DE3920117A1

DE3920117A1 - Two=beam interferometer for fourier spectroscopy - has pivotable tilt=independent retroreflectors ensuring insensitivity to lateral retroreflector displacement

Info

Publication number: DE3920117A1
Application number: DE19893920117
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Phys Fergg
Original assignee: SENSORLAB GES fur PHYSIKALISC
Current assignee: SENSORLAB GES fur PHYSIKALISC
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-01-03

Abstract

A two-beam interferometer with at least one measurement beam input has, arranged sequentially, a beam divider (3), two reflector systems, another beam divider (6) for mixing reflected partial beams and two detector systems (1, 2) for the mixed beams. At least part of one reflector system is movable to adjust the unmixed beams' path length. Both reflector systems have tilt-independent retroreflectors (7, 8) mutually dependently pivotable about an axis (12) outside their symmetry centre to produce equal beam offsets so the reflected beams arrive at the same point on the second divider. USE/ADVANTAGE - For use in Fourier specroscopy. Lateral retroreflector displacement causes no errors.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweistrahl-Interferometer zur Fourierspektroskopie, mit mindestens einem Meßstrahleneingang und, nacheinander im Strahlengang angeordnet, mit einem ersten Strahlteiler zur Amplitudenteilung der Meßstrahlung, zwei Reflektorsystemen zur Reflektion der jeweiligen Teilstrahlen, einem zweiten Strahlteiler zum interferenzmäßigen Mischen der reflektierten Teilstrahlen und zwei Detektorsystemen zum Erfassen der gemischten Teilstrahlen, wobei zumindest ein Teil eines Reflektorsystems zur Veränderung des von den ungemischten Teilstrahlen zurückgelegten Weges bewegbar ist.The invention relates to a Two-beam interferometer for Fourier spectroscopy, with at least one Meßstrahleneingang and, successively in Beam path arranged with a first beam splitter for Amplitude division of the measuring radiation, two reflector systems for reflection of the respective partial beams, a second Beam splitter for interference-moderate mixing of reflected partial beams and two detector systems for Detecting the mixed partial beams, wherein at least one Part of a reflector system for changing the of the unmixed partial beams traveled path movable is.

Ein solches Zweistrahl-Interferometer ist beschrieben in "Scott Davis et al., Applied Optics, Vol. 19, Number 24, Dezember 1980, Seite 4145". Das dort beschriebene Zweistrahl-Interferometer weist zwei Meßstrahleneingänge auf, durch welche die einfallende Strahlung zunächst auf den ersten Strahlteiler gelenkt wird, von wo aus die Teilstrahlen zu den aus Katzenaugen bestehenden Reflektorsystemen gelangen. Beide Katzenaugen sind linear bewegbar, um die von der Meßstrahlung zurückgelegten Weglänge zu variieren. Die reflektierte Strahlung wird über Spiegel dem zweiten Strahlteiler zugeführt, so daß die reflektierten Teilstrahlen wieder gemischt und den beiden Detektorsystemen zur Auswertung zugeführt werden. Der Vorteil dieses bekannten Zweistrahl-Interferometers liegt zum einen darin, daß sämtliche Teilstrahlen den Detektorsystemen zugeführt werden. Günstig bei dem bekannten Verfahren ist auch, daß durch den zweiten Meßeingang eine Referenzstrahlung zugeführt werden kann, die, wie in der Strahlungsmessung allgemein üblich, zur Unterdrückung von Störeffekten herangezogen werden kann, die beiden Eingangssignalen gemeinsam sind.Such a two-beam interferometer is described in Scott Davis et al., Applied Optics, Vol. 19, Number 24, December 1980, page 4145. "The described there Two-beam interferometer has two Meßstrahlenteringänge on, by which the incident radiation on first the first beam splitter is directed, from where the Partial rays to those made of cat's eyes Arrive reflector systems. Both cat's eyes are linear movable to the distance traveled by the measuring radiation Path length to vary. The reflected radiation is fed via mirror the second beam splitter, so that the reflected sub-beams are mixed again and the both detector systems are supplied for evaluation. The advantage of this known two-beam interferometer lies firstly in the fact that all sub-beams the Detector systems are supplied. Conveniently at the known method is also that by the second Measuring input can be supplied with reference radiation, the, as in the radiation measurement common practice, the Suppression of disruptive effects can be used, the two input signals are common.

