Beschreibung

Michelson-Interferometer

Aus der DE 41 36 300 Cl oder der DE 197 56 936 Cl ist ein Michelson-Interferometer bekannt, bei dem optische Wegdifferenzen mittels eines Retroreflektors (Tripelreflektors) erzeugt werden, dessen Rotationsachse gegenüber seinem Tripel- punkt seitlich versetzt ist. Ein Strahlteiler teilt einen von einer Strahlungsquelle kommenden Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen auf, die direkt oder mit Hilfe von Umlenkspiegeln spiegelsymmetrisch zur Rotationsachse des Retroreflektors unter jeweils gleichem Winkel in den Retroreflektor geleitet werden. Von dem Retroreflektor aus werden die Teilstrahlen auf ihnen zugeordnete Planspiegel reflektiert, welche die Teilstrahlen senkrecht in den rotierenden Retroreflektor zurückreflektieren. Von dem Retroreflektor aus gelangen die Teilstrahlen, ggf. über die Umlenkspiegel, wieder zu dem Strahlteiler, der die Teilstrahlen vereinigt und zur Inter- ferenz bringt. Die interferierenden Teilstrahlen werden einem Detektor zur Erzeugung eines Interferenzsignals zugeführt.

Die exakte Vereinigung der Teilstrahlen und damit die Qualität des Interferenzsignals sind sehr empfindlich gegenüber Winkeländerungen (Verkippungen) der beiden Planspiegel, die exakt senkrecht zu den von dem Retroreflektor auf sie reflektierten Teilstrahlen ausgerichtet sein müssen. Daher sind in der Regel Mittel zur Justierung der Planspiegel erforderlich, was mit einem entsprechend hohen konstruktiven Aufwand ver- bunden ist.

Aus der bereits genannten DE 197 56 936 Cl ist es bekannt, anstelle der Planspiegel ortsfeste Retroreflektoren vorzusehen, bei denen Winkeländerungen (Verkippungen) vergleichs- weise unkritisch sind, weil sie einfallende Strahlen immer senkrecht zurück reflektieren. Allerdings kommt es zwischen den einfallenden und zurückreflektierten Strahlen zu einem Versatz, so dass eine Fokussieroptik benötigt wird, um die

zur Interferenz zu bringenden Teilstrahlen zu vereinigen und einen akzeptablen Modulationsgrad zu erreichen.

Aus der EP 0 034 325 Bl ist ein Michelson-Interferometer be- kannt, bei dem die optischen Wegdifferenzen mittels eines oder zweier Retroreflektoren erzeugt werden, die pendelnd gelagert sind und dabei vor und zurück schwingen. Bei entsprechender Dimensionierung des Strahlteilers bzw. genügend kleiner Pendelbewegung kann auf die Anordnung der rückreflek- tierenden winkelempfindlichen Planspiegel verzichtet werden; d. h. die von dem Strahlteiler in den vor und zurück pendelnden Retroreflektor geführten Teilstrahlen werden von diesem unmittelbar in Richtung zu dem Strahlteiler zurück reflektiert .

Gegenüber der Pendellagerung des Retroreflektors hat die Verwendung eines rotierenden Retroreflektors den Vorteil, dass die Rotationsbewegung leicht mit höheren Frequenzen realisiert werden kann und damit höhere Messraten möglich sind. Weiterhin ist eine Rotationsbewegung weniger anfällig auf Erschütterungen und Vibrationen als eine Pendelbewegung. Diese Vorteile sind vor allem beim Einsatz des Interferometers in rauher Umgebung, z. B. in der Prozessmesstechnik, von Bedeutung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Michelson- Interferometer mit rotierendem Retroreflektor die Abhängigkeit des Interferenzsignals von Winkelstellungen oder Verkippungen optischer Komponenten zu minimieren und dabei einen hohen Modulationsgrad, also eine hohe Deckung der zur Interferenz gebrachten Teilstrahlen, zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Michelson- Interferometer mit einem Strahlteiler und einem rotierenden Retroreflektor gelöst, dessen Rotationsachse gegenüber seinem Tripelpunkt seitlich versetzt ist,

- wobei der Strahlteiler einen von einer Strahlungsquelle kommenden Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen aufteilt, die spiegelsymmetrisch zu einer zur Rotationsachse parallelen

Geraden unter jeweils gleichem Winkel in den rotierenden Retroreflektor geführt werden,

- wobei der rotierende Retroreflektor die in ihn geführten Teilstrahlen entweder unmittelbar oder nach Reflexion an zwei ortsfesten Retroreflektoren in Richtung zu dem Strahlteiler zurück reflektiert, der die Teilstrahlen zum Empfang in einem Detektor wieder vereinigt, und

- wobei im Verlauf zumindest eines der beiden Teilstrahlen zwischen dem rotierenden Retroreflektor und dem Strahltei- ler mindestens ein Umlenkspiegel angeordnet ist und im Verlauf des anderen Teilstrahls eine um eine ungerade Zahl geringere Anzahl von Umlenkspiegeln angeordnet ist, wobei die geringere Anzahl größer oder gleich Null ist.

