwi
schenfrequenzen liegen in der Größenordnung bei
100 MHz.
In US-PS 4 907 886; DE 41 39 839 und einem vorge
schlagenen Interferometer sind Anordnungen darge
stellt, die zur Bildung der Heterodynsignale zwei in ih
ren Frequenzen unterschiedliche AOM umfassen. Da
durch ist u. a. eine Signalbildung möglich, die auch bei
nicht monotonem Durchstimmvorgang z. B. infolge ei
nes Frequenzjitters eine exakte Phasenmessung erlaubt.
Der Nachteil der bekannten Interferometer besteht je
doch darin, daß die optische Strahlführung und die elek
tronische Signalauswertung mit einem hohen techni
schen Aufwand verbunden sind. Insbesondere besteht
das Problem, daß mit dem Einsatz von zwei AOM auch
zwei verschiedene Strahlteilungspunkte innerhalb der
Interferometeranordnung existieren. Dadurch können
unkontrollierbare Phasenfluktuationen der Interfero
metersignale resultieren, die sich aus den unterschiedli
chen Bedingungen in den einzelnen Teilabschnitten
bzw. Strahlenbündeln der Interferometeranordnung er
geben. Aus diesem Grunde ist bei den Anordnungen des
Standes der Technik ein Referenzinterferometer not
wendig, auf das die Signale aller übrigen verwendeten
Interferometer bezogen werden. Der technische Auf
wand zur Signalbildung und -analyse reduziert sich,
wenn eine monotone Durchstimmung realisiert werden
kann.
Alle diese Interferometer besitzen den Nachteil, daß
sie technisch sehr aufwendig sind, weil HF-Verstärker,
HF-Filter und -mischer sowie akustooptische Modula
toren und deren Ansteuerschaltungen zum Einsatz
kommen.
Aus der DD-PS 158 187 ist ein Zweistufeninterfero
meter insbesondere für Längenmessungen bekannt,
welches eine Lichtquelle, einen Strahlenteiler mit einer
strahlenteilenden teilverspiegelten, als Interferenzebe
ne dienenden Fläche zur Erzeugung zweier getrennter
Lichtbündel, einen im Lichtweg des ersten Lichtbündels
angeordneten Meßreflektor und einen im Lichtweg ei
nes zweiten Lichtbündels angeordneten Referenzre
flektor umfaßt. Der Strahlenteiler besitzt beiderseits
seiner die Interferenzebene bildenden strahlenteilenden
Fläche jeweils eine weitere strahlenteilende teilverspie
gelte Fläche, wobei diese Flächen symmetrisch zur In
terferenzfläche liegen. An dem dem Meß- und dem Re
ferenzreflektor zugewandten Ende des Strahlenteilers
ist ein einteiliges oder aus mehreren unabhängig von
einander justierbaren Einzelprismen zusammengesetz
tes Umlenkelement angeordnet. Das Umlenkelement
besitzt optisch wirksame, die Lichtbündel parallel rich
tende Reflexionsflächen, welche vorzugsweise mit der
Interferenzebene gleiche Winkel einschließen. Die
Strahlenaustrittsflächen der Umlenkelemente verlaufen
vorteilhaft senkrecht zur Interferenzebene.
