• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die Polarisationen und/oder Intensitätsverhältnisse mindestens dreier resultierender Strahlen definiert einstellbar sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass im Strahlengang des einfallenden Lichtstrahles eine erste Strahlteilerschicht angeordnet ist, die den einfallenden Lichtstrahl in einen ersten und einen zweiten Teilstrahl aufteilt, und dass im Strahlengang des zweiten Teilstrahles eine zweite Strahlteilerschicht angeordnet ist, die den zweiten Teilstrahl in einen dritten und vierten Teilstrahl aufteilt, wobei die erste Strahlteilerschicht polarisierend und die zweite Strahlteilerschicht polarisationsneutral ist und dass der Strahlteiler mit einfallendem, linear polarisiertem Licht betrieben wird, wobei die Polarisationsebene den zu erzielenden Intensitätsverhältnissen der ausfallenden Lichtstrahlen angepasst wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft einen Strahlteiler, insbesondere zur Teilung eines einfallenden Lichtstrahls in drei separate Lichtstrahlen.
    公开号:DE102004023030A1
    申请号:DE200410023030
    申请日:2004-05-06
    公开日:2005-12-01
    发明作者:
    申请人:SIOS Meßtechnik GmbH；SIOS MESTECHNIK GmbH；
    IPC主号:G02B27-10
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Strahlteiler, insbesondere zur Teilungeines einfallenden Lichtstrahls in drei separate Lichtstrahlen.
    [0002] Siewird vorzugsweise in der Interferometrie eingesetzt.
    [0003] ImStand der Technik werden Lichtstrahlen, vorzugsweise Laserlicht,mit polarisationsneutralen Strahlteilern in mehrere Strahlen geteilt.Bei diesen Lösungenwird das Intensitätsverhältnis zwischen denStrahlen durch den Verspiegelungsgrad der einzelnen Strahlteilerschichtenfest eingestellt, der das jeweilige Reflexions- und das Transmissionsvermögen bestimmt.Insbesondere in der Interferometrie ist es jedoch erforderlich,dass die den Strahlteiler verlassenden Strahlen in besonderer Weiselinear polarisiert sind, beispielsweise in einer bestimmten relativenStellung der Polarisationsebenen. Polarisationsneutrale Strahlteilerschichtenverändernjedoch die Polarisation der ankommenden Strahlung. Deshalb ist esproblematisch, mit polarisationsneutralen Strahlteilern eine bestimmtevorgegebene Polarisation einzustellen.
    [0004] EinProblem bei der Strahlteilung an polarisierenden und totalreflektierendenStrahlteilerschichten bzw. Flächenbesteht darin, dass sich, wenn die einfallende Strahlung nicht inbeziehungsweise senkrecht zur Einfallsebene linear polarisiert ist,der Polarisationszustand der Strahlung ändert und Phasenverschiebungenzwischen den p- und s-Komponenten, aus denen sich der Polarisationszustanddes resultierenden Strahls zusammensetzt, entstehen.
    [0005] DiesePhasenverschiebungen führenzu unerwünschtenNebeneffekten, wenn der Strahl als Eintrittsstrahl in ein Interferometerdient.
    [0006] Einweiteres Problem bei der Strahlteilung mit polarisationsneutralenStrahlteilerschichten besteht darin, dass das Intensitätsverhältnis, indem die Strahlen geteilt werden, von den Eigenschaften der Teilerschichtabhängtund damit füreine bestimmte Strahlteilerschicht unveränderlich festgelegt ist.
    [0007] Für bestimmtetechnische Aufgabenstellungen ist es sinnvoll, dass ein Strahl indrei intensitätsgleicheund orthogonal zueinander linear polarisierte Strahlen geteilt wird.Derartige Aufgabenstellungen liegen zum Beispiel auf dem Gebietder Interferometrie vor, wenn mit einem Interferometer gleichzeitig mitdrei Strahlen gemessen werden soll und wenn gleichzeitig drei Messaufgabengelöstwerden sollen. Mit den im Stand der Technik bekannten Anordnungenund Verfahren ist dies aus den obengenannten Gründen nicht möglich.
    [0008] DerErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und einVerfahren anzugeben, mit denen die Polarisationen und/oder Intensitätsverhältnissemindestens dreier resultierender Strahlen definiert einstellbarsind.