Die in den rotierenden Retroreflektor fallenden Teilstrahlen beschreiben beim Austritt aus dem Retroreflektor eine elliptische Rotationsbewegung, wobei die Weite der Ellipse von dem Einfallswinkel nicht aber von dem Einfallsort abhängig ist. Diese Rotationsbewegung der Teilstrahlen wird wieder aufge- hoben, wenn die rotierenden Teilstrahlen über Planspiegel in den Retroreflektor zurückgespiegelt werden, so wie dies aus der DE 41 36 300 Cl oder der DE 197 56 936 Cl bekannt ist. Diese Planspiegel sind jedoch bei dem erfindungsgemäßen Interferometer wegen ihres störenden Einflusses auf das Interferenzsignal nicht vorgesehen; statt dessen werden die in den rotierenden Retroreflektor geführten Teilstrahlen entweder unmittelbar oder nach Reflexion an zwei ortsfesten Retroreflektoren in Richtung zu dem Strahlteiler zurück reflektiert. Dadurch bleibt jedoch die elliptische Rotations- bewegung der Teilstrahlen erhalten. Um die Teilstrahlen später exakt zur Deckung zu bringen und einen hohen Modulationsgrad zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Teilstrahlen bei ihrer Vereinigung gleichsinnig rotieren. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die von dem rotierenden Retroreflektor kommenden Teilstrahlen bis zu ihrer Vereinigung jeweils dieselbe Anzahl von Reflexionen erfahren. Da nur einer der Teilstrahlen an dem Strahlteiler reflektiert wird, während der andere Teilstrahl durch den Strahlteiler hindurch tritt, ist erfindungsgemäß im Verlauf zumindest eines der

beiden Teilstrahlen zwischen dem rotierenden Retroreflektor und dem Strahlteiler mindestens ein Umlenkspiegel und im Verlauf des anderen Teilstrahls eine um eine ungerade Zahl geringere Anzahl von Umlenkspiegeln angeordnet, wobei die ge- ringere Anzahl größer oder gleich Null ist. Im einfachsten Fall ist also nur ein Umlenkspiegel vorhanden.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Interferome- ters besteht auch darin, dass mögliche Verkippungen sowohl der Umlenkspiegel als auch des Strahlteilers keine Auswirkung auf den Deckungsgrad der von dem Strahlteiler vereinigten Teilstrahlen haben.

Die vom Strahlteiler vereinigten rotierenden Teilstrahlen können mittels einer Fokussieroptik (z. B. Spiegel oder Linse) auf den Detektor fokussiert werden, wobei die Fokussieroptik vorzugsweise eine öffnung enthält, durch die hindurch ein Referenz-Laserstrahl auf den Strahlteiler gerichtet ist, der den Referenz-Laserstrahl in zwei das Interferometer durchlaufende Laser-Teilstrahlen aufteilt. In entsprechender Weise können dann die nach Durchlaufen des Interferometers von dem Strahlteiler vereinigten rotierenden Laser-Teilstrahlen mittels einer weiteren Fokussieroptik auf einen Laserdetektor fokussiert werden, wobei die weitere Fokussieroptik eine öffnung enthält, durch die hindurch der Lichtstrahl der Strahlungsquelle auf den Strahlteiler gerichtet ist. Das Kalibrieren eines Interferometers mittels eines Lasers, dessen Laserstrahl in die Strahlungswege des Interferometers eingekoppelt und nach deren Durchlaufen anschließend mit einem Laserdetektor erfasst wird, ist beispielsweise aus der US 5,341,207 bekannt.

