偏振光器件对外差干涉仪非线性的影响.docVIP

 n 偏振光器件对外差干涉仪非线性的影响 任晓 1,2，侯文玫 3 （1. 上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072；2. 苏州大学应用技术学院，江苏苏州 215006；3. 上海理工大学光电学院，上海 200093） 摘要：偏振光器件，如波片和偏振片等，当自身有误差或具有安装误差时，会对外差干涉仪 的非线性误差产生影响。通过理论分析和试验发现了一个与传统理论不同的重要事实，即当 波片和偏振片位于偏振分光镜之前和之后时，它们的误差对非线性的影响不同。如果把有误 差的波片和偏振片放置在偏振分光镜前面，其误差将 100%地引入非线性；如果将相同的这 些光学元件安装在干涉仪里面，有可能影响非线性，但通常在高阶误差范围内。 关键词：非线性；外差干涉仪；偏振分光镜；波片；偏振片 中图分类号：TB921 文献标识码：A Influence of polarize optics on nonlinearity in heterodyne interferometers Ren Xiao1,2, Hou Wenmei3 (1. College of Mechanical Electronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072,China；2. Soochow University, Suzhou, Jiangsu 215006, China；3. College of Optic Electronic Engineering, University Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China) Abstract：The imperfect polarizing optics, like wave plate and polarizer etc, can affect the nonlinearity of heterodyne interferometer. Our theoretical and experimental analyses show that the same wave plate and the polarizer could affect the nonlinearity of heterodyne interferometer differently depending on where it is placed, which is contrary to general thinking. Imperfections of wave plate and the polarizer optic part would introduce nonlinearity by one hundred percent if it is set in front of the interferometer, but it would be a higher order error if the same wave plate and the polarizer are set inside the interferometer. Key words：nonlinearity; heterodyne interferometer; polarizing beam splitter; wave plate; polarizer 0 引 言 外差干涉仪是基于偏振光的干涉理论在传统的干涉测量技术上结合现代技术发展起来 的仪器，它以简单的相位比较测量达到很高分辨率，而且结构简单，抗干扰能力强，同时检 测方便，所以很快就成为最精密的长度测量仪器之一，在精密机械制造和各种超精密测量中 得到了广泛应用。然而，由于光学系统中存在不可避免的缺陷，被测信号中出现了附加的相 位误差，使测到的相位移和被测长度呈非线性关系。这个误差随着被测长度的变化以光波波 长为周期变化，所以被称为外差干涉仪的非线性误差。 由于非线性误差的存在制约了外差干涉测量精度的进一步提高。所以分析确定不同来源 的非线性误差及其作用机理，找出抑制或消除这些误差的方法具有重要的理论和应用价值 [1-4] 是通常未被注意到的是：当偏振光学器件处在干涉系统中的不同位置时，其误差对非线性的 影响是不同的。笔者研究了偏振光学器件在外差干涉仪非线性误差中的作用，并且给出了定 量分析。 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(200802520005) 作者简介：任晓（1959—），男，副教授，主要研究方向：自动检测技术及测量装置的研究，E-mail： renxiao27@126.com -1-