DE3446014C2 - Interferometer nach dem Michelson-Prinzip - Google Patents

Abstract

Bei einem Interferometer mit rotierenden Komponenten zur Erzielung von Wegdifferenzen sind ein Spiegelelement (RDS), welches ein ankommendes Strahlenbündel (SB) in einer zur Einfallsrichtung parallelen Richtung (seitlich versetzt) reflektiert, ein senkrecht zum reflektierten Strahlenbündel (SB) angeordnetes Spiegelelement (SF2), welches bewirkt, daß der bis dahin vom Strahlenbündel (SB) durchlaufende Weg rückwärts ein zweites Mal durchlaufen wird, und eine Vorrichtung verwendet, um das erste Spiegelelement (RDS) in einer Anordnung in Drehung zu versetzen, so daß sich bei der Rotation der optische Weg für das Strahlenbündel (SB) ändert. Durch diese Elemente ist der Arm eines herkömmlichen Michelson-Interferometers ersetzt, in welchem durch Hin- und Herbewegen des beweglichen Spiegels der Wegunterschied erzeugt wird. Als erstes (rotierendes) Spiegelelement (RDS) ist eine Anordnung aus mehreren Dachkant- oder Tripelspiegeln verwendet, welche zylinderförmig um eine Drehachse (DA) so angeordnet sind, daß ein senkrecht zur Drehachse (DA) einfallender Strahl in paralleler Richtung auf das zweite Spiegelelement (SF2) reflektiert wird, welches ein Planspiegel ist. Die Drehachse (DA) ist senkrecht zur optischen Achse (OA) des Interferometers, und bei einer Rotation bewegt sich eine auf die optische Achse (OA) erfolgende, senkrechte Projektion des Scheitels der Dachkantspiegel bzw. der Tripelspiegel entlang der optischen Achse (OA); dabei wird der optische Weg ...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Interferometer nach dem Michelson- Prinzip nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff der Ansprüche 2 und 3.
• In der GB-PS 10 10 277 ist ein optisches Interferometer beschrieben, das in der spektrometrischen Analyse von Fluiden und Festkörpern verwendet wird. In dem bekannten Interferometer sind eine Vielzahl von ersten Spiegeln, ein aus zwei Planspiegeln gebildeter Dachkantspiegel sowie ein zweiter ortsfester Spiegel vorgesehen, der jedoch nur gegenüber einem Teil des einen Planspiegels, d. h. gegenüber nur einem Teil einer Hälfte des einzigen Dachkantspiegels, angeordnet ist, während in Gegenüberlage zu dem anderen Planspiegel des Dachkantspiegels ein Strahlteiler vorgesehen ist.
• Bei diesem bekannten Interferometer ist der aus den beiden Planspiegeln gebildete Dachkantspiegel um eine an der Oberfläche des einen Planspiegels vorgesehene Achse drehbar angeordnet. Hierbei ist der Dachkantspiegel nur um einen verhältnismäßig kleinen Winkel schwenkbar, jedoch keineswegs so ausgebildet, daß er über einen größeren Winkelbereich drehbar ist, oder daß eine kontinuierliche schnelle Rotation des Dachkantspiegels möglich ist.
• Aus der FR-PS 15 89 784 ist ein sogenannter interferometrischer Aufnehmer für Drehbewegungen, d. h. eine Einrichtung zur Messung der Winkelstellung einer Rotation bekannt. Bei dieser Einrichtung wirken zwei an der Basisfläche aneinanderliegende, katadioptrische (d. h. reflektierende und brechende) Prismen, die an einem verdrehbaren Körper angebracht sind, mit Hilfe eingestrahlten Laserlichts als der interferometrische Meßaufnehmer. Bei dieser Einrichtung sind keine vollständigen Rotationen, sondern nur Drehungen um kleine Winkel möglich.