Der Lichtstrahl und der Referenz-Laserstrahl können anstelle von jeweils unterschiedlichen Seiten des Strahlteilers auch gemeinsam auf einer Seite des Strahlteilers in das Interfero- meter eingeleitet werden. Dabei wird der Lichtstrahl vorzugsweise derart in das Interferometer eingeleitet wird, dass er im Wesentlichen in das Zentrum des rotierenden Retroreflek- tors trifft; der Referenz-Laserstrahl wird seitlich von dem

Lichtstrahl mit diesem nicht überlappend in das Interfero- meter eingekoppelt, und die nach Durchlaufen des Interfero- meters von dem Strahlteiler vereinigten Teilstrahlen bzw. Laser-Teilstrahlen werden mittels einer Fokussieroptik auf separate Detektoren fokussiert. Auf diese Weise wird für den Lichtstrahl die Apertur der optischen Komponenten des Inter- ferometers vollständig ausgenutzt, während für den Referenz- Laserstrahl die Umlenkung in dem kritischen Mittelpunkt des Retroreflektors vermieden wird.

Die Rotationsbewegung der vom Strahlteiler vereinigten Teilstrahlen bzw. Laser-Teilstrahlen kann in vorteilhafter Weise wieder aufgehoben werden, indem sie über mindestens einen zusätzlichen Spiegel parallel zu einem der von dem rotierenden Retroreflektor kommenden Teilstrahlen in den rotierenden Retroreflektor gelenkt und erst nach dem Austritt aus diesem zu dem Detektor bzw. Laserdetektor geführt werden, wobei die Anzahl der zusätzlichen Spiegel so gewählt ist, dass die Summe der Reflexionen jedes Teilstrahls bzw. Laser-Teilstrahls auf dem Weg von dem Retroreflektor über die gegebenenfalls vorhandenen Umlenkspiegel, den Strahlteiler und den mindestens einen zusätzlichen Spiegel ungerade ist. Wie oben bereits erwähnt, beschreiben die in den rotierenden Retro- reflektor fallenden Teilstrahlen beim Austritt aus dem Retro- reflektor eine elliptische Rotationsbewegung, wobei die Weite der Ellipse von dem Einfallswinkel nicht aber von dem Einfallsort abhängig ist. Wenn also die in den Retroreflektor zurückgeführten vereinigten Teilstrahlen bzw. Laser-Teilstrahlen parallel zu den von dem rotierenden Retroreflektor kommenden Teilstrahlen sind, mit diesen gleichsinnig rotieren und die gleiche Weite der Rotationsellipse aufweisen, werden sie von dem rotierenden Retroreflektor in einen nichtrotierenden Lichtstrahl bzw. Laserstrahl vereinigt, der dann ohne Fokussieroptik von dem Detektor bzw. Laserdetektor erfasst werden kann. Damit die in den Retroreflektor zurückgeführten vereinigten Teilstrahlen bzw. Laser-Teilstrahlen gleichsinnig mit den von dem rotierenden Retroreflektor kommenden Teilstrahlen rotieren, muss die Summe der Reflexionen jedes Teilstrahls bzw. Laser-Teilstrahls auf dem Weg von dem Retro-

reflektor über die gegebenenfalls vorhandenen Umlenkspiegel, den Strahlteiler und den mindestens einen zusätzlichen Spiegel ungerade sein.

Von den die vereinigten Teilstrahlen bzw. Laser-Teilstrahlen in den rotierenden Retroreflektor lenkenden zusätzlichen Spiegeln liegt einer im Strahlungsweg zwischen dem Strahlteiler und der Strahlungsquelle bzw. dem Detektor, weswegen der betreffende zusätzliche Spiegel als Strahlteiler ausgebildet sein muss. Alternativ kann vorgesehen werden, dass die Gerade, bezüglich derer die beiden Teilstrahlen spiegelsymmetrisch unter jeweils gleichem Winkel in den rotierenden Retroreflektor geführt werden, gegenüber der Rotationsachse des Retroreflektors senkrecht zu der von den Teilstrahlen aufgespannten Ebene versetzt ist. Dadurch wird der Strahlenverlauf in dem Interferometer in zwei Teilverläufe unterteilt, die in zwei unterschiedlichen Ebenen liegen. Die von dem Strahlteiler kommenden vereinigten Teilstrahlen bzw. Laser-Teilstrahlen sind dann beispielsweise gegenüber dem Lichtstrahl von der Strahlungsquelle zu dem Strahlteiler räumlich getrennt, so dass der die vereinigten Teilstrahlen bzw. Laser-Teilstrahlen in den rotierenden Retroreflektor lenkende zusätzliche Spiegel außerhalb des Lichtstrahl von der Strahlungsquelle zu dem Strahlteiler liegen kann und daher für diesen nicht mehr transparent sein muss.