Die Linearverschiebung der beiden Katzenaugen ist jedoch insofern problematisch, als darauf geachtet werden muß, daß beim Verschieben der Katzenaugen kein seitlicher Versatz auftritt, da dies zu einer erheblichen Intensitätsabnahme des modulierten Interferometersignals führen kann. Weiterhin sehr problematisch bei dem vorbekannten System ist es, durch eine entgegengesetzte Bewegung der zwei mechanisch unabhängigen Katzenaugen eine kontrollierte Änderung der Weglängen zu erreichen. Die beiden Katzenaugen werden schrittweise auf linearen Führungselementen in gleichabständige Weglängenpositionen bewegt. Die Einhaltung einer bestimmten Weglängenposition mit einer Genauigkeit von einigen Nanometern geschieht durch ein mehrstufiges Regelsystem, wobei ein Regelsystem die Position des Katzenauges einstellt und ein zweites Regelsystem restliche kleine Stabilisierungsfehler dadurch ausregelt, daß der massearme zentrale Spiegel des Katzenauges mittels Piezostellelementen bewegt wird.However, the linear displacement of the two cat's eyes is problematic insofar as care must be taken that when moving the cat's eyes no lateral Offset occurs as this results in a significant Intensity decrease of the modulated interferometer signal can lead. Furthermore, very problematic in the It is known by an opposite system Movement of the two mechanically independent cat's eyes to achieve a controlled change of path lengths. The two cat's eyes are progressively linear Guide elements in equidistant Weglängenpositionen emotional. Compliance with a specific path length position happens with an accuracy of a few nanometers through a multi-level control system, being a control system sets the position of the cat's eye and a second Control system residual small stabilization errors thereby Regrets that the low - mass central mirror of Katzenauges is moved by means of piezoelectric elements.

Ein ähnlicher Lösungsweg wird bei einem, hinsichtlich der Anordnung der Katzenaugen gleichen System beschritten, bei dem diese jedoch in der für Fourierspektroskopie üblichen Weise mit möglichst konstanter Geschwindigkeit bewegt werden (Morse, P., Progress Report on the Atmos-sensor: Design description and Development Status, AIAA: Sensorsystems for the 80′s conference, Colorado spring, dec. 1980). Hier wird der piezogesteuerte zentrale Spiegel des Katzenauges zur Ausregelung kleiner Geschwindigkeitsvariationen verwendet. Die Erzeugung einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit erfordert ähnlich wie im Schrittbetrieb einen sehr hohen technischen Aufwand für das lineare Führungselement und die Regelung.A similar approach will be taken in one with regard to Arrangement of cat eyes same system trodden on, at but these are common in Fourier spectroscopy Moving at the fastest possible speed (Morse, P., Progress Report on the Atmos-sensor: Design description and development status, AIAA: Sensorsystems for the 80's conference, Colorado, dec. 1980). Here is the piezo-controlled central mirror the cat's eye to adjust smaller Speed variations used. The generation of a constant feed rate requires similar in step mode a very high technical effort for the linear guide element and the control.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zweistrahl-Interferometer auf baulich einfache Weise zu schaffen, bei dem ein seitlicher Versatz der Reflektorsysteme nicht stört, und eine gleichförmige Bewegung des Retroreflektors mit geringem technischem Aufwand erreicht wird.Object of the present invention is a Two-beam interferometer in a structurally simple way too create a lateral offset of the Reflector systems does not bother, and a uniform Movement of the retroreflector with low technical Effort is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Reflektorsysteme kippunempfindliche Retroreflektoren aufweisen, die beide in Abhängigkeit voneinander um eine jeweils außerhalb ihres Symmetriezentrums liegende Achse derart schwenkbar sind, daß ein aufgrund der Schwenkbewegung auftretender Versatz des Strahlenganges bei beiden Retroreflektoren gleich groß ist und die reflektierenden Teilstrahlen jeweils im wesentlichen auf die gleiche Stelle des zweiten Strahlteilers treffen.This object is achieved in that Both reflector systems non-tipping retroreflectors have, both in dependence on each other by a each axis lying outside its center of symmetry are pivotable so that one due to the Pivoting movement occurring offset of the beam path is equal in both retroreflectors and the Reflective partial beams in each case substantially take the same place of the second beam splitter.