• Aus der GB-PS 14 37 119 ist ein Gerät zur Messung von Phasenverschiebungen einer Laserstrahlung bekannt. Hierzu wird der Laserstrahl über einen Strahlteiler in zwei Hälften aufgeteilt, von welchen die eine durch ein Medium geleitet wird, welches die Phase ändert, während die andere als Referenzwert dient. Die Messung einer Phasenverschiebung zwischen den beiden Hälften wird durch die hohen Frequenzen einer Laserstrahlung erschwert. Um zu niederen Frequenzen zu kommen, wird der Referenzstrahl durch ein konzentrisch rotierendes, zylindrisches Beugungsgitter in seiner Frequenz um einen konstanten Betrag heruntergesetzt. Nach einer Rekombination der beiden Strahlhälften kann dann über einen Detektor die Phasenverschiebung bei niedrigen Frequenzen (durch Bildung einer Schwebung) bestimmt werden.
• Aus der US-PS 30 72 011 ist ein zur Wegmessung vorgesehenes, interferometrisches Verfahren bekannt, welches zur Bestimmung von Winkelfehlern bei Tripelprismen in Abhängigkeit von deren Orientierung herangezogen wird. Diese Tripelprismen werden bei der Vermessung gedreht, weshalb von einem " rotierenden Tripelspiegel oder Rückstrahler" gesprochen werden kann. Außerdem kann die interferometrische Messung von Keilwinkeln durchgeführt werden. In dieser Druckschrift dient die Drehung der Tripelprismen dem Vergleich ihrer Reflexionseigenschaften in verschiedenen Positionen.
• Ferner ist in der DE-PS 34 31 040 ein Interferometer beschrieben, bei welchem der Wegeunterschied zwischen den beiden Interferometerarmen durch Rotation eines Rückstrahlers (bei welchem reflektierte Strahlen gegenläufig parallel verlaufen) und durch die Verwendung eines Keils aus brechendem Material in nur einem Interferometerarm erzeugt wird. Durch eine geeignete Anordnung der optischen Achse, der Drehachse und der Keilorientierung wird bei Rotation des Rückstrahlers der Strahl kontinuierlich an anderer Stelle und damit anderer Dicke des Materials durch den brechenden Keil gelenkt. Der Wegunterschied zum Interferometerarm ohne Keil ist bei gleichen geometrischen Wegen bestimmt durch die durch den Brechungsindex und die Dicke des Keilmaterials bedingten Unterschiede der optischen Wege.
• Bei diesem Interferometer ist jedoch als nicht so vorteilhaft anzusehen, daß zum einen die dort vorgesehenen Rückstrahler exzentrisch rotieren und sie daher vor allem für hohe Rotationsgeschwindigkeiten sehr sorgfältig ausgewuchtet sein müssen, und daß zum anderen die zeitliche Auflösung, d. h. die Meßgeschwindigkeit, durch die Drehgeschwindigkeit des Rückstrahlers begrenzt ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Interferometer nach dem Michelson-Prinzip zu schaffen, bei welchem mit Hilfe einer konzentrisch rotierenden Anordnung die Meßgeschwindigkeit beträchtlich gesteigert werden kann. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei einem Interferometer der gattungsgemäßen Art durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 bis 3 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
• Bei jedem der Interferometer nach den Ansprüchen 1 bis 3 wird in jeder Drehstellung der rotierenden Anordnung eine ihrer reflektierenden Flächen von einem von dem Strahlteiler kommenden Strahlenbündel erreicht; dieses wird dann von der ersten reflektierenden Fläche auf eine zweite reflektierende Fläche der Dachkantspiegel bzw. der Rückstrahler reflektiert, dann von der zweiten reflektierenden Fläche senkrecht auf den zweiten Festspiegel reflektiert, von dort auf demselben Weg nunmehr zurück zu dem Strahlteiler reflektiert und wird dann von dort in bekannter Weise mit dem von dem ersten festen Spiegel kommenden Strahlenbündel rekombiniert.
• Bei einer Rotation des aus einer Anordnung von Dachkantspiegeln gebildeten Elements verändern die Scheitel der Dachkantspiegel ihren Abstand zu dem Strahlteiler und zu dem zweiten ortsfesten Spiegel, so daß sich dadurch die Weglänge durch diesen Arm des Interferometers ändert. Mit jedem Dachkantspiegel können somit ein symmetrisches bzw. zwei halbseitige Interferogramme gewonnen werden, so daß bei n-Dachkantspiegeln an dem Umfang des rotierenden Elements 2n Interferogramme je Umdrehung des Elements gewonnen werden können.