Aus der DE 43 14 486 A1 sind ein absolutinterfero
metrisches Meßverfahren und eine dafür geeignete La
serinterferometeranordnung mit zwei durchstimmba
ren Lasern bekannt, wobei ein Laser moduliert und der
andere Laser mit einer festen Wellenlänge betrieben
wird. Durch Überlagerung der beiden Wellenlängen der
Laser wird eine synthetische Wellenlänge (Schwebungs
wellenlänge) erzeugt. Es ist ferner ein Meßinterferome
ter vorgesehen, bei welchem ein Interferometerarm die
eigentliche Meßstrecke bildet. In unmittelbarer Nähe zu
diesem Meßinterferometer ist zusätzlich ein Regelinter
ferometer mit einer konstanten Regelstrecke und mit
einem dem Meßinterferometer analogen Aufbau vorge
sehen. Die aufgrund der Wellenlängenmodulation im
Referenz- oder Regelinterferometer und im Meßinter
ferometer erzeugten Phasenänderungen ΔΦref; ΔΦabs
werden gemessen, wobei die Meßstreckenlänge Labs bei
bekannter Referenzstreckenlänge Lref nach der Formel
Labs = (ΔΦabs/ΔΦref).Lref bestimmt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine
interferometrische Einrichtung zur absoluten Distanz
messung mit variabler synthetischer Wellenlänge zu
schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik
weitgehend beseitigt und welche einen wesentlich ge
ringeren technischen Aufwand erfordern und bei denen
durch die Unterschiede in den einzelnen optischen
Strahlenverläufen und durch die elektronischen Aus
werteschaltungen bedingte Fehlereinflüsse auf die Pha
se und die Amplitude der Nutzsignale weitestgehend
ausgeschaltet sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Ver
fahren zur absoluten Distanzmessung mit den Mitteln
des kennzeichnenden Teils des ersten Anspruches ge
löst. In den weiteren Ansprüchen sind eine Einrichtung
zur absoluten Distanzmessung mit variabler syntheti
scher Wellenlänge und weitere Ausgestaltungen der Er
findung dargelegt.
Bei den interferometrischen Verfahren zur absoluten
Distanzmessung werden im Gegensatz zu den inkre
mentellen Interferometern, bei denen der Meßreflektor
verschoben wird, beide Reflektoren der Interferometer
im Meß- und Korrekturstrahlengang im Moment der
Messung fixiert. Verändert wird nur die Wellenlänge
mindestens eines der Laser, indem seine Resonatorlän
ge durchgestimmt wird. Unter diesen Bedingungen kon
stanter optischer Wege werden in den einzelnen Strah
lengängen der Interferometer Interferenzsignale er
zeugt, die mit Hilfe der fotoelektrischen Empfänger in
elektrische Signale gewandelt und digitalisiert werden.
Im nachgeordneten Rechner werden die zu den einzel
nen Lasern gehörenden Phasenmeßwerte voneinander
subtrahiert, wodurch die Distanzmeßwerte von Reflek
torvibrationen unabhängig werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die distanzabhängigen
Interferenzsignale von den zu den jeweiligen Lasern
gehörenden Übertragungskanälen so zu den nachge
schalteten Zählern übertragen werden, daß sich keine
unterschiedlichen Phasenlaufzeiten ergeben.
Vorteilhaft ist ferner, daß die Durchstimmung der fre
quenzvariablen Laser mit geringem Anfangs- und End
gradienten, etwa nach einer cos-Funktion, durchgeführt
wird und daß mit Beginn und Ende der Durchstimmung
der Laser die Zähler getriggert werden.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
umfaßt
- - zwei in ihrer Frequenz durchstimmbare Laser als Lichtquellen, welche linear polarisiertes Licht hinreichender Kohärenz aussenden, optische Isola toren und gegebenenfalls Kollimatoren, die den La sern jeweils nachgeordnet sind,
- - einen Strahlenkoppler zum Mischen der ortho gonal zueinander polarisierten Lichtbündel der La ser und zur Aufteilung der gemischten Lichtbündel in zwei Ausgangsstrahlenbündel
- - und den Ausgängen des Strahlenkopplers nach geordnete, den Polarisationszustand der gemisch ten Lichtbündel erhaltende Lichtleiter, wobei je weils ein erster Lichtleiter den einen Ausgang des Strahlenkopplers mit einem Meßkanal und ein zweiter Lichtleiter den zweiten Ausgang des Strah lenkopplers mit einem Korrekturkanal verbindet und in einem jeden dieser beiden Kanäle ein zuge ordnetes Interferometer vorgesehen ist.