Hierdurch läßt sich die Bewegung der beiden Reflektorsysteme mechanisch besonders einfach beherrschen, da eine Schwenkbewegung präziser als eine lineare Bewegung ausgeführt werden kann. Dies ist von großer praktischer Bedeutung, da die Bewegung des Reflektors in einem Interferometer zur Fourierspektroskopie sehr genau mit konstanter Geschwindigkeit erfolgen muß, um Klirrkomponenten im analysierten Spektrum zu vermeiden.This allows the movement of the two Master reflector systems mechanically particularly easily, because a pivoting movement is more precise than a linear movement can be executed. This is a lot more practical Meaning, because the movement of the reflector in one Interferometer for Fourier spectroscopy with very accurate constant speed must be in order to To avoid distortion components in the analyzed spectrum.

Zwar ist aus der DE-PS 30 05 520 ein Zweistrahl-Interferometer bekannt, welches zwei Retroreflektoren aufweist, die an den Enden je eines Armes eines zweiarmigen Pendels befestigt sind, so daß die beiden Retroreflektoren ebenfalls in Abhängigkeit voneinander schwenkbar sind; die dortigen Retroreflektoren gehören jedoch zu Reflektorsystemen, die jeweils für sich genommen einen seitlichen Versatz zwischen dem in ein solches Reflektorsystem einfallenden und dem reflektierten Strahl kompensieren, so daß der reflektierte Strahl bei einer Schwenkbewegung des Retroreflektors das Reflektorsystem auf dem gleichen Wege verläßt, in welchem der Strahl eingefallen ist. Damit trifft der so reflektierte Strahl erneut auf die gleiche Stelle des ersten und einzigen Strahlteilers, so daß ein gemischter Teilstrahl das Interferometer durch den Meßstrahleingang wieder verläßt, wodurch die Intensität des auf das Detektorsystem auftreffenden Strahls um den Faktor 2 geschmälert wird. Der Rücklauf des Strahles auf einem dem Einfallsweg identischen Weg ist Kennzeichen für das Doppelwegsystem, das diesem Interferometertyp zugrunde liegt.Although it is from DE-PS 30 05 520 a Two-beam interferometer known which two Retroreflektoren having, at the ends of each arm a two - armed pendulum are attached, so that the both retroreflectors also depending are pivotable from each other; the local retroreflectors but belong to reflector systems, each for themselves taken a lateral offset between in one such reflector system incident and reflected Compensate beam so that the reflected beam at a pivoting movement of the retroreflector the Leaves the reflector system in the same way, in which the beam has collapsed. That's how it works reflected beam again to the same point of the first and only beam splitter, so that a mixed Sub-beam the interferometer through the measuring beam input leaves again, reducing the intensity of the on the Detector system incident beam by a factor of 2 is diminished. The return of the jet on a Einfallsweg identical way is characteristic for the Dual path system based on this type of interferometer lies.

Trotz baulicher Ähnlichkeiten wird mit der erfindungsgemäße Lehre ein gänzlich anderer Weg beschritten. Hier sind die beiden Reflektorsysteme keineswegs unempfindlich im Hinblick auf einen seitlichen Versatz zwischen eintretendem und reflektiertem Strahl bei einer Schwenkbewegung des Retroreflektors; ein solcher Versatz ist sogar vielmehr erwünscht. Da jedoch die beiden Reflektorsysteme so in Abhängigkeit voneinander verschwenkt werden, daß ein aufgrund der Schwenkbewegung auftretender Versatz des Strahlenganges bei beiden Reflektorsystemen gleich groß ist und die reflektierenden Teilstrahlen jeweils auf die gleiche Stelle des zweiten Strahlteilers treffen, hat der Versatz keine Intensitätsschwächung der auf die Detektorsysteme auftreffenden gemischten Teilstrahlen zur Folge. Zwar ist auch in der DE-PS 30 05 520 angegeben (Spalte 5, Zeilen 54-62 und Spalte 7, Zeilen 20-31), daß auf optisch voll kompensierende Reflektorsysteme verzichtet werden könne, wenn man für gleiche Abstände der Retroreflektoren zu der Pendelachse sorgen würde; dies setze allerdings genügend kleine Scan-Bewegungen des Doppelpendels voraus. Im Gegensatz dazu wird jedoch durch die besondere Anordnung des zweiten Strahlteilers mit der Erfindung ein insgesamt gegen seitlichen Versatz der Reflektorsysteme unempfindliches Interferometer geschaffen, bei dem anders als bei dem Interferometer gemäß der DE-PS 30 05 520 außerdem sämtliche gemischten Teilstrahlen den Detektorsystemen zugeführt werden, ohne daß ein Teil der Strahlung durch den Meßstrahleneingang wieder verloren geht.Despite structural similarities is with the inventive teaching a completely different way trodden. Here are the two reflector systems by no means insensitive with regard to a lateral Offset between incoming and reflected beam at a pivoting movement of the retroreflector; such a Offset is even desired. However, since the two Reflector systems so depending on each other be pivoted that one due to the pivoting movement occurring offset of the beam path in both Reflector systems is the same size and the reflective Partial beams each in the same place of the second Beam splitter, the offset has none Intensity attenuation of the detector systems incident mixed partial beams result. Although is Also in DE-PS 30 05 520 indicated (column 5, lines 54-62 and column 7, lines 20-31) that optically full compensating reflector systems could be dispensed with, if one for equal distances of the Retroreflektoren to the Pendulum axle; However, this set enough small scanning movements of the double pendulum ahead. in the Contrary thereto, however, is due to the special arrangement of the second beam splitter with the invention a total against lateral offset of the reflector systems insensitive interferometer created in which different as in the interferometer according to DE-PS 30 05 520 also all mixed partial beams the Are fed to detector systems without a part of the Radiation lost by the Meßstrahleneingang again goes.