    [0009] Erfindungsgemäß wird dieAufgabe durch eine Anordnung, welche die in Anspruch 1 angegebenenMerkmale enthält,und ein Verfahren, welches die in Anspruch 9 angegebenen Merkmaleenthält, gelöst.
    [0010] VorteilhafteAusgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
    [0011] ZurLösungder Aufgabe wird ein Drei- oder Mehrfachstrahlteiler vorgeschlagen,bei dem im Strahlengang eines einfallenden Lichtstrahls zwei Strahlteilerschichtenhintereinandergeschaltet sind, wobei die erste Strahlteilerschichtpolarisierend und die zweite Strahlteilerschicht polarisationsneutralist. Auf diese Weise werden mit einer sehr einfachen Konstruktioninsgesamt drei Teilstrahlen erzeugt, die alle linear polarisiertsind und von denen zwei zueinander parallel polarisiert sind undder dritte zu diesen beiden orthogonal polarisiert ist.
    [0012] Dasparallele Austreten aller resultierenden Strahlen vereinfacht denweiteren Umgang mit ihnen insbesondere dann, wenn in der Anwendungalle Strahlen in die gleiche Hauptrichtung geleitet werden sollen.Speziell kann das parallele Austreten der resultierenden Strahlendurch die Reflexion zweier ausfallender Strahlen an jeweils einertotalreflektierenden Flächebewirkt werden. Vorzugsweise sind die totalreflektierenden Flächen dabeiparallel zu den Strahlteilerschichten angeordnet.
    [0013] Ineiner besonderen Ausführungsformsind die Strahlteilerschichten jeweils zwischen Prismen angeordnet,wodurch die Grenzflächenzur Reflexion von Teilstrahlen genutzt werden können. Dabei können dieGrenzflächenfür diejeweiligen Auftreffwinkel insbesondere totalreflektierend ausgeführt sein.
    [0014] Generellgelingt durch zwei totalreflektierende Flächen das Umlenken der Strahlenmit geringem Konstruktions- und Kostenaufwand.
    [0015] Einim Strahlengang des einfallenden Lichtstrahls vor der ersten Strahlteilerschichtangeordnetes, linear polarisierendes Element ermöglicht die Festlegung der Polarisationdes einfallenden Strahls, wodurch die Intensitätsverhältnisse der Teilstrahlen ebenfallsfestgelegt werden. Dabei ist in einer bevorzugten Ausführung daslinear polarisierende Element hinsichtlich der Polarisationsebenevariabel einstellbar, so dass je nach Anwendungsfall verschiedene Intensitätsverhältnissezwischen den austretenden Strahlen erreichbar sind.
    [0016] Einfestes Intensitätsteilungsverhältnis der einzelnenStrahlteilerschichten von jeweils 1:1 ermöglicht die einfache Berechnungder fürein bestimmtes Intensitätsverhältnis zwischenden austretenden Strahlen nötigenPolarisation des einfallenden Strahls. Bei einer weiteren in diesemSinne einfachen Ausführungweist die erste Strahlteilerschicht ein Intensitätsteilungsverhältnis von1:2 von abgelenktem zu durchgehendem Stahl auf, während die zweiteStrahlteilerschicht ein Intensitätsteilungsverhältnis von1:1 aufweist.
    [0017] Anstelleeines vorgeschalteten Linearpolarisators oder zusätzlich zudiesem kann der Mehrfachstrahlteiler direkt mit linear polarisiertemLicht betrieben werden, wobei die Polarisationsebene des einfallendenLichtes den zu erzielenden Intensitätsverhältnissen der ausfallenden Lichtstrahlenangepasst wird. Auf diese Weise ist kein zusätzlicher Polarisator notwendig.
    [0018] Prinzipiellkönnenhinter den ersten und/oder den zweiten Strahlteilerschichten weitereStrahlteilerschichten angeordnet sein, wodurch sich mehr als dreilinear polarisierte Strahlen erzeugen lassen. Auch ist es denkbar,in bestimmten Anwendungen mit den austretenden Strahlen weitereStrahlteiler zu betreiben.