Diese den Kanälen zugeordneten Interferometer sind
identisch aufgebaut und sind je mit einem Interferome
terteiler zur Aufspaltung der Lichtbündel in einem
Meßzweig mit einem Meßreflektor und in einem Refe
renzzweig mit einem Referenzreflektor versehen, wobei
die Interferometerteiler beidseitig zu ihrer strahlentei
lenden, die Interferenzebene umfassenden Fläche je
weils eine weitere Teilerfläche besitzen und an dem dem
Meß- und Referenzreflektor zugewandten Ende eines
jeden Interferenzteilers jeweils die Strahlen parallel
richtende Umlenkelemente vorgesehen sind. Diesen
Umlenkelementen sind polarisationsneutrale Strahlent
eiler zur Teilung und Parallelversetzung der die Strahl
enteiler passierenden Lichtbündel unmittelbar nachge
ordnet. An den den fotoelektrischen Empfängern zuge
wandten Endflächen der Interferometerteiler sind Pola
risationsstrahlenteiler vorgesehen, die die Strahlenbün
del mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen von
einander trennen und in gesonderten Empfangskanälen
und den einzelnen nachgeordneten, fotoelektrischen
Empfängern zuordnen. Die fotoelektrischen Empfänger
stehen über nachgeschaltete Impedanzwandler und
Verstärker mit Interpolatoren zur Digitalisierung der
Signale in Verbindung. Es sind diesen Interpolatoren
nachgeordnete Zähler vorgesehen, deren Ausgänge an
den Eingängen eines Rechners anliegen.
Vorteilhaft ist bei dieser Einrichtung, daß die Erzeu
gung von optischen Zwischenfrequenzen bei den Strah
lenbündeln mit Hilfe von AOM nicht mehr notwendig
ist. Durch die orthogonale Polarisation der verstimmba
ren Laserstrahlung ist unter Beibehaltung identischer
optischer Wege eine getrennte Gewinnung und Verar
beitung der Interferenzsignale beider Laser möglich.
Die synthetische Wellenlänge entsteht erst nach der di
gitalen Messung der Einzelphasen der Wellen λi im
Rechner; es erfolgt also in Wirklichkeit eine Überlage
rung der Information der Laserstrahlen nach digitaler
Phasenmessung in Form digitaler Differenzbildung und
Verrechnung der Werte.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
der technische Aufwand der Einrichtung verringert
wird, indem HF-Filter und Mischer sowie AOM ein
schließlich ihrer aufwendigen Ansteuereinrichtungen
gänzlich vermieden werden können.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfüh
rungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung
zeigen
Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemä
ßen Einrichtung,
Fig. 2 den Aufbau der im Meß- und Korrekturkanal
angeordneten Interferometer und
Fig. 3 anhand eines Blockschaltbildes die Signalverar
beitung.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Einrichtung zur
Durchführung des Verfahrens zum Messen von Strec
ken und Verschiebungen umfaßt zwei Laser 1 und 2,
welche orthogonal polarisiertes Licht aussenden und
von denen mindestens einer in seiner Frequenz durch
stimmbar ist. Die von den Lasern 1 und 2 ausgesendeten
Laserlichtbündel werden u. a. über optische Isolatoren 3
und 4, die Licht in einer Richtung durchlassen und ver
hindern, daß reflektiertes Licht zurück in die Laser ge
langt, und gegebenenfalls über Kollimatoren 5 und 6
einem diesen Teilen nachgeordneten, polarisationsneu
tralen Strahlenkoppler 7 mit einer teildurchlässigen
Strahlenteilerfläche 8 zugeführt und durch diesen Strah
lenkoppler 7 in zwei Ausgangsstrahlenbündel 9 und 10
aufgespalten. Das Licht eines jeden dieser Ausgangss
trahlenbündel 9 und 10 besitzt orthogonal polarisierte
Lichtanteile, die von den Lasern 1; 2 ausgestrahlt wer
den. Den beiden Ausgängen des Strahlenkopplers 7 sind
Lichtleiter 11 und 12 mit Einkoppelgliedern 13; 14 und
Auskoppelglieder 15; 16 nachgeordnet, wobei die Licht
leiter 11 und 12 den Polarisationszustand der weitergeleiteten
Ausgangsstrahlenbündel 9 und 10 nicht verän
dern. Die Auskoppelglieder 15 und 16 stehen mit jeweils
einem Einkoppelglied 17 und 18 von Interferometern 19
und 20 in Verbindung. Dabei ist das Interferometer 19
einem Meßkanal M und das Interferometer 20 einem
Korrekturkanal K zugeordnet.