• Wenn bei einer solchen Ausbildung des rotierenden Elements der zweite feste Spiegel zwischen dem Strahlteiler und dem Element selbst angeordnet ist, trifft das von dem Strahlteiler kommende Strahlenbündel durch eine Öffnung in dem zweiten ortsfesten Spiegel auf das Element auf. Um den vorstehend beschriebenen Strahlenverlauf bei Rotation des Elements zu vervollständigen, sind an dem zweiten ortsfesten Spiegel die dem rotierenden Element gegenüberliegende Seite verspiegelt und die dem Strahlteiler zugewandte Seite unverspiegelt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann anstelle einer zylinderförmigen Anordnung von Rückstrahlern eine kreisförmige Anordnung aus solchen Rückstrahlern in Form von Tripelspiegeln verwendet werden. Bei einer solchen kreisförmigen Anordnung aus Rückstrahlern sind dann die optische Achse und die Drehachse des Elements so zueinander angeordnet, daß bei einer Rotation die Spur der optischen Achse nicht auf die Scheitel der Rückstrahler trifft, sondern stets auf die reflektierenden Flächen; hierbei weist die Drehachse eine Neigung von einigen Grad gegenüber der optischen Achse auf.
• Zusätzlich kann zu dem rotierenden Element ein Keil aus einem brechenden Material im Strahlengang angebracht sein.
• Zur Erhöhung der spektralen Auflösungskraft kann entweder der Durchmesser des rotierenden Elements vergrößert werden, oder aber bei unverändertem Durchmesser des rotierenden Elements kann die Anzahl seiner Dachkantspiegel bzw. seiner Rückstrahler verringert werden.
• Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 schematisch eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Interferometers gemäß der Erfindung;
• Fig. 2 eine Schnittansicht durch ein bei einem Interferometer gemäß der Erfindung verwendbares, rotierendes Element mit sechzehn Dachkantinnenspiegeln;
• Fig. 3 schematisch eine Schnittansicht durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Interferometers gemäß der Erfindung;
• Fig. 4 schematisch eine Darstellung einer Ausführungsform mit zylinderförmig angeordneten Rückstrahlern, beispielsweise in Form von Tripelspiegeln, wobei in der Darstellung der Zylinder als Abwicklung wiedergegeben ist;
• Fig. 5 schematisch eine Darstellung einer Ausführungsform eines rotierenden Elements mit ringförmig angeordneten Rückstrahlern in Form von Tripelspiegeln;
• Fig. 6 schematisch eine Darstellung einer Ausführungsform eines Interferometers gemäß der Erfindung, bei welchem ein Keil aus brechendem Material verwendet ist, und
• Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 6 schematisch wiedergegebenen, rotierenden Elements.
• In Fig. 1 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Interferometers IF außer zwei festen Spiegeln, nämlich einem ersten festen Spiegel S 1 und einem zweiten festen Spiegel SF 2 , und einem Strahlteiler ST als beweglicher Spiegel des Interferometers IF eine Anordnung RDS aus rotierenden Dachkantinnenspiegeln vorgesehen. Solche Dachkantinnenspiegel sind aus rechtwinklig mit ihren Spiegelflächen aneinanderstoßenden, fest miteinander verbundenen Planspiegeln gebildet. Diese Dachkantspiegel lassen sich beispielsweise aus einem zylinderförmigen Material, wie Glas, Metall u. ä. herstellen; die Länge des Zylinders muß mindestens gleich dem Durchmesser eines Strahlenbündels SB sein, welches auf die Dachkantspiegel auftreffen soll, und sein Durchmesser muß ein Mehrfaches seiner Länge betragen, wie später noch im einzelnen erläutert wird.
• In einem solchen Zylinder sind mindestens fünf gleiche, rechtwinklige Ausfräsungen derselben Tiefe gleichmäßig über dessen Umfang verteilt und parallel zu dessen Längsachse eingebracht, so daß sich bei einem Schnitt senkrecht zu dessen Längsachse ein mindestens fünfzackiger Stern zeigt. (In Fig. 1 sind sechs solcher Ausfräsungen vorgesehen, und somit ist ein sechszackiger Stern geschaffen.) Diese rechtwinkligen Ausfräsungen sind so tief ausgeführt, daß an dem Umfang des ursprünglichen Zylinders jeweils benachbarte Ausfräsungen aneinanderstoßen und jeweils eine scharfe Kante SKB (Schnittkante-Basis) bilden, so daß der sich ergebende "Stern" spitze Zacken aufweist.