    [0019] DieErfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    [0020] Dazuzeigt:
    [0021] 1 eineräumlicheDarstellung eines Dreifachstrahlteilers in Parallelperspektive,
    [0022] 2 eineschematische Darstellung eines Dreifachstrahlteilers und
    [0023] 3 einSchnittansicht eines weiteren Dreifachstrahlteilers mit Gehäuse.
    [0024] Inder 1 ist ein Dreifachstrahlteiler gemäß der Erfindungin einer räumlichenAnsicht dargestellt. Der Dreifachstrahlteiler besteht aus der polarisierendenStrahlteilerschicht S1, der einerseits eine totalreflektierendeFlächeT1 und andererseits eine polarisationsneutraleStrahlteilerschicht S2 nachgeschaltet ist,der wiederum auf der einen Seite eine totalreflektierende Fläche T2 nachgeschaltet ist. Die beiden StrahlteilerschichtenS1 und S2 sind inGlas eingebettet, währenddie totalreflektierenden FlächenT1 und T2 Außenflächen dieserGlasprismen sind.
    [0025] Einankommender Strahl Z0 wird an der polarisierendenStrahlteilerschicht S1 in zwei orthogonal zueinanderlinear polarisierte Teilstrahlen geteilt. Die senkrecht zur Zeichenebenepolarisierte Strahlkomponente geht durch die polarisierende StrahlteilerschichtS1 hindurch und trifft auf die polarisationsneutraleStrahlteilerschicht S2, wo sie in zwei KomponentenZ1 und Z2 geteiltwird. Die Komponente Z2 geht durch die polarisationsneutraleStrahlteilerschicht S2 hindurch und verlässt denDreifachstrahlteiler, währenddie Komponente Z1 auf die Fläche T2 trifft und an dieser totalreflektiert wird.Da der Strahl Z1 bei der Reflexion an derpolarisationsneutralen Strahlteilerschicht S2 undbei der Reflexion an der FlächeT2 jeweils in der Einfallsebene linear polarisiertist, bleibt die Polarisation dieses Strahls Z1 beibeiden Reflexionen unveränderterhalten und die Strahlen Z1 und Z2 sind in parallelen Ebenen linear polarisiert.Der an der polarisierenden Strahlteilerschicht S, reflektierte Teilstrahltrifft auf die totalreflektierende Fläche T1, wirdan dieser reflektiert und verlässtden Dreifachstrahlteiler als Strahl Z3.Da der Teilstrahl Z3 senkrecht zur Zeichenebenenlinear polarisiert ist, bleibt seine Polarisation bei der Totalreflexionan der FlächeT1 ebenfalls erhalten. Sowohl beim Auftreffen despolarisierten Teilstrahles auf die polarisationsneutrale StrahlteilerschichtS2 als auch an den totalreflektierendenFlächenT1 und T2 reflektiertenStrahlen Z1 und Z3 liegennur Feldstärkekomponentenin der p- oder in der s-Ebene vor. Unerwünschte Phasenverschiebungenzwischen den p- und den s-Komponenten sind daher ausgeschlossen.Die resultierenden Teilstrahlen Z1 und Z2 sind zueinander linear und parallel polarisiertund der resultierende Teilstrahl Z3 istzu den Teilstrahlen Z1 und Z2 linearund orthogonal polarisiert. Alle drei haben parallele Ausbreitungsrichtungen.
    [0026] Wennder in den Dreifachstrahlteiler eintretende Strahl Z0 linearpolarisiert ist, dann können durchDrehen der Polarisationsrichtung dieses Strahls Z0 dieIntensitätender drei den Dreifachstrahlteiler passierenden Strahlen Z1, Z2 und Z3 in nahezu beliebigem Verhältnis, vorzugsweiseauch im Verhältnis1:1:1, eingestellt werden.
    [0027] In 2 istder schematische Aufbau eines leicht anderen Dreifachstrahlteilersgezeigt. Hier liegen alle Lichtstrahlen in einer Ebene, wodurchein besonders kompakter Aufbau möglichist. Der Strahlengang durch den Dreifachstrahlteiler ist analogzu dem in 1 gezeigten. An den austretendenStrahlen Z1, Z2 undZ3 sind die Polarisationsrichtungen angedeutet.
