[发明专利]光延迟线、实现该线的低相干干涉仪、实现该干涉仪的装置和测量方法

说明书

一种用于在干涉仪中使用的光延迟线(LR)，包括旋转多边形(29)。该多边形(29)布置成调制来自被称为测量光束的同一光束并穿过所述多边形(29)分别导向所述第一和第二反射器(21、22)的第一和第二光束(Li1、Li2)的相应光路，以便通过所述第一和第二光束(Li1、Li2)的光路之间的差产生光学延迟。在集成低干涉干涉仪的光学测量装置中的使用。

技术领域

本发明涉及光延迟线。本发明还涉及实现该线的低相干干涉仪，以及实现该干涉仪的装置和测量方法。

本发明的领域尤其是测量在微米或纳米尺寸中的层的厚度和相对距离的领域。

背景技术

特别是在时域中实现的低相干干涉仪需要使用能够在与期望测量范围相对应的光束之间引入步长的延迟或差异的光延迟线。延迟线可以扫描测量范围的频率与干涉仪的测量频率相对应。该采集频率也构成了时域中低相干干涉仪的显着限制。

在现有的线的技术中，已知文献FR2817039公开了一种实现振幅分割干涉仪的光学测量装置。特别地，该文献公开了一种基于旋转平行面多边形的延迟线，该延迟线使得可以沿着横穿多边形的光束从一侧到另一侧调制光路。旋转装置的使用使得可以在高速下产生几毫米的步长差异。然而，该装置的缺点在于，光路根据多边形的旋转而强烈地非线性地变化，这需要以非常大的带宽进行检测以在整个测量范围内检测干涉图。该装置的另一个缺点是多边形中的光路很大，如果多边形的材料是色散的，这会降低测量的质量。

本发明的目的在于提供一种光延迟线装置，该装置使得可以在时域中用于低相干干涉仪。

本发明的目的还在于提供一种使得可以在高频下引入厘米光路变化的光延迟线装置。

本发明的目的还在于提供一种使得可以以基本恒定的速度引入光路变化的光延迟线装置。

本发明的目的还在于提供一种使得可以最小化所引入的光学色散的光延迟线装置。

发明内容

该目的通过在干涉仪中使用的光延迟线来实现，其包括旋转多边形以及第一和第二反射器。

根据本发明，该多边形布置成调制来自被称为测量光束的同一光束并分别穿过多边形导向第一和第二反射器的第一和第二光束的相应光路，以便通过该第一和第二光束的光路之间的差产生光学延迟。

根据本发明的光延迟线还有利地包括光束调节元件和被称为解码分离器元件的分离器元件，以将测量光束分离成分别在相同或不同的多边形的面上分别沿着第一入射角和第二入射角入射的第一和第二光束，使得该第一和第二光束通过分别在在多边形的两个平行面上发生两次折射而分别到达第一和第二反射器并且被反射然后通过多边形导向至解码分离器元件，该第一和第二光束被布置成使得第一和第二入射角不同。

第一和第二光束优选地被布置成使得第一和第二入射角在多边形的旋转的至少一部分期间在相反方向上变化。

第一和第二光束例如被布置成使得当第一或第二入射角中的一个在最小值或零值与最大值之间变化时，所述第一或第二入射角中的另一个在该最大值与该最小值或零值之间变化。

在根据本发明的延迟线的具体实施方式中，第一和第二光束被布置成沿着穿过多边形的旋转中心的轴线在所述多边形上入射。

多边形可以是具有平行面的多边形。多边形可以包括例如四个、六个或八个面。

多边形例如可以由以下材料中的一种制成：折射率大于1.4的材料、折射率大于2的材料、玻璃、硅(其在红外线中具有约为3.6的折射率)。应注意的是，折射率越高，光路差或由给定尺寸的多边形引入的延迟就越大。

第一和第二光束可以有利地通过以下装置中的至少一种导向多边形：光纤、带有平面波导的集成光学电路、自由传播。