Die räumliche Trennung der in das Interferometer ein- und aus diesem auslaufenden Strahlen kann statt in zwei Ebenen auch durch Strahlversatz in einer Ebene erreicht werden, wobei der Lichtstrahl und der Referenz-Laserstrahl innerhalb der Ebene an verschiedenen Stellen auf den Strahlteiler treffen.

Die Spiegel und/oder der Strahlteiler des erfindungsgemäßen Interferometers können in an sich bekannter Weise jeweils von Prismenflächen eines oder mehrerer Prismenkörper gebildet werden, wobei der Strahlteiler vorzugsweise von aneinander anliegenden Prismenflächen zweier Prismenkörper gebildet wird. Diejenigen Prismenflächen, durch die Strahlen in den Prismenkörper ein- oder austreten, sind dabei vorzugsweise

senkrecht zu den betreffenden Strahlen ausgerichtet, so dass Strahlungsbrechungen vermieden und Dispersionseffekte reduziert werden. Als Retroreflektoren kommen Tripelspiegel, als Vollprismen ausgebildete Kubusecken, Katzenaugen in Spiegel- oder Linsenausführung sowie Dachkantspiegel oder -prismen infrage .

Um aufgrund von Verkippungen der Umlenkspiegel Winkelfehler im Verlauf der Teilstrahlen zu vermeiden, sind die Umlenk- Spiegel in den Teilstrahlenverläufen jeweils senkrecht in der Weise senkrecht zueinander angeordnet, dass im Verlauf des einen Teilstrahls ein 2-Spiegel-Reflektor mit zwei rechtwinklig zueinander ausgerichteten Umlenkspiegeln und im Verlauf des anderen Teilstrahls ein planer Umlenkspiegel angeordnet ist, oder dass im Verlauf des einen Teilstrahls ein Retro- reflektor mit drei rechtwinklig zueinander ausgerichteten Umlenkspiegeln und im Verlauf des anderen Teilstrahls ein 2- Spiegel-Reflektor mit zwei rechtwinklig zueinander ausgerichteten Umlenkspiegeln angeordnet ist.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Michelson-Interferometers erläutert; dabei zeigen im Einzelnen :

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Michelson-Interferometers mit einem rotierenden Retroreflektor und einem Strahlteiler, der einen Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen aufteilt und diese nach

Durchlaufen des Interferometers wieder vereinigt,

Figur 2 ein Beispiel für die Unempfindlichkeit der vereinigten Teilstrahlen in Bezug auf Verkippungen des Strahlteilers,

Figur 3 ein Beispiel für die Anordnung von Lichtstrahl und Referenz-Laserstrahl bei Ein-

leitung in das Interferometer und nach Durchlaufen des Interferometers,

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zusätzlichen Spiegeln, die die vereinigten Teilstrahlen nochmals zurück in den Retro- reflektor leiten,

Figur 5 das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 in Draufsicht und Seitenansicht, wobei der der Strahlenverlauf in dem Interferometer in zwei Teilverläufe unterteilt ist, die in unterschiedlichen Ebenen liegen,

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der Strahlenverlauf in dem Interferometer in zwei Teilverläufe unterteilt, die innerhalb einer Ebene gegeneinander versetzt sind,

Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit sich kreuzenden Strahlenverläufen,

Figuren 8 bis 12 unterschiedliche Ausführungsbeispiele mit Prismenkörpern zur Realisierung von Spiegeln und/oder des Strahlteilers oder zur Verkürzung optischer Weglängen,

Figuren 13 und 14 unterschiedliche Ausführungsbeispiele mit rechtwinklig zueinander angeordneten Umlenkspiegeln, und

Figur 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit ortsfesten Retroreflektoren,

Figur 1 zeigt ein Michelson-Interferometer mit einer Strahlungsquelle 1, von der aus ein Lichtstrahl 2 unter einem vorgegebenen Winkel auf einen Strahlteiler 3 fällt. Der Strahlteiler 3 teilt den Lichtstrahl 2 in zwei amplitudengleiche