    [0028] 3 zeigteinen in einem angedeuteten Gehäusegekapselten Dreifachstrahlteiler, der im Aufbau der in 2 gezeigtenkompakten Form entspricht, zusätzlichaber einen Linearpolarisator P aufweist, mit dem einfallendes LichtZ0 explizit polarisiert und somit die Intensitätsverhältnisseder austretenden Strahlen Z1, Z2 undZ3 eingestellt werden kann. Auch hier sindan den austretenden Strahlen Z1, Z2 und Z3 die Polarisationendargestellt.
    [0029] Prinzipiellkönnenerfindungsgemäße Mehrfachstrahlteilerselbstverständlichauch aus einzelnen Bauelementen wie herkömmlichen Strahlteilern unddazwischen angeordneten, separaten Polarisatoren, deren Polarisationsebenenorthogonal zueinander ausgerichtet sind, zusammengesetzt sein. Dieserfordert jedoch eine raumgreifendere Konstruktion.
    [0030] DieStrahlteilerschichten S1 und/oder S2 beziehungsweise Polarisatoren können auchanders als in Schichtbauweise ausgeführt sein.
    Z0 einfallenderStrahl Z1, Z2, Z3 austretenderTeilstrahl S1 polarisierendeStrahlteilerschicht S2 polarisationsneutraleStrahlteilerschicht T1, T2 totalreflektierendeSchicht P Linearpolarisator
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Strahlteiler zur Teilung eines einfallenden Lichtstrahls(Z0), insbesondere in drei separate Lichtstrahlen(Z1, Z2, Z3), dadurch gekennzeichnet, dass imStrahlengang des einfallenden Lichtstrahles (Z0) eineerste Strahlteilerschicht (S1) angeordnetist, die den einfallenden Lichtstrahl (Z0)in einen ersten (Z1) und einen zweiten Teilstrahlaufteilt, und dass im Strahlengang des zweiten Teilstrahles einezweite Strahlteilerschicht (S2) angeordnetist, die den zweiten Teilstrahl in einen dritten (Z2)und vierten (Z3) Teilstrahl aufteilt, wobeidie erste Strahlteilerschicht (S,) polarisierend und die zweiteStrahlteilerschicht (S2) polarisationsneutralist
    [2] Strahlteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass im Strahlengang des ersten Teilstrahls (Z1)eine erste totalreflektierende Fläche (T1)und im Strahlengang des dritten oder vierten Teilstrahls (Z2 ,Z3) eine zweitetotalreflektierende Fläche(T2) angeordnet sind.
    [3] Strahlteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der erste, der dritte und der vierte Teilstrahl (Z2,Z3) parallel aus dem Strahlteiler austreten.
    [4] Strahlteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die erste und die zweite Strahlteilerschicht(S1, S2) jeweilsein Intensitätsteilungsverhältnis von1:1 aufweisen.
    [5] Strahlteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Strahlteilerschichten (S1,S2) jeweils zwischen Prismen angeordnetsind.
    [6] Strahlteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass wenigstens zwei Prismen jeweils eine totalreflektierende Grenzfläche aufweisen.
    [7] Strahlteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass im Strahlengang des einfallenden Lichtstrahls(Z0) vor der ersten Strahlteilerschicht(S1) ein linear polarisierendes Element(P) angeordnet ist.
    [8] Strahlteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass das linear polarisierende Element (P) hinsichtlich der Polarisationsebeneeinstellbar ist.
    [9] Verfahren zum Betrieb eines Strahlteilers, insbesonderefür dreiausfallende Lichtstrahlen, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dassder Strahlteiler mit einfallendem, linear polarisiertem Licht (Z0) betrieben wird, wobei die Polarisationsebeneden zu erzielenden Intensitätsverhältnissender ausfallenden Lichtstrahlen (Z1, Z2, Z3) angepasstwird.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004023030B4|2012-12-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-01| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
    2011-05-05| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110222 |
    2011-05-05| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2012-06-29| R016| Response to examination communication|
    2012-10-15| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2013-07-04| R020| Patent grant now final|Effective date: 20130328 |
    2017-12-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410023030|DE102004023030B4|2004-05-06|2004-05-06|Mehrfachstrahlteiler|DE200410023030| DE102004023030B4|2004-05-06|2004-05-06|Mehrfachstrahlteiler|
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