[其他]用偏振調制的計量設備和方法

無效

• 申請號: 87100630
• 申請日: 1987-01-06
• 公開（公告）號: CN87100630A
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發明（設計）人: 基思·戴維·弗魯姆
• 申請（專利權）人: 蘭克·泰勒·霍布森有限公司
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G02F1/29
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬

本發明是關于用偏振調制輻射光束的計量設備和方法。

特別是該發明的第一和第三方面是有關計量設備，它包括：

用于投射偏振輻射光束的裝置，此光束能沿大致相同的光路折回;

用于調制光束投射部分及光束折回部分偏振的裝置，以及

用于檢測調制后光束折回部分的裝置;

此外，該發明的第二和第四方面是有關相應的計量方法，包括下列步驟：

投射一束偏振輻射光束，

偏振光束沿著大致相同的光路折回;

對光束投射和折回部分的偏振進行調制;以及檢測調制后的光束折回部分。

這種設備和方法在GB1172668英國專利說明書中已經公開，在該說明書中所述裝置的光束用第一偏振濾波器使其偏振，然后至少用一個電光晶體調制。光束的折回部分也至少用另外一個這樣的晶體調制，這晶體結構的x和y軸方向垂直于第一晶體的x和y軸的方向，然后用第二個偏振濾波器濾波，該濾波器的偏振方向與第一個濾波器的偏振方向正交。

值得注意的是，當用了正確定向相匹配的晶體，正確定向的偏振濾波器，以及無雜散偏振效應或固有雙折射的晶體，若從第一晶體到第二晶體光程的距離是調制波長整數倍時，將沒有輻射通過第二偏振濾波器。然后要完美無缺地安裝該裝置，雖然并非不可能，但是困難的。

按照本發明的第一個方面，該設備的特征在于，用于使光束產生相對相移的相移裝置，在零調制時，光束投射部分及折回部分的偏振方向是正交的。

按照本發明的第二個方面，該方法的特征是在光束中引入相移這樣的步驟，在零調制時，光束的投射和折回部分的偏振方向是正交的。

由于引入這樣的相移，用單個調制裝置來調制光束的投射部分和折回部分的偏振是可能的。這樣，既不需要用一對匹配晶體，也不需要保證兩個晶體正確的相對定向。

用偏振濾光裝置使光束投射部分產生偏振，引入這種相移的另一個優點是，同一個偏振濾光裝置還能用作光束折回部分的濾光器。因此避免了用兩個濾光器，也不需要保證這樣兩個濾光器的正確相對定向。

尤其是，相移裝置包括一個元件，此元件使光束出射部分產生相對相移，并使光束折回部分產生進一步相移。當調制裝置幾乎沒有固有雙折射，以及在其他雜散偏振效應小的情況下，由相移元件產生的相移，使光束的每一部分引起的相對推遲量為四分之一波長。然而，由調制裝置固有的雙折射或由這個設備的其他元件引起的相對推遲量起作用時，由相移元件產生的總相移最好為設備的剩余件（remainder）產生半個波長的總相對推遲量。合適的相移元件可以是一個菱形體，當白光作為輻射光時，它將產生令人滿意的效果。在應用激光的情況下，相移元件可以是一個推遲片，最好是由相移元件引起的相移程度是可以調節的。在用一個菱形體作相移元件的情況下，這個調節裝置可包括用作安裝菱形體，使其相對于光束產生運動的裝置。

相移元件相對于光束投射部分的方向來說，可配置在調制裝置的前面。用Z-切割晶體制造調制裝置是合適的，例如這個晶體是3m或4bar????2m型呈現線性或泡爾克斯電光效應，如磷酸二氫鉀或鈮酸鋰或鉭酸鋰。象這樣的一個裝置有特別好的效果，使進入晶體的光束投射部分產生園偏振。因此用晶體結構調整偏振方向是不必要的。一個Z-切割晶體意思是輻射光是徑直地沿著晶體的Z軸方向，換句話說，相對于光束投射部分方向來說，相移裝置可設置在調制裝置之后。若用x-或y-切割晶體，例如鈮酸鋰，制造調制裝置是合適的，但這種裝置也可能用以前說到的Z-切割晶體，尤其是磷酸二氫鉀。

這個設備還可包括一個反射器裝置，它反射光束投射部分，產生光束折回部分，而在這種情況下，相移裝置和反射器裝置可能一起形成一個單元。

按照本發明的第三個方面，這個設備的特征在于相移裝置用于在光束中產生一個可調節的未調制的相對相移。按照本發明的第四個方面，相應的計量方法的特征在于在光束中引進了一個可調節的未調制的相對相移的步驟。這樣，對調制裝置或系統的其他光學元件引起的任何不希望有的偏振效應可能進行補償。

相移裝置可包括一個菱形體和使其繞垂直于菱形體平面的軸調節這個菱形體的裝置，從而調節由菱形體產生的相移。這個裝置也可繞菱形體平面內至少一個軸調節菱形體的傾斜度，是為了使這個菱形體的主軸和調制裝置主軸正確定向。換句話說，特別是在輻射光是激光的情況下，或者相移裝置可包括一個推遲片和一個能繞垂直于推遲片平面的軸調節該片產生相移裝置。

本發明的第五個方面是涉及計量設備，它包括：

用于投射輻射光束的裝置，這束光能折回到這個設備;

用于改變這個光束傳播的光程長度的裝置;