• Die Ausfräsungen weisen eine optische Oberflächengüte auf und sind verspiegelt; dadurch wird aus dem anfänglichen Zylinder eine rotationssymmetrische Anordnung RDS von Dachkantinnenspiegeln. Das sich hierbei ergebende Element RDS kann auch als Anordnung von Dachkantaußenspiegeln betrachtet werden; im folgenden wird jedoch der Einfachheit halber immer der Ausdruck Dachkant- bzw. Dachkantinnenspiegel verwendet. Mit einem solchen Element RDS aus einer Anordnung von Dachkantinnenspiegeln, dessen bzw. deren Funktionsweise im folgenden im einzelnen noch erläutert wird, sind mehrere Ausführungsformen von Interferometern möglich. Eine der bevorzugten Ausführungsformen ist in Fig. 1 dargestellt.
• Das in Fig. 1 wiedergegebene Element RDS weist sechs Dachkantinnenspiegel auf und ist drehbar so gelagert, daß seine Drehachse DA gleichzeitig seine Längs- bzw. seine Symmetrieachse ist. Scheitel SL der Dachkantinnenspiegel, d. h. die Schnittkanten der reflektierenden Flächen, bilden bei einer Rotation des Elements RDS einen Zylinder, dessen kreisförmige Schnittfläche in Fig. 1 mit SK (Scheitelkreis) bezeichnet ist. Die optische Achse des Strahlenbündels SB, welches auf das Element RDS trifft, ist mit OA bezeichnet. Die Drehachse DA des Elements RDS und die optische Achse OA bzw. die Projektionen der beiden Achsen aufeinander, bilden einen rechten Winkel miteinander; in der dargestellten Ausführungsform schneiden sich außerdem die beiden Achsen DA und OA.
• Die Drehachse DA des Elements RDS bzw. die Scheitel SL seiner Dachkantinnenspiegel und die reflektierende Fläche des zweiten, festen Spiegels SF 2 sind parallel zueinander. In üblicher Weise bilden die reflektierenden Flächen der beiden Spiegel S 1 und SF 2 den gleichen Winkel mit dem Strahlenteiler ST, nämlich beispielsweise 45°. Der Spiegel SF 2 ist außerdem mit einer Öffnung Ö versehen, durch welche das Strahlenbündel SB vom Strahlenteiler ST zum Element RDS und später wieder zurück gelangt. Der Ort des Detektors ist mit D bezeichnet, während der Ort der Strahlungsquelle (eines zu untersuchenden Objekts) mit Q bezeichnet ist.
• In üblicher Weise wird die von der Quelle Q kommende Strahlung durch den Strahlteiler ST in amplitudengleiche Hälften zerlegt, von denen eine zu dem festen Spiegel S 1 reflektiert wird. Die zweite Hälfte gelangt durch die Öffnung Ö des zweiten festen Spiegels SF 2 auf das um seine Drehachse DA im Uhrzeigersinn rotierende Element RDS. Die Stellung des Elements RDS soll beispielsweise gerade so sein, daß das Strahlenbündel SB vollständig auf die beim Betrachten der Fig. 1 rechte Fläche eines Dachkantinnenspiegels trifft, und zwar gerade auf dessen Basis, also an einem sogenannten "Zacken des Sterns". Das Strahlenbündel SB wird von dieser Fläche zur gegenüberliegenden Fläche des Dachkantspiegels reflektiert und von dort zum zweiten festen Spiegel SF 2; hierbei ist der in das Element RDS eintretende Strahl parallel zu dem austretenden Strahl. Der Strahl trifft also senkrecht auf den zweiten, festen Spiegel SF 2, und zwar links von der Öffnung Ö auf, wird dann von dort reflektiert und gelangt auf demselben Weg wie beim "Hinweg" nunmehr zurück zur Öffnung Ö und zum Strahlteiler ST, wo er in bekannter Weise mit dem vom Spiegel S 1 reflektierten Strahl rekombiniert.