Die Interferometer 19 und 20, von denen ersteres in
Fig. 2 in zwei Ansichten dargestellt ist sind, identisch
aufgebaut und umfassen je einen polarisationsneutralen
Interferometerteiler 19.1 und 20.1 mit je einer strahlent
eilenden Fläche 19.2 und 20.2 zur Aufspaltung des durch
das jeweilige Einkoppelglied 17; 18 in die Interferome
ter 19 und 20 eingekoppelten Strahlenbündels in einen
Meß- und Referenzzweig. Die die Interferometer 19
und 20 über Umlenkelemente 19.3; 19.4 und 20.3; 20.4
parallelgerichtet verlassenden Strahlenbündel werden
über polarisationsneutrale Strahlenteiler 21 und 22 Re
troreflektoren 23; 24; 25; 26 zugeleitet. Nach Reflexion
durch diese Retroreflektoren 23; 24; 25; 26 werden die
zurückgeworfenen Strahlenbündel in den Strahlentei
lern 21 und 22 erneut geteilt, parallel versetzt und an
den strahlenteilenden Flächen 19.2 und 20.2 der Interfe
rometerteiler 19.1 und 20.1 zur Interferenz gebracht.
Dabei interferiert das Licht der Laser 1 und 2 an den
gleichen strahlenteilenden Flächen 19.2; 20.2.
Es entstehen für jede Polarisation jeweils vier opti
sche Interferenzsignale OMi und OKi(i = 1 . . . 4), die die
Interferometerteiler 19.1 und 20.1 verlassen und diesen
in Lichtrichtung nachgeordneten Polarisationsteilern
27; 28; 29; 30 zugeleitet werden. Durch die Polarisation
steiler 27; 28; 29; 30 werden die optischen Interferenzsi
gnale OMi und OKi beider Laser 1; 2 nach ihrem Polari
sationszustand getrennt und, wie in Fig. 3 dargestellt,
fotoelektrischen Empfängern 31 bis 38 und 39 bis 46
zugeführt und durch diese in elektrische Signale ΦMj
und ΦKj(j = 1 . . . 8) umgewandelt.
Diese den optischen Phasenwerten entsprechenden
elektrischen Signale werden über Transimpedanzwand
ler 47; 48; 49; 50 und Verstärker 51; 52; 52; 54 nachge
schalteten Interpolatoren 55; 56; 57; 58 zur Digitalisie
rung zugeführt. Die digitalisierten Signale werden den
mit dem Ausgang der Interpolatoren 55 bis 58 verbun
denen Zählern 59; 60; 61; 62 zugeleitet. Die Zähler 59 bis
62 sind mit einem nachgeordneten Prozessor 63 verbun
den, welcher die Zählergebnisse übernimmt und zu Di
stanzmeßwerten weiterverarbeitet. Dabei wird in be
kannter Weise, hinreichende Ähnlichkeit der Umwelt
bedingungen im Meß- und Korrekturkanal vorausge
setzt, zur Ermittlung der Distanzwerte die an sich be
kannte Verhältnismessung nach der Gleichung
MS/KS = ZM/ZK
angewendet, wobei MS die Streckenlänge und KS die
Vergleichsstreckenlänge und ZM; ZK die Zählergebnisse
der Zähler 59 bis 62 im Meß- und Korrekturkanal beim
Durchstimmen der Laser 1 und 2 sind. Vorteilhaft wird
der Anfangspunkt der Meßstrecke so gelegt, daß er mit
dem Invarianzpunkt (Interferenzpunkt) des Interfero
meters im Meßkanal zusammenfällt.