Teilstrahlen 4, 5 auf, wobei der an dem Strahlteiler 3 reflektierte Teilstrahl 4 über zwei Umlenkspiegel 6, 7 und der von dem Strahlteiler 3 durchgelassene Teilstrahl 5 über einen Umlenkspiegel 8 in einen Retroreflektor 9 gelangt. Der Retro- reflektor 9 rotiert exzentrisch um eine gegenüber dem Tripel- punkt des Retroreflektors 9 seitlich versetzte Rotationsachse 10. Die beiden Teilstrahlen 4 und 5 werden von den Umlenkspiegeln 6, 7, 8 spiegelsymmetrisch zur Rotationsachse 10 bzw. einer dazu parallelen Geraden 10' unter jeweils gleichem Einfallswinkel α in den rotierenden Retroreflektor 9 eingeleitet. Die Umlenkspiegel 6, 7, 8 sind ferner derart angeordnet, dass die optischen Weglängen der Teilstrahlen 4, 5 von dem Strahlteiler 3 zu dem Retroreflektor 9 gleich sind. Der Retroreflektor 9 reflektiert die Teilstrahlen 4, 5 unter jeweils demselben Winkel α, aber mit einem Parallelversatz, so dass die aus dem rotierenden Retroreflektor 9 austretenden Teilstrahlen 4', 5' jeweils eine elliptische Rotationsbewegung beschreiben. Die Weite der Ellipse der Rotationsbewegung ist von dem Winkel α, nicht aber von dem Einfallsort, abhän- gig. Die von dem Retroreflektor 9 kommenden rotierenden Teilstrahlen 4', 5' werden über dieselben Umlenkspiegel 6, 7, 8 wie die Teilstrahlen 4, 5 zu dem Strahlteiler 3 zurückgeführt. Die von dem Strahlteiler 3 vereinigten Teilstrahlen 11 gelangen auf der von der Strahlungsquelle 1 abgewandten Seite zu einer Fokussieroptik 12 in Form eines Fokussierspiegels, der die vereinigten Teilstrahlen 11 auf einen Detektor 13 fokussiert .

Die exzentrische Drehbewegung des Retroreflektors 9 führt zu einer gegensinnigen änderung der optischen Weglängen der beiden Teilstrahlen 4 4' und 5, 5' von dem Strahlteiler 3 zu dem Retroreflektors 9 und zurück, so dass bei der Vereinigung der Teilstrahlen 4 4' und 5, 5' in dem Strahlteiler 3 ein Inter- ferogramm entsteht, welches die Fourier-Transformierte des von der Strahlungsquelle 1 kommenden Lichtstrahls 2 darstellt. Das gezeigte Michelson-Interferometer ist daher für die Fourier-Transform- (FT-) Spektroskopie verwendbar.

Spiegelsymmetrisch zu dem Strahlteiler 3 ist hinter der Fokussieroptik 12 ein Laser 14 angeordnet, der durch eine öffnung 15 in der Fokussieroptik 12 einen Referenz-Laserstrahl 16 auf den Strahlteiler 3 richtet. Der Referenz- Laserstrahl 16 wird derselben Weise wie der Lichtstrahl 2, aber in Bezug auf den Strahlteiler 3 gespiegelt, in Laser- Teilstrahlen 17, 18 aufgeteilt, die parallel oder zumindest annähernd deckungsgleich mit den Teilstrahlen 4, 5 verlaufen. Nach Reflexion in dem Retroreflektor 9 werden die jetzt rotierenden Laser-Teilstrahlen 17', 18' wieder zu dem Strahlteiler 3 geführt und dort vereinigt. Die vereinigten Laser- Teilstrahlen 19 gelangen von dem Strahlteiler 3 auf der von der Strahlungsquelle 1 abgewandten Seite zu einer weiteren Fokussieroptik 20 in Form eines Fokussierspiegels, der die vereinigten Laser-Teilstrahlen 19 auf einen Laserdetektor 21 fokussiert. Die weitere Fokussieroptik 20 enthält ebenfalls eine öffnung 22 durch die hindurch die Strahlungsquelle 1 den Lichtstrahl 2 auf den Strahlteiler 3 richtet.

Um die von dem Retroreflektor 9 kommenden rotierenden Teilstrahlen 4', 5' bzw. Laser-Teilstrahlen 17', 18' in dem Strahlteiler 3 exakt zur Deckung zu bringen und einen hohen Modulationsgrad zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Teilstrahlen 4', 5' (Laser-Teilstrahlen 17', 18') bei ihrer Vereinigung gleichsinnig rotieren. Dies wird dadurch erreicht, dass die von dem rotierenden Retroreflektor 9 kommenden Teilstrahlen 4', 5' (Laser-Teilstrahlen 17', 18') bis zu ihrer Vereinigung jeweils dieselbe Anzahl von Reflexionen erfahren. Da bezogen auf den Detektor 13 nur der Teilstrahl 5' (bezogen auf den Laserdetektor 21 nur der Laser-Teilstrahl 18') an dem Strahlteiler 3 reflektiert wird, während der jeweils andere Teilstrahl 4' (Laser-Teilstrahl 17') durch den Strahlteiler 3 hindurch tritt, ist die Anzahl der im Verlauf des Teilstrahls 4' (Laser-Teilstrahls 18') angeordneten Um- lenkspiegel 6, 7 um eine ungerade Zahl größer oder keiner, hier um Eins größer, als in dem entsprechenden Verlauf des anderen Teilstrahls 5' (Laser-Teilstrahls 17') .