Baulich besonders einfach lassen sich die Retroreflektoren, wie an sich bekannt, auf jeweils einem Arm eines gemeinsamen doppelarmigen, starren Pendels anbringen.Structurally easy can be the Retroreflektoren, as known per se, each one Arm of a common double-armed, rigid pendulum Attach.

Es ist zu bevorzugen, zwei Meßstrahleneingänge vorzusehen, wobei der zweite Meßstrahleneingang bezüglich dem ersten Strahlteiler spiegelsymmetrisch zum ersten Meßstrahleneingang angeordnet ist. Das ermöglicht die Einbeziehung einer im Gerät erzeugten oder von außen zugeführten, mit der Meßstrahlung in Beziehung stehenden Referenzstrahlung. Bei diesem Verfahren wird durch die Addition inverser Spektren auf jedem Detektor ein störender Strahlungshintergrund eliminiert. Bildet man außerdem die Differenz der Signale der beiden Detektoren, so lassen sich zeitliche Schwankungen des Meßsignals eliminieren, die bei gängigen Fourierspektrometern in Doppelweganordnung zu erheblichen Störungen im Spektrum führen.It is preferable to provide two measuring beam inputs, wherein the second measuring beam input with respect to the first Beam splitter mirror-symmetrical to the first Measuring beam input is arranged. That allows the Inclusion of a generated in the device or from the outside supplied, related to the measuring radiation Reference radiation. In this method is by the Addition of inverse spectra on each detector eliminates disturbing radiation background. You form also the difference of the signals of the two detectors, this allows temporal fluctuations of the measuring signal in common Fourier spectrometers in Double path arrangement to considerable disturbances in the spectrum to lead.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Meßstrahleneingänge und die Detektorsysteme in einer Ebene. In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn beide Retroreflektoren denselben Abstand zur Schwenkachse des Pendels aufweisen, und wenn zudem auch die beiden Arme des Pendels parallel zur Strahleneinfallsebene der Retroreflektoren verlaufen und in einer Ebene liegen. Auf diese Weise läßt sich der seitliche Versatz der beiden Reflektorsysteme gleich groß halten, ohne daß irgendwelche weiteren Hilfsmittel vorzusehen wären.According to a preferred embodiment, the Measuring beam inputs and the detector systems in one Level. In this context, it is beneficial if both Retroreflektoren the same distance from the pivot axis of Pendulum, and if also the two arms of the Pendulum parallel to the radiation incidence plane of the Retroreflektoren run and lie in a plane. On this way, the lateral offset of the two can be Reflector systems keep the same size without any would be provided further aids.

Es wird bevorzugt, daß beide Arme des Pendels einen Winkel von etwa 90° oder kleiner einschließen. Bei einem Winkel von 90° läßt sich das Trägheitsmoment des die Retroreflektoren tragenden doppelarmigen Pendels gering halten, so daß es sich für die schnelle Aufzeichnung spektral hochaufgelöster Spektren eignet. Kommt es hingegen auf eine derart schnelle Bewegung der Retroreflektoren weniger an, so ist zu bevorzugen, daß der von den beiden Armen des Pendels eingeschlossene Winkel kleiner als 90° ist, da dann die von den Retroreflektoren reflektierten Teilstrahlen unter einem Einfallswinkel kleiner 45° auf den Strahlteiler einfallen, was aus optischen Gründen vorzuziehen ist.It is preferred that both arms of the pendulum have an angle of about 90 ° or smaller. At an angle of 90 ° can be the moment of inertia of the Retroreflectors carrying double-armed pendulum low hold, so it's for fast recording spectrally high-resolution spectra. Is it coming? however, on such a fast movement of Retroreflektoren less, so it is preferable that the Angles enclosed by the two arms of the pendulum is less than 90 °, then that of the retroreflectors reflected partial beams at an angle of incidence less than 45 ° on the beam splitter, what is optical reasons is preferable.