Als Phasenmeßwerte stehen die elektrischen Signale
Φij an den jeweils zugeordneten Zählern an und es gel
ten folgende Beziehungen:
Φ1M - Φ2M ⇒ Z1M - Z2M = ZM
Φ1K - Φ2K ⇒ Z1K - Z2K = ZK.
Da KS als Vergleichstrecke bekannt ist, ergibt sich die
gesuchte Streckenlänge MS nach der Beziehung
MS = KS.ZM/ZK.
Claims (5)
1. Verfahren zur absoluten Distanzmessung mittels mit variablen Wellenlängen arbeitender,
durch Lichtleiter gekoppelter Laserinterferometer, wobei die von durchstimmbaren
frequenzvariablen Lasern ausgesandten orthogonal polarisierten Lichtbündel einem
Strahlenkoppler zugeführt und, durch diesen in zwei polarisationsmäßig gemischte
Ausgangsstrahlenbündel aufgespalten, über Lichtleiter jeweils dem Interferometer eines
Meß- und eines Korrekturkanals zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem jeweils einen Interferometer (19; 20) des Meß- und Korrekturkanals (M; K) über die den Polarisationszustand des übertragenen Lichtes nicht verändernden Lichtleiter (11; 12) gleichzeitig zwei durch orthogonale Polarisationsrichtungen unterscheidbare Strahlenbündel zugeleitet werden, wobei diese Strahlenbündel in diesen Interferometern (19; 20) identische geometrisch-optische Wege durchlaufen,
daß in den Interferenzpunkten dieser Interferometer (19; 20) die Strahlenbündel gleichen Polarisationszustandes zur Interferenz gebracht und distanzabhängige optische Interferenzsignale erzeugt werden,
daß diese distanzabhängigen Interferenzsignale durch die den Interferometern (19; 20) zugeordneten Polarisationsteiler (27; 28; 29; 30) jeweils nach ihrem Polarisationszustand getrennt und in separaten Empfangskanälen nachgeordneten fotoelektrischen Empfängern (31 bis 38 und 39 bis 46) zugeführt und von diesen in elektrische Signale umgewandelt werden,
daß diese distanzabhängigen und optischen Phasenwerten entsprechenden elektrischen Signale über Impedanzwandler (47; 48; 49; 50) und nach einer Verstärkung durch vorgesehene Verstärker (51; 52; 53; 54) in Interpolatoren (55; 56; 57; 58) digitalisiert und in digitaler Form Zählern (59; 60; 61; 62) zugeführt werden,
daß in den Zählern Zählerergebnisse Z1K; Z2K; Z1M und Z2M gebildet werden, aus denen durch Differenzbildung Z1K - Z2K und Z1M - Z2M die Zählergebnisse ZK und ZM gebildet werden
und daß die so erhaltenen Zählergebnisse einem nachgeschalteten Rechner (63) zugeführt und zu einem der zu ermittelnden Streckenlänge MS proportionalen Distanzmeßwert gemäß der Beziehung
MS = KS.ZM/ZK
weiterverarbeitet werden, wobei MS die Streckenlänge, KS die Vergleichsstreckenlänge, ZM und ZK die Zählergebnisse der Zähler sind.