Anstelle der gezeigten Fokussierspiegel 12, 20 kommen auch andere Fokussieroptiken, wie z.B. Linsen, infrage.

Da die Teilstrahlen 4', 5' bzw. Laser-Teilstrahlen 17', 18' auf beiden Seiten des Strahlteilers 3 jeweils mit halber

Amplitude vereinigt werden können der Detektor 13 und der

Laserdetektor 21 vertauscht werden. In Figur 1 verlaufen dann die vereinigten Teilstrahlen 11' anstelle der vereinigten

Laser-Teilstrahlen 19 zu dem Detektor 13', der an der Stelle des Laserdetektors 21 angeordnet ist, und umgekehrt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Interferome- ters besteht auch darin, dass mögliche Verkippungen sowohl der Umlenkspiegel 6, 7, 8 als auch des Strahlteilers 3 keine Auswirkung auf die von dem Strahlteiler 3 vereinigten Teilstrahlen 11, 11' bzw. Laser-Teilstrahlen 19, 19' haben. Da die in den rotierenden Retroreflektor 9 einfallenden Strahlen von diesem in der gleichen Richtung zurückreflektiert werden, werden Winkelfehler, die die Strahlen auf ihrem Weg zu dem Retroreflektor 9 an den Umlenkspiegeln 6, 7, 8 erfahren, beim Rücklauf der Strahlen von dem Retroreflektor 9 zu dem Strahlteiler 3 wieder aufgehoben. Im Falle eines Winkelfehlers des Strahlteilers 3 würden, wie Figur 2 zeigt, die vereinigten Teilstrahlen 11' ihre Richtung beibehalten, während die ver- einigten Teilstrahlen 11 gemeinsam den doppelten Winkelfehler erfahren würden, der Deckungsgrad der vereinigten Teilstrahlen 11, 11' bleibt von dem Winkelfehler des Strahlteilers 3 unbeeinflusst .

Der Lichtstrahl 2 und der Referenz-Laserstrahl 16 können, wie in Figur 1 gezeigt, auf jeweils unterschiedlichen Seiten des Strahlteilers 3 in das Interferometer eingeleitet werden. Sie können aber auch alternativ auf einer Seite des Strahlteilers 3 in das Interferometer eingeleitet werden, wobei beide Strahlen 2 und 16 nichtüberlappend und somit räumlich voneinander getrennt sind oder wobei der Laserstrahl 16 über einen Strahlteiler in den Strahlengang des Lichtstrahls 2 eingekoppelt und nach Durchlaufen des Interferometers über einen weiteren Strahlteiler wieder ausgekoppelt wird. Der

Lichtstrahl 2 wird vorzugsweise so geführt, dass er im Wesentlichen in das Zentrum des rotierenden Retroreflektors 9 trifft und auch die anderen optischen Komponenten (Umlenkspiegel 6, 7, 8 und Strahlteiler 3) im jeweiligen Zentrum passiert, so dass die Apertur der optischen Komponenten vollständig ausgenutzt wird.

Figur 3 zeigt für diesen Fall den Lichtstrahl 2 und den Referenz-Laserstrahl 16, der seitlich von dem Lichtstrahl 2 mit diesem nicht überlappend in das Interferometer eingekoppelt wird. Durch die dezentrale Position des Laserstrahls wird die Umlenkung in dem kritischen Mittelpunkt des Retroreflektors 9 vermieden. Wie Figur 3 ferner zeigt, erfahren die nach Durchlaufen des Interferometers vereinigten Teil- strahlen 11, 11' bzw. Laser-Teilstrahlen 19, 19' aufgrund des rotierenden Retroreflektors 9 eine Rotationsbewegung entlang der gestrichelten Linien. Mittels eines Parabolspiegels ähnlich der in Figur 1 gezeigten Fokussieroptiken 12, 20 können die rotierenden Strahlen 11' und 19 (oder 11 und 19') voneinander getrennt auf separate Detektoren fokussiert werden .