Das Interferometer läßt sich in bevorzugt einfacher Weise symmetrisch aufbauen, wenn die beiden Strahlteiler teilreflektierende Flächen aufweisen, die in einer Ebene liegen.The interferometer can be in a preferably simple manner build symmetrically when the two beam splitters have partially reflecting surfaces, which in a plane lie.

Wenn jeweils ein Meßstrahleneingang und ein Detektorsystem nebeneinander, zu einem der Retroreflektoren weisend, angeordnet sind und bis auf den durch Brechung in der Substratplatte bedingten, konstanten seitlichen Versatz jeweils im wesentlichen den gleichen seitlichen Abstand zu dem Symmetriezentrum des jeweiligen Retroreflektors aufweisen, läßt sich eine mechanisch und optisch einfache Anordnung der einzelnen Bauteile des Interferometers erreichen.Whenever a measuring beam input and a detector system side by side, pointing to one of the retroreflectors, are arranged and except for by refraction in the Substrate plate conditional, constant lateral offset each substantially the same lateral distance to the center of symmetry of the respective retroreflector have, can be a mechanically and visually simple Arrangement of the individual components of the interferometer to reach.

Eine ähnlich günstige Ausführungsform ergibt sich, wenn die Meßstrahleneingänge und die Detektorsysteme deckungsgleich in verschiedenen Ebenen übereinanderliegen.A similarly favorable embodiment results when the measuring beam inputs and the detector systems congruent overlap in different levels.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to a drawing. Show it:

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Interferometers in schematischer Darstellung, und Fig. 1 shows a preferred embodiment of an interferometer according to the invention in a schematic representation, and

Fig. 2 ein optisches Funktionsdiagramm zu dem Interferometer aus Fig. 1. FIG. 2 is an optical functional diagram of the interferometer of FIG. 1. FIG .

Das in Fig. 1 dargestellte Interferometer umfaßt zwei Meßeingänge A und B, durch welche jeweils eine Meßstrahlung M bzw. L in das Interferometer gelangen kann. Neben den Eingängen A und B sind jeweils Ausgänge A und B vorgesehen, in welchen übliche Detektoren 1 und 2 angeordnet sind. Das Interferometer umfaßt ferner einen ersten Strahlteiler 3, bestehend aus einer Substratplatte 4 und einer auf dieser aufgebrachten teilreflektierenden Schicht 5. Der erste Strahlteiler 3 liegt im Winkel von 45° zu der jeweils eintretenden Meßstrahlung M bzw. L.The interferometer shown in Fig. 1 comprises two measuring inputs A and B, through which a respective measuring radiation M and L can get into the interferometer. In addition to the inputs A and B, outputs A and B are respectively provided, in which conventional detectors 1 and 2 are arranged. The interferometer further comprises a first beam splitter 3 , consisting of a substrate plate 4 and a partially reflecting layer 5 applied thereto. The first beam splitter 3 is at an angle of 45 ° to the respectively incoming measuring radiation M and L.

In der gleichen Ebene wie der Strahlteiler 3 ist ein zweiter Strahlteiler 6 angeordnet, der in gleicher Weise aufgebaut ist, dessen teilreflektierende Schicht 5 jedoch auf der gegenüberliegenden Seite liegt.In the same plane as the beam splitter 3 , a second beam splitter 6 is arranged, which is constructed in the same way, the partially reflecting layer 5, however, lies on the opposite side.

Den Ein- und Ausgängen A bzw. B gegenüber liegt jeweils ein Retroreflektor 8 bzw. 7. Die beiden Retroreflektoren 7 und 8 sind lediglich schematisch dargestellt und können, wie hier, beispielsweise als Tripelspiegel ausgebildet sein. Die Symmetriezentren der beiden Retroreflektoren 7 bzw. 8 sind mit G und H gekennzeichnet. Die Eigenschaft dieser an sich bekannten Retroreflektoren 7 und 8 besteht darin, daß die einfallende Strahlung symmetrisch zu dem Symmetriezentrum G bzw. H und parallel zur einfallenden Strahlung reflektiert wird.Opposite the inputs and outputs A and B is a retroreflector 8 or 7, respectively. The two retroreflectors 7 and 8 are shown only schematically and, as here, for example, be designed as a triple mirror. The symmetry centers of the two retroreflectors 7 and 8 are marked G and H. The property of these known retroreflectors 7 and 8 is that the incident radiation is reflected symmetrically to the center of symmetry G and H and parallel to the incident radiation.