daß dem jeweils einen Interferometer (19; 20) des Meß- und Korrekturkanals (M; K) über die den Polarisationszustand des übertragenen Lichtes nicht verändernden Lichtleiter (11; 12) gleichzeitig zwei durch orthogonale Polarisationsrichtungen unterscheidbare Strahlenbündel zugeleitet werden, wobei diese Strahlenbündel in diesen Interferometern (19; 20) identische geometrisch-optische Wege durchlaufen,
daß in den Interferenzpunkten dieser Interferometer (19; 20) die Strahlenbündel gleichen Polarisationszustandes zur Interferenz gebracht und distanzabhängige optische Interferenzsignale erzeugt werden,
daß diese distanzabhängigen Interferenzsignale durch die den Interferometern (19; 20) zugeordneten Polarisationsteiler (27; 28; 29; 30) jeweils nach ihrem Polarisationszustand getrennt und in separaten Empfangskanälen nachgeordneten fotoelektrischen Empfängern (31 bis 38 und 39 bis 46) zugeführt und von diesen in elektrische Signale umgewandelt werden,
daß diese distanzabhängigen und optischen Phasenwerten entsprechenden elektrischen Signale über Impedanzwandler (47; 48; 49; 50) und nach einer Verstärkung durch vorgesehene Verstärker (51; 52; 53; 54) in Interpolatoren (55; 56; 57; 58) digitalisiert und in digitaler Form Zählern (59; 60; 61; 62) zugeführt werden,
daß in den Zählern Zählerergebnisse Z1K; Z2K; Z1M und Z2M gebildet werden, aus denen durch Differenzbildung Z1K - Z2K und Z1M - Z2M die Zählergebnisse ZK und ZM gebildet werden
und daß die so erhaltenen Zählergebnisse einem nachgeschalteten Rechner (63) zugeführt und zu einem der zu ermittelnden Streckenlänge MS proportionalen Distanzmeßwert gemäß der Beziehung
MS = KS.ZM/ZK
weiterverarbeitet werden, wobei MS die Streckenlänge, KS die Vergleichsstreckenlänge, ZM und ZK die Zählergebnisse der Zähler sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die distanzabhängigen Interferenzsi
gnale in gesonderten Empfangskanälen mit glei
chen elektrischen Übertragungseigenschaften zu
den einzelnen fotoelektrischen Empfängern (31 bis
46) übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchstimmung der fre
quenzvariablen Laser mit geringem Anfangs- und
Endgradienten nach einer cos-Funktion durchge
führt wird und daß mit Beginn und Ende der Durch
stimmung der Laser die Zähler (59; 60; 61; 62) ge
triggert werden.
4. Einrichtung zum Messen von Strecken mittels
mit variablen Wellenlängen arbeitender, durch
Lichtleitfasern gekoppelter Laserinterferometer,
umfassend
- - zwei in ihrer Frequenz durchstimmbare La ser als Lichtquellen, welche orthogonal polari siertes Licht aussenden,
- - optische Isolatoren, die den Lasern jeweils nachgeordnet sind,
- - einen Strahlenkoppler zum Mischen der Lichtbündel der Laser und zur Aufteilung der gemischten Lichtbündel in zwei Ausgangss trahlenbündel,
- - den Ausgängen des Strahlenkopplers nach geordnete, den Polarisationszustand der ge mischten Lichtbündel erhaltende Lichtleiter, wobei jeweils ein erster Lichtleiter den einen Ausgang des Strahlenkopplers mit einem Meßkanal und ein zweiter Lichtleiter den zweiten Ausgang des Strahlenkopplers mit ei nem Korrekturkanal verbindet und in einem jeden dieser beiden Kanäle ein zugeordnetes Interferometer vorgesehen ist,
- - daß diese den Kanälen (M; K) zugeordne ten Interferometer (19 und 20) identisch aufge baut sind und je einen Interferometerteiler (19.1; 20.1) zur Aufspaltung der Lichtbündel in einen Meßzweig mit einem Meßreflektor und in einen Referenzzweig mit einem Referenzre flektor umfassen, wobei die Interferometertei ler (19.1; 20.1) beidseitig zu ihrer strahlentei lenden, die Interferenzebene umfassenden Flä che (19.2; 20.2) jeweils eine weitere Teilerflä che besitzen und an dem dem Meß- und Refe renzreflektor zugewandten Ende eines jeden Interferometerteilers (19.1; 20.1) jeweils die Strahlen parallel richtende Umlenkelemente (19.3; 20.3) vorgesehen sind und diesen Um lenkelementen (19.3; 20.3) polarisationsneutra le Strahlenteiler (21; 22) zur Teilung und Paral lelversetzung der die Strahlenteiler (21; 22) passierenden Lichtbündel unmittelbar nachge ordnet sind,