• Der Detektor D empfängt in üblicher Weise die rekombinierte Strahlung und wandelt sie zur weiteren Verarbeitung in ein elektrisches Signal um. Hat sich im weiteren Verlauf das Element RDS weiter gedreht, so daß das Strahlenbündel SB beispielsweise auf die Mitte der rechten Spiegelfläche auftrifft, so nimmt es prinzipiell den gleichen Weg, wie in der ersten beschriebenen Stellung. Der Scheitel SL des Dachkantspiegels ist aber auf dem Kreis (Zylinder) SK weiter gewandert und damit ist sein zum zweiten festen Spiegel SF 2 senkrechter Abstand geringer geworden; der Scheitel SL liegt dann nämlich näher bei der optischen Achse, und vor allen Dingen auch näher beim Spiegel SF 2 und damit auch näher beim Strahlteiler ST.
• Wird die Verkürzung des Abstandes vom Scheitel SL zum Strahlteiler ST mit ds bezeichnet, so wird der Weg des Strahlenbündels SB vom Strahlteiler ST durch die Anordnung mit dem Element RDS und zurück um 4 × ds kürzer, während der Weg durch den Interferometerarm mit dem festen Spiegel S 1 unverändert ist. Bei einer fortwährenden Drehung des Elements RDS wird der verkürzte Abstand ds ständig größer, und somit wird der Weg über das Element RDS ständig kürzer, bis die optische Achse OA den Scheitel SL schneidet. (In dieser Stellung ist dieser Weg der kürzeste).
• Von da an entfernt sich der Scheitel SL bei fortschreitender Drehung vom Strahlteiler ST und von dem zweiten festen Spiegel SF 2 (und damit von der optischen Achse OA), während jetzt das von dem Strahlteiler ST kommende Strahlenbündel SB auf die linke Fläche des Dachkantspiegels trifft, und über die rechte Fläche rechts von der Öffnung Ö auf den zweiten festen Spiegel SF 2 auftrifft. Der Weg wird also durch den Interferometerarm mit dem Element RDS wieder ständig länger, bis die Schnittkante SKB der Basen von zwei benachbarten Dachkantspiegeln die optische Achse OA schneidet.
• In dieser Stellung des Elementes RDS läuft das Strahlenbündel je zur Hälfte durch die benachbarten Dachkantspiegel und über den zweiten festen Spiegel rechts und links von der Öffnung Ö und wieder zurück, so daß die Hälften wieder an der Kante SKB zusammengeführt werden. Dies ist bei der Rotation die Stellung mit der größten Weglänge durch diesen Interferometerarm, und die Scheitel beider Dachkantspiegel haben (bezogen auf die Fälle, in denen sie das Strahlenbündel SB erreicht) die größte Entfernung zum Strahlteiler ST. Bei andauernder Rotation des Elements RDS wiederholt sich der beschriebene Ablauf periodisch, so daß der Weg durch diesen Interferometerarm in ständigem Wechsel kürzer und länger wird, d. h., daß sich beim Durchgang eines Dachkantspiegels jeweils der Weg vom Maximum zum Minimum und wieder zum Maximum ändert.
• Dabei können zwei halbseitige oder ein doppelseitiges Interferogramm aufgezeichnet werden, d. h., bei einer Umdrehung des Elements RDS können zwölf Spektren gewonnen werden (wenn das Element, wie in dieser Ausführungsform dargestellt, sechs Dachkantspiegel enthält). Natürlich können auch mehr als sechs, nämlich beispielsweise 12, 24, 48 oder eine beliebige andere Anzahl Dachkantinnenspiegel in einen entsprechenden Zylinder eingearbeitet werden, wobei dann eine entsprechend große Anzahl von Spektren pro Umdrehung gewonnen wird; für kontinuierlich aufeinanderfolgende Messungen muß die Anzahl der Dachkantspiegel größer als vier sein.
• Es gibt zwei bevorzugte bzw. ausgezeichnete Stellungen des Elements RDS; in der einen Stellung schneidet die optische Achse OA den Scheitel SL, und in der anderen Stellung schneidet sie die Basiskante SKB; zu den beiden ausgezeichneten Stellungen ist folgendes zu bemerken. Eine eindeutige Weglängenzuordnung liegt nur vor, wenn das Strahlenbündel SB vollständig innerhalb nur eines Dachkantspiegels reflektiert wird oder in genau der Stellung reflektiert wird, in welcher die optische Achse OA die Kante SKB schneidet.