Beide Retroreflektoren 7 und 8 sind auf einem doppelarmigen Pendel 9 angeordnet, dessen Arme 10 und 11 senkrecht aufeinanderstehen und welches um eine Pendelachse 12 derart schwenkbar ist, daß sich die beiden Retroreflektoren 7 und 8 in der selben Ebene auf einer Kreisbahn bewegen, in welcher auch die Ein- und Ausgänge A bzw. B liegen.Both retroreflectors 7 and 8 are arranged on a double-armed pendulum 9 , the arms 10 and 11 are perpendicular to each other and which is pivotable about a pendulum axis 12 so that the two retroreflectors 7 and 8 move in the same plane on a circular path, in which also the inputs and outputs A and B are located.

Obgleich der erste und der zweite Strahlteiler 3 bzw. 6 als gesonderte Bauteile ausgebildet sind, kann auch eine gemeinsame Substratplatte vorgesehen sein, die zwei teilreflektierende Flächen 5 aufweist. Wie sich aus Fig. 1 deutlich ergibt, sind die Meßstrahleneingänge die Detektoren 1 und 2, die Strahlteiler 3 und 6 sowie die Retroreflektoren 7 und 8 so angeordnet, daß die Strahlen parallel bzw. rechtwinklig zueinander liegen. Dies muß nicht so sein; es ist auch denkbar, mit Hilfe von Spiegeln einen anderen Strahlengang zu erreichen, wobei der in Fig. 1 dargestellte Strahlengang jedoch bevorzugt wird, da kurze Wege zurückgelegt werden und die Reflektions- bzw. Transmissionsverluste klein gehalten werden, wie anhand der Funktionsbeschreibung noch näher dargestellt wird.Although the first and the second beam splitter 3 and 6 are formed as separate components, a common substrate plate may be provided which has two partially reflecting surfaces 5 . As is clear from Fig. 1, the Meßstrahleneingänge the detectors 1 and 2 , the beam splitters 3 and 6 and the retroreflectors 7 and 8 are arranged so that the beams are parallel or perpendicular to each other. This does not have to be this way; It is also conceivable to achieve another beam path with the aid of mirrors, although the beam path illustrated in FIG. 1 is preferred since short paths are covered and the reflection or transmission losses are kept small, as shown in more detail in the functional description becomes.

Im folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Interferometers anhand der Fig. 2 unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher erläutert. Zunächst wird der Strahlengang der durch den Eingang A einfallenden Meßstrahlung M beobachtet. Diese Meßstrahlung M trifft zunächst auf den ersten Strahlteiler 3 und transmittiert durch die Substratplatte 4 bevor ein Teilstrahl MXO reflektiert und ein weiterer Teilstrahl MYO durch die teilreflektierende Schicht 5 transmittiert. Der Teilstrahl MXO tritt in den Retroreflektor 7 ein und wird spiegelsymmetrisch zum Symmetriepunkt G als Strahl MX parallel zum Strahl MXO reflektiert. Der Strahl MX trifft sodann auf die teilreflektierende Schicht 5 des Strahlteilers 6 und teilt sich dort auf in einen reflektierten Anteil MXA, der in den Detektor 1 am Ausgang A fällt und in einen Teilstrahl MXB, der durch die teilreflektierende Schicht 5 und die Substratplatte 4 des Strahlteilers transmittiert und somit in den Detektor 2 des Ausganges B gelangt.Hereinafter, the operation and function of the interferometer shown in Fig. 1 with reference to FIG. 2 explained in more detail with reference to FIG. 1. First, the beam path of the incident through the input A measuring radiation M is observed. This measuring radiation M initially impinges on the first beam splitter 3 and transmits through the substrate plate 4 before a partial beam MXO is reflected and a further partial beam MYO is transmitted through the partially reflecting layer 5 . The partial beam MXO enters the retroreflector 7 and is mirror-symmetrically reflected to the symmetry point G as a beam MX parallel to the beam MXO. The beam MX then impinges on the partially reflecting layer 5 of the beam splitter 6 and is split there into a reflected portion MXA which falls into the detector 1 at the output A and into a partial beam MXB passing through the partially reflecting layer 5 and the substrate plate 4 of the Beam splitter is transmitted and thus enters the detector 2 of the output B.