- - daß an den den fotoelektrischen Empfän gern (31 bis 38 und 39 bis 46) zugewandten Endflächen der Interferometerteiler (19.1; 20.1) Polarisationsstrahlenteiler (27; 28; 29; 30) vorgesehen sind, die die Strahlenbündel mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen voneinander trennen und in gesonderten Emp fangskanälen den einzelnen nachgeordneten, fotoelektrischen Empfängern (31 bis 38 und 39 bis 46) zuordnen,
- - und daß die fotoelektrischen Empfänger (31 bis 38 und 39 bis 46) über nachgeschaltete Im pedanzwandler (47; 48; 49; 50) und Verstärker (51; 52; 53; 54) mit Interpolatoren (55; 56; 57; 58) zur Digitalisierung der Signale verbunden sind und diesen Interpolatoren (55; 56; 57; 58) nachgeschaltete Zähler (59; 60; 61; 62) vorge sehen sind, deren Ausgänge mit einem Rech ner (63) in Verbindung stehen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß optische Isolatoren und Kollimatoren
den Lasern nachgeordnet sind.
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|---|---|---|---|
| DE1996113303 DE19613303C3 (de) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | Verfahren und Einrichtung zur absoluten Distanzmessung |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE1996113303 DE19613303C3 (de) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | Verfahren und Einrichtung zur absoluten Distanzmessung |
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|---|---|
| DE19613303A1 DE19613303A1 (de) | 1997-10-09 |
| DE19613303C2 DE19613303C2 (de) | 1998-02-05 |
| DE19613303C3 true DE19613303C3 (de) | 2002-07-04 |
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ID=7790354
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| DE1996113303 Expired - Fee Related DE19613303C3 (de) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | Verfahren und Einrichtung zur absoluten Distanzmessung |
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| DE (1) | DE19613303C3 (de) |
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|---|---|---|---|---|
| DE102010041634A1 (de) * | 2010-09-29 | 2012-03-29 | Carl Zeiss Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Abstandes eines Objekts von einem Bezugspunkt |
| CN115950540A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-11 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 一种基于宽波段偏振调制的恒星光干涉相位检测方法和系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DD158187A3 (de) * | 1980-06-30 | 1983-01-05 | Karlheinz Bechstein | Zweistufeninterferometer |
| US4907886A (en) * | 1987-04-28 | 1990-03-13 | Wild Heerburgg, Ag | Method and apparatus for two-wavelength interferometry with optical heterodyne processes and use for position or range finding |
| DE4139839A1 (de) * | 1991-12-03 | 1993-06-09 | Ernst-Moritz-Arndt-Universitaet, O-2200 Greifswald, De | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von schwebungsfrequenzaenderungen zwischen zwei single-mode-lasern sowie zur vermessung von distanzen |
| DE4314486A1 (de) * | 1993-05-03 | 1994-11-10 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Absolutinterferometrisches Meßverfahren sowie dafür geeignete Laserinterferometeranordnung |
-
1996
- 1996-04-03 DE DE1996113303 patent/DE19613303C3/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| Title |
|---|
| J. Thiel, Fortschr.-Ber. VDI Reihe 8 Nr. 364, Düsseldorf: VDI-Verlag 1993, S. 18-19, 54-55, 57, 102-104, 117-135 * |
| Ribun Ondera, Yukihiro Ishin, Optics Letters, Vol. 20, No. 24, December 15, 1995 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19613303C2 (de) | 1998-02-05 |
| DE19613303A1 (de) | 1997-10-09 |
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