• Nur in dem zuletzt erwähnten Fall weisen die Scheitel benachbarter Dachkantspiegel dieselbe Entfernung vom Strahlteiler ST auf. Damit sind die Zustände, in denen zwei Dachkantspiegel gleichzeitig wirksam sind, auszuschließen. Hieraus ergibt sich unmittelbar die Forderung, den Durchmesser des Strahlenbündels SB (bezogen auf den Abstand zwischen dem Scheitel und der Basis des Spiegels) im Vergleich zu den Flächen der Dachkantspiegel klein auszuführen.
• Schneidet die optische Achse OA den Scheitel SL, dann wird das Strahlenbündel SB wieder zum Strahlteiler ST zurückreflektiert, ohne daß es über den zweiten festen Spiegel SF 2 gelenkt wird; auch dieser Zustand ist bei einer Interferogrammaufzeichnung zu übergehen. Trifft das Strahlenbündel SB außer mit seiner optischen Achse OA auf den Scheitel SLauf, dann gelangen je nach Überschneidung von Strahlenbündel und Scheitel mehr oder weniger große Anteile des Strahlenbündels ohne bzw. mit einer Umlenkung über den zweiten festen Spiegel SF 2 wieder zurück zum Strahlteiler ST. Beide Anteile mit bzw. ohne Umlenkung sind in ihrer Größe umgekehrt proportional.
• Einen interferierenden Anteil liefert nur derjenige Teil, der von dem festen Spiegel SF 2 kommt; dieser Anteil wird um so kleiner, je näher der Scheitel SL an der optischen Achse zu liegen kommt; es findet also eine Apodisation des Interferogramms statt. Diese Aposidation des Signals kann durchaus erwünscht sein; ihr Bereich in einem Interferogramm, bezogen auf die Fläche des Dachkantspiegels, ist abhängig von dem Durchmesser des Strahlenbündels SB.
• Wie den obigen Ausführungen zu entnehmen ist, ist daher, ohne daß ein Teil des Geräts vor oder zurückbewegt wird, eine kontinuierliche Änderung des Wegs in dem einen Arm des Interferometers allein dadurch erreicht, daß das Element RDS mit dem Dachkantinnenspiegel kontinuierlich rotiert; hierbei ist zu betonen, daß dieses Element rotationssymmetrisch ist und konzentrisch rotiert. (Eine exzentrische Rotation wäre möglich, aber nicht erforderlich). Darüber hinaus ist eine Erhöhung der Meßgeschwindigkeit, d. h. der Anzahl Spektren pro Zeiteinheit, neben einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit, insbesondere auch durch eine Vergrößerung der Anzahl der Dachkantinnenspiegel, zu erreichen; die Meßgeschwindigkeit wird also nur sekundär durch die Rotationsgeschwindigkeit begrenzt.
• Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Interferometers sind somit insbesondere darin zu sehen, daß zum einen bei einer weitgehenden Unabhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elements eine sehr hohe zeitliche Auflösung der Messungen möglich ist, und daß zum anderen bei einem geringeren mechanischen Aufwand hinsichtlich Auswuchtung und Lagerung des rotierenden Elements ein vibrations- und schockunempfindliches Interferometer hergestellt werden kann, das in jeder beliebigen Lage im Raum betrieben werden kann.
• In Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines rotierenden Elements mit 16 Dachkantspiegeln dargestellt, welches bei einer Umdrehung somit bis zu 32 einseitige Interferogramme liefern kann. In entsprechender Weise lassen sich Element RDS mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Dachkantspiegeln ausführen, die dann entsprechend mehr oder weniger Interferogramme pro Umdrehung liefern.
• Während in Fig. 1 eine Anordnung gezeigt ist, in welcher sich die optische Achse OA und die Drehachse DA senkrecht schneiden, ist in Fig. 3 eine weitere Ausführungsform dargestellt, in welcher sich die beiden Achsen OA und DA nicht schneiden; vielmehr stehen die Parallelprojektionen der beiden Achsen OA und DA senkrecht aufeinander. In Fig. 1 wandern die Scheitel SL der Spiegel symmetrisch zur optischen Achse näher zu dem Strahlteiler ST hin oder weiter von ihm weg, während das Strahlenbündel SB die reflektierenden Flächen eines Dachkantinnenspiegels erreicht.
• Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist während eines Meßdurchgangs eines Dachkantinnenspiegels die Wegänderung nicht symmetrisch; beim Übergang von dem einen zu dem nächsten Dachkantinnenspiegel ergibt sich daher ein Sprung in der Wegdifferenz. Grundsätzlich hat dies zur Folge, daß mit einer Anordnung nach Fig. 3 größere Wegdifferenzen und damit höhere spektrale Auflösungen möglich sind als mit der Anordnung nach Fig. 1. Der Abstand von der optischen Achse OA zu der Drehachse DA beeinflußt die Unsymmetrie der Wegänderung und darf natürlich nicht zu groß werden, weil sonst das Strahlenbündel SB für bestimmte Drehstellungen in die falsche Richtung reflektiert wird bzw. das Element RDS überhaupt nicht erreicht.
• Selbstverständlich können anstelle von Dachkantinnenspiegeln bei der Anordnung auch Tripelspiegel o. ä. ( Rückstrahler) verwendet werden, die dann auch auf dem Umfang eines Zylinders anzuordnen wären. Die durch eine Abwicklung entstehende Spur eines derartigen Zylinders mit Tripelspiegeln TS ist in Fig. 4 dargestellt. Verglichen mit den Ausführungsformen mit Dachkantspiegeln, bei welchen die Scheitel SL bzw. die Drehachse DA oder deren Projektion senkrecht zur optischen Achse OA bzw. deren Projektion sein müssen, ist bei einer Verwendung von Tripelspiegeln TS o. ä. die Neigung der Drehachse, bezogen auf den rechten Winkel bzw. auf die optische Achse OA, d. h. eine Abweichung von dem rechten Winkel, unkritisch.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Rückstrahler (Tripelspiegel) kreisförmig angeordnet sein; in Fig. 5 sind sechs Tripelspiegel TS in Draufsicht dargestellt; die Drehachse DA ist die Symmetrieachse der Rotationssymmetrie; diese Drehachse DA ist um einige Grad gegen die optische Achse OA des Interferometers IF geneigt, d. h. die Drehachse DA ist nicht genau parallel zu der optischen Achse OA und verläuft insbesondere nicht senkrecht zu dieser wie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen. Bei einer Rotation verläuft die Spur der optischen Achse OA in der Nähe der Scheitel der Tripelspiegel TS. Auch bei dieser Anordnung ist eine konzentrische Rotation möglich.
• In Fig. 6 ist darüber hinaus eine Anordnung dargestellt, bei welcher ein Keil K aus brechendem Material verwendet ist. Wegen der Ablenkung des Strahlenbündels SB bei einer Rotation des Elements RDS bewirkt der Keil K aufgrund seines Brechungsindex n _K proportional zu der Materialstärke des Keils K, welche das Strahlbündel SB zu durchlaufen hat, eine Veränderung oder eine zusätzliche Veränderung des optischen Wegs durch den Interferometerarm, in welchem er sich befindet. Derartige Keile aus brechendem Material (beispielsweise KBr) können in allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Interferometers verwendet werden.
• In Fig. 7 ist schließlich noch schematisch eine perspektivische Ansicht eines sechszackigen Spiegelelements RDS der Fig. 6 wiedergegeben.
• Die spektrale Auflösungskraft, die bei Fourierspektrometern bekanntlich abhängig von der Wegdifferenz in den beiden Interferometerarmen ist, wird bei allen beschriebenen Ausführungsformen größer, wenn der Durchmesser des rotierenden Elements RDS vergrößert wird. Dann werden nämlich die Wege der Scheitel und damit die optischen Wegunterschiede größer. Bei einem unveränderten Durchmesser des Elements RDS kann die Auflösungskraft durch Verringerung der Zahl der Dachkant- bzw. Tripelspiegel gesteigert werden (diese werden bei einer geringeren Anzahl größer).