Kehrt man wieder zurück zu dem ersten Strahlteiler 3, so ist nun der Verlauf des Teilstrahles MYO zu betrachten, der nach der Transmission durch die teilreflektierende Schicht 5 des ersten Strahlteilers 3 auf den zweiten Retroreflektor 8 auftrifft und dort spiegelsymmetrisch zum Symmetriezentrum H parallel als Teilstrahl MY reflektiert wird. Der reflektierte Strahl MY transmittiert nun die Substratplatte 4 trifft sodann auf die teilreflektierende Schicht 5 des Strahlteilers 6 und teilt sich dort auf in einen reflektierten Anteil, der nach abermaliger Transmission durch die Substratplatte sich als Strahl MYB mit dem Strahl MXB zu dem Strahl PBM mischt und sodann in den Detektor 2 des Ausganges B gelangt. Der durch die teilreflektierende Schicht 5 des Strahlteilers 6 transmittierte Teilstrahl MYA, mischt sich mit dem Strahl MXA zu dem gemischten Strahl PAM und tritt in den Detektor 1 am Ausgang A ein.Turning back to the first beam splitter 3 , the course of the partial beam MYO is now to be considered, which strikes the second retroreflector 8 after transmission through the partially reflecting layer 5 of the first beam splitter 3 and there parallel to the symmetry center H as a partial beam MY is reflected. The reflected beam MY now transmits the substrate plate 4 then impinges on the partially reflecting layer 5 of the beam splitter 6 and is divided there into a reflected portion which mixes after repeated transmission through the substrate plate as a beam MYB with the beam MXB to the beam PBM and then enters the detector 2 of the output B. The sub-beam MYA transmitted through the partially reflecting layer 5 of the beam splitter 6 mixes with the beam MXA to the mixed beam PAM and enters the detector 1 at the output A.

Entsprechendes gilt für die in den Eingang B gelangende Meßstrahlung L. Hierfür gelten die in Fig. 2 angegebenen Klammerausdrücke. Es entstehen dabei die gemischten Strahlen PBL und PAL.The same applies to the measuring radiation L reaching the input B. The clip expressions given in FIG. 2 apply here. This produces the mixed beams PBL and PAL.

In den Detektoren 1 und 2 werden dann die Intensitäten der interferenzmäßig gemischten Strahlen FBM und PBL bzw. PAM und PAL addiert. Für die Abschwächungsfaktoren der jeweils interferierenden, Teilstrahlen MXY, MYA bzw. MXB, MYB bzw. LXA, LYA bzw. LXB, LYB und den an den Ausgängen A und B ankommenden Signale PAM, PAL bzw. PBM und PBL gelten die in der folgenden Tabelle angegebenen Beziehungen. In der Tabelle bedeutenIn the detectors 1 and 2 , the intensities of the interference mixed beams FBM and PBL and PAM and PAL are then added together. For the attenuation factors of the respective interfering partial beams MXY, MYA or MXB, MYB or LXA, LYA or LXB, LYB and the signals PAM, PAL or PBM and PBL arriving at the outputs A and B, the following table applies given relationships. In the table mean

R:R: Reflektionsgrad der teilreflektierenden Schicht 5 eines Strahlteilers 3 bzw. 6 Reflectance of the partially reflecting layer 5 of a beam splitter 3 and 6 respectively T:T: Transmissionsgrad der teilreflektierenden Schicht 5 eines Strahlteilers 3 bzw. 6 Transmittance of the partially reflecting layer 5 of a beam splitter 3 and 6 respectively t:t: Transmissionsgrad des Übergangs zwischen Luft und Substratplatte 4 bzw. Substratplatte 4 und Luft eines Strahlteilers 3 bzw. 6 Transmittance of the transition between air and substrate plate 4 and substrate plate 4 and air of a beam splitter 3 and 6 respectively