Das in Figur 4 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Michelson-Interferometers unterscheidet sich von dem nach Figur 1 dadurch, dass die vereinigten rotierenden Teilstrahlen 11 über einen zusätzlichen Spiegel 23 parallel zu dem Teilstrahl 5, 5' in den rotierenden Retroreflektor 9 geleitet werden. Weiterhin werden die vereinigten rotierenden Laser-Teilstrahlen 19 über zwei weitere zusätzliche Spiegel 24, 25 parallel zu dem Laser-Teilstrahl 18, 18' in den rotierenden Retroreflektor 9 geleitet. Die Anzahl der zusätzlichen Spiegel 23 (bzw. 24, 25) ist dabei so gewählt, dass die Summe der Reflexionen jedes Teilstrahls bzw. Laser-Teilstrahls auf dem Weg von dem Retroreflektor 9 über den (die) Umlenkspiegel 8 (6, 7) den Strahlteiler 3 und den (die) zusätzlichen Spiegel 23 (24,25) ungerade ist. Dies führt dazu, dass die in den Retroreflektor 9 über den (die) zusätzlichen Spiegel 23 (24, 25) zurückgeführten vereinigten Teilstrahlen 11 (Laser-Teilstrahlen 19) gleichsinnig mit den von dem rotierenden Retro-

reflektor 9 kommenden Teilstrahlen 5' (Laser-Teilstrahlen 18') rotieren. Wie bereits erwähnt, beschreiben die in den rotierenden Retroreflektor 9 fallenden Teilstrahlen 4, 5, bzw. Laser-Teilstrahlen 17, 18 beim Austritt aus dem Retro- reflektor 9 eine elliptische Rotationsbewegung, wobei die Weite der Ellipse von dem Einfallswinkel α nicht aber von dem Einfallsort abhängig ist. Wenn also die in den Retroreflektor 9 zurückgeführten vereinigten Teilstrahlen 11 bzw. Laser- Teilstrahlen 19 parallel zu den von dem rotierenden Retro- reflektor 9 kommenden Teilstrahlen 5' bzw. Laser-Teilstrahlen 18' sind, mit diesen gleichsinnig rotieren und die gleiche Weite der Rotationsellipse aufweisen, werden sie von dem rotierenden Retroreflektor 9 in einen nichtrotierenden Lichtstrahl 26 bzw. Laserstrahl 27 vereinigt, der dann einfacher auf den jeweiligen Detektor bzw. Laserdetektor (hier nicht gezeigt) fokussiert werden kann, als im Falle eines rotierenden Strahls.

Da die zusätzlichen Spiegel 23 und 24 im Strahlungsweg des Referenz-Laserstrahls 16 bzw. des Lichtstrahls 2 liegen, müssen sie als Strahlteiler ausgebildet sein.

Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Interferometers in Draufsicht (oben) und Seitenansicht (un- ten) , wobei der der Strahlenverlauf in dem Interferometer in zwei Teilverläufe unterteilt ist, die in unterschiedlichen Ebenen liegen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Gerade 10', bezüglich derer die beiden Teilstrahlen 4, 5 spiegelsymmetrisch unter jeweils gleichem Winkel α in den Retro- reflektor 9 geführt werden, gegenüber der Rotationsachse 10 des Retroreflektors 9 senkrecht zu der von den Teilstrahlen 4, 5 aufgespannten Ebene versetzt ist. Die von dem Strahlteiler 3 kommenden vereinigten Teilstrahlen 11 bzw. Laser-Teilstrahlen 19 sind dann gegenüber dem Lichtstrahl 2 und dem Referenz-Laserstrahl 16 räumlich getrennt, so dass die zusätzlichen Spiegel 23 und 24 außerhalb des Lichtstrahls 2 bzw. Referenz-Laserstrahls 16 liegen können und daher für diese nicht mehr transparent sein müssen. Bezogen auf Figur 1 bedeutet dies, dass die Fokussieroptiken 12, 20 keine öffnun-

gen 15, 22 benötigen, sondern in einer anderen Ebene als die des Lichtstrahls 2 und des Referenz-Laserstrahls 16 angeordnet sein können.

Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsvariante verlaufen der Lichtstrahl (2) und der Referenz-Laserstrahl (16) im Unterschied zu dem Beispiel nach Figur 5 in einer gemeinsamen Ebene und treffen an verschiedenen Stellen auf den Strahlteiler (3), so dass dadurch eine räumliche Trennung der in das Interferometer einlaufenden Strahlen 2, 16 und aus diesem auslaufenden Strahlen 11, 19 erreicht wird.

Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zur Vermeidung zu großer Einfallswinkel an den Umlenkspiegeln 6 und 7 der Strahlengang zwischen dem Strahlteiler 3 und dem Retroreflek- tor 9 über die Umlenkspiegel 6, 7 über Kreuz geführt ist.

Bei dem in Figur 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Strahlteiler 3 und der Umlenkspiegel 6 von Prismenflächen eines Prismenkörpers 28 gebildet. Mit Ausnahme des Strahlteilers 3 sind diejenigen Prismenflächen, durch die Strahlen in den Prismenkörper 28 ein- oder austreten, senkrecht zu den betreffenden Strahlen ausgerichtet, so dass Strahlungsbrechungen vermieden und Dispersionseffekte reduziert werden.

Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Strahlteiler 3 und die Umlenkspiegel 6 und 7 jeweils von Prismenflächen eines Prismenkörpers 29 gebildet sind und zur Verringerung der Baugröße des Interferometers der Strahlengang teilweise über Kreuz verläuft.

Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das im Unterschied zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen nur einen einzigen Umlenkspiegel 30 aufweist. Außerdem ist im Strahlenweg des kürzeren der beiden Teilstrahlen von dem Strahlteiler 3 zu dem Retroreflektor 9 ein Element aus einem optisch dichteren Medium, hier ein Glaskörper 31 vorgegebener Länge, eingefügt, um so den optischen Weg des betreffenden Teilstrahls zu ver-

längern und an den des anderen, über den Umlenkspiegel 30 geführten Teilstrahls anzupassen.

Das in Figur 11 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Figur 10 dadurch, dass der Glaskörper 32 als Prismenkörper ausgebildet ist und eine seiner Prismenflächen den Strahlteiler 3 bildet. Zur Reduzierung von Dispersionseffekten ist der Prismenkörper 32 derart ausgebildet, dass der von dem Retroreflektor 9 kommende Strahl beim Ein- tritt in den Prismenkörper 32 dieselbe Brechung erfährt wie bei seinem Austritt aus dem Prismenkörper 32 an der den Strahlteiler 3 bildenden Prismenfläche.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 12 ist zur Reduzierung des Dispersionsproblems ein zusätzlicher Prismenkörper 33 vorhanden, der an dem Prismenkörper 32 anliegt, wobei die aneinander anliegenden Prismenflächen beider Prismenkörper 32 und 33 den Strahlteiler 3 bilden. Alle Prismenflächen, durch die Strahlen in die Prismenkörper 32, 33 ein- oder austreten, sind senkrecht zu den betreffenden Strahlen ausgerichtet.

Das in Figur 13 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Figur 7 dadurch, dass die Umlenkspiegel 6 und 7 im Verlauf des Teilstrahls 4 rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind dabei einen 2-Spiegel-Reflektor 36 bilden, dessen Verkippen um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse zu keinem Winkelfehler im Verlauf des Teilstrahls 4 führt. Erst ein Kippen des 2-Spiegel-Reflektors 36 um eine in der Zeichenebene liegende Achse führt zu einem Winkel- fehler.

Um die Winkelfehler für beide Teilstrahlen 4 und 5 zu minimieren, sind entsprechend dem in Figur 14 gezeigten Ausführungsbeispiel im Verlauf des Teilstrahls 4 drei in Form eines Retroreflektors 37 rechtwinklig zueinander ausgerichtete Umlenkspiegel 38, 39, 40 angeordnet, während im Verlauf des anderen Teilstrahls 5 ein 2-Spiegel-Reflektor 41 mit zwei rechtwinklig zueinander ausgerichteten Umlenkspiegel 42 und 43 angeordnet ist.

Schließlich zeigt Figur 15 ein Ausführungsbeispiel, bei dem im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, insbesondere nach Figur 1, der rotierende Retroreflektor 9 die in ihn geführten Teilstrahlen 4, 5 nicht unmittelbar sondern nach vorheriger Reflexion an zwei ortsfesten Retro- reflektoren 34, 35 in Richtung zu dem Strahlteiler 3 zurück reflektiert. Durch Verschieben eines der beiden ortsfesten Retroreflektoren 34, 35 kann die optische Weglänge des be- treffenden Teilstrahl variiert werden, um so in dem Inter- ferometer für beide Teilstrahlen gleiche Weglängen einstellen zu können.