Claims (4)

1. Interferometer nach dem Michelson-Prinzip,
mit einem ersten ortsfesten Spiegel,
mit einem zweiten ortsfesten Spiegel,
mit einem Strahlteiler und
mit beweglichen Dachkantspiegeln aus rechtwinklig an den Spiegelflächen aneinanderstoßenden, fest miteinander verbundenden Planspiegeln, wobei Scheitelkante und Drehachse der Dachkantspiegel parallel verlaufen und der zweite ortsfeste Spiegel auf der den Dachkantspiegeln gegenüberliegenden Seite verspiegelt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anordnung (RDS) aus mindestes fünf solcher Dachkantspiegel zylinderförmig um die Drehachse (DA) der Anordnung (RDS) gruppiert ist, wobei die Dachkantspiegel jeweils mit der Basis an den beiden benachbarten Dachkantspiegeln anliegen und fest mit diesen verbunden sind, derart, daß sich die Spiegelflächen der Dachkantspiegel an der Außenseite der Anordnung (RDS) befinden,
daß die Anordnung (RDS) im Betrieb kontinuierlich mit einstellbarer und regelbarer Drehgeschwindigkeit um die Drehachse (DA) rotiert,
daß die Scheitel (SL) der Dachkantspiegel und die optische Achse (OS) des Interferometers (IF) senkrecht aufeinander stehen und
daß der zweite ortsfeste Spiegel (SF 2) zwischen dem Strahlteiler (ST) und der Anordnung (RDS) angeordnet, auf der dem Strahlteiler zugewandten Seite unverspiegelt und mit einer Öffnung (Ö) versehen ist, durch die das von dem Strahlteiler (ST) kommende Strahlenbündel (SB) auf die Anordnung (RDS) auftrifft.

2. Interferometer nach dem Michelson-Prinzip,
mit einem ersten ortsfesten Spiegel,
mit einem zweiten ortsfesten Spiegel,
mit einem Strahlteiler und
mit aneinandergrenzenden Rückstrahlern, bei welchen die reflektierten Strahlen gegenläufig parallel zu den einfallenden Strahlen verlaufen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anordnung (RDS) von mindestens sechs solcher Rückstrahler zylinderförmig um die Drehachse (DA) der Anordnung (RDS) gruppiert ist, wobei die einzelnen Rückstrahler mit je einer Basiskante an den beiden benachbarten Rückstrahlern anliegen und fest mit diesen verbunden sind,
daß die Anordnung (RDS) im Betrieb kontinuierlich mit einstellbarer und regelbarer Drehgeschwindigkeit um die Drehachse (DA) rotiert, und
daß der zweite ortsfeste Spiegel (SF 2) zwischen dem Strahlteiler (ST) und der Anordnung (RDS) angeordnet, auf der dem Strahlteiler zugewandten Seite unverspiegelt und mit einer Öffnung (Ö) versehen ist, durch die das von dem Strahlteiler (ST) kommende Strahlenbündel (SB) auf die Anordnung (RDS) auftrifft.

3. Interferometer nach dem Michelson-Prinzip,
mit einem ersten ortsfesten Spiegel,
mit einem zweiten ortsfesten Spiegel,
mit einem Strahlteiler und
mit aneinandergrenzenden Rückstrahlern, bei welchen die reflektierten Strahlen gegenläufig parallel zu den einfallenden Strahlen verlaufen, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anordnung (RDS) von mindestens fünf solcher Rückstrahler kreisförmig um die Drehachse (DA) der Anordnung (RDS) gruppiert ist,
daß die optische Achse (OA) des Interferometers (IF) und die Drehachse (DA) eine Neigung von einigen Grad zueinander aufweisen,
daß die Anordnung (RDS) im Betrieb kontinuierlich mit einstellbarer und regelbarer Drehgeschwindigkeit um die Drehachse (DA) rotiert, wobei bei einer Rotation der Anordnung (RDS) die Spur der optischen Achse (OA) nicht auf die Scheitel der Rückstrahler trifft, sondern stets auf die reflektierenden Flächen, und
daß der zweite ortsfeste Spiegel (SF 2) zwischen dem Strahlteiler (ST) und der Anordnung (RDS) angeordnet, auf der dem Strahlteiler zugewandten Seite unverspiegelt und mit einer Öffnung (Ö) versehen ist, durch die das von dem Strahlteiler (ST) kommende Strahlenbündel (SB) auf die Anordnung (RDS) auftrifft.

4. Interferometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der rotierenden Anordnung (RDS) ein Keil (K) aus einem brechenden Material im Strahlengang angebracht ist.