In der Tabelle ist noch einmal zusammengefaßt, daß die jeweils zur Interferenz kommenden Teilstrahlen MXA und MYA, die Strahlen MXB und MYB, die Strahlen LXA und LYA und die Strahlen LXB und LYB jeweils paarweise die gleiche Anzahl Transmissionen (t) aufweisen, so daß die zur Interferenz kommenden Teilbündel gleiche Intensität aufweisen, was zu einer Vergrößerung des modulierten Signalanteils führt im Vergleich zu solchen Fällen, wo die zur Interferenz kommenden Teilstrahlen ungleiche Intensitäten aufweisen würden. Außerdem ist festzuhalten, daß die Anzahl der Transmissionen (t) für alle Interferenzsignale wesentlich kleiner ist als bei einem Doppelwegaufbau (z. B. DE-PS 30 05 520), bei dem alle vorkommenden Grenzschichten Luft/Substratplatte zweimal durchlaufen werden.The table summarizes once again that the each coming to interference sub-beams MXA and MYA, the beams MXB and MYB, the beams LXA and LYA and the beams LXB and LYB are the same in pairs Number of transmissions (t), so that the Interference coming sub-beams equal intensity have, resulting in an increase in the modulated Signal component leads compared to such cases where the to the interference coming partial beams unequal Would have intensities. It should also be noted that the number of transmissions (t) for all Interference signals is much smaller than one Doppelwegaufbau (eg DE-PS 30 05 520), in which all occurring boundary layers air / substrate plate twice to go through.

Zusammenfassend läßt sich festhalten, daß das Zweistrahl-Interferometer gemäß dieser Erfindung bei einfachem Aufbau eine hohe und vor allen Dingen gleiche Intensität der zur Interferenz gelangenden Teilstrahlen ermöglicht, wobei alle Teilstrahlen zur Auswertung herangezogen werden.In summary, it can be said that the Two-beam interferometer according to this invention at simple construction a high and above all the same Intensity of the partial beams reaching for interference allows, with all sub-beams for evaluation be used.

Claims

1. Two-beam interferometer for Fourier spectroscopy, with at least one Meßstrahleneingang (A, B) and, successively arranged in the beam path, with a first beam splitter ( 3 ) for amplitude division of the measuring radiation (L; M), two reflector systems for reflecting the respective partial beams (LYO , LXO, MYO, MXO) a second beam splitter ( 6 ) for interference mixing the reflected partial beams (LY, LX, MY, MX) and two detector systems for detecting the mixed partial beams (PAL, PBL, PAM, PBM), wherein at least a part a reflector system for changing the path traveled by the unmixed partial beams (LY, LX; MY, MX), characterized in that both reflector systems comprise tilt-insensitive retroreflectors ( 7 , 8 ), both depending on one another outside their center of symmetry ( G, H) lying axis ( 12 ) are pivotable such that an occurring due to the pivoting movement offset of the beam is equal in both retroreflectors ( 7 , 8 ) and the reflected partial beams (LY, LX; MY, MX) in each case essentially meet the same point of the second beam splitter ( 6 ).

2. Interferometer according to claim 1, characterized in that in each case a retroreflector ( 7 , 8 ) on an arm ( 10 , 11 ) of a common, double-armed rigid pendulum ( 9 ) is mounted.

3. Interferometer according to claim 1 or 2, characterized in that two Meßstrahleneingänge (A, B) are provided, wherein the second Meßstrahleneingang (B) with respect to the first beam splitter ( 3 ) is arranged mirror-symmetrically to the first Meßstrahleneingang (A).

4. Interferometer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Meßstrahleneingänge (A, B) and the detector systems ( 1 , 2 ) lie in one plane.

5. Interferometer according to one of claims 1 to 4, characterized in that both retroreflectors ( 7 , 8 ) have the same distance from the pivot axis ( 12 ) of the pendulum ( 9 ).

6. Interferometer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two arms ( 10 , 11 ) of the pendulum ( 9 ) parallel to the radiation incidence plane of the retroreflectors ( 7 , 8 ).

7. Interferometer according to one of claims 1 to 6, characterized in that both arms ( 10 , 11 ) of the pendulum ( 9 ) form an angle of about 90 ° or smaller.

8. Interferometer according to one of claims 1 to 7, characterized in that the two beam splitters ( 3 , 6 ) partially reflecting surfaces ( 5 ), which lie in a plane.

9. Interferometer according to one of claims 1 to 8, characterized in that in each case a Meßstrahleneingang (A, B) and a detector system ( 1 , 2 ) side by side, to one of the retroreflectors ( 7 , 8 ) facing, are arranged and in each case substantially have the same lateral distance to the center of symmetry (G, H) of the respective retroreflector ( 7 , 8 ).

10. Interferometer according to one of claims 1 to 8, characterized in that in each case a Meßstrahleneingang and a detector system one above the other, to one of Retroreflektoren pointing, are arranged.