Die Erfindung betrifft einen Interferometerkopf mit einem starren Tragkörper, mit dem ein S rah Ltei l er zur räum¬ lichen Aufteilung von Laserlicht in einen Meßstrahl und einen Referenzstrahl und wenigstens eine Rekombinations¬ einrichtung starr verbunden sind, an der jeweils ein über eine im Interferometerkopf verlaufende Referenz¬ strecke geführter Referenzst rah L und ein über einen beweglichen Meßspiegel oder eine reflektierende Meß- fläche geführter Meßstrahl bzw. Meßstrahlanteil unter Bildung mindestens eines optischen Interferenzsignales interferi eren .

Es sind bereits Interferometeranordnungen bekannt, bei denen Laserlicht über flexible Lichtleitfasern einem mit einem Gehäuse versehenen Interferometerkopf zuge¬ führt wird, indem die wesentlichen optischen Komponenten des Interferometers angeordnet sind. Zu diesen optischen Komponenten zählt insbesondere ein St rah 11ei ler, der das von der außerhalb des Interferometerkopfes liegenden Lichtquelle stammende Laserlicht in einen Meßstrahl und einen Referenzstrahl aufteilt. Während der Referenz¬ strahl eine fixe Referenzstrecke durchläuft, wird der Meßstrahl über einen beweglichen Meßspiegel geführt. An einer Rekombinationseinr chtung, die baulich mit dem Strahlteiler zusammenfallen kann, werden Meß- und Referenzstrahlen überlagert und bilden dabei ein optisches Interferenzsignal. Dieses Interferenzsignal bzw. mehrere derartige Interferenzsignale werden über flexible Lichtle tfasern an eine außerhalb des Interferσmeterkop s angeordnete photoelektrische Detektoreinrichtung geleitet, die diese optischen Interferenzsignale aus dem Interferometerkopf erfaßt und auswertet. Eine derartige Interferometeranordnung ist beispielsweise aus der US-PS 4,153,370 bekannt. Bei der bekannten Einrichtung tritt das Licht aus der

Lichtzufuhr-Lichtleitfaser in den geschlossenen Innen¬ raum des Interferometerkopfes aus, von wo es auf einen diskret aufgebauten Strah ltei lerwürfel fällt. Der an einem Taststift befestigte Meßspiegel ist im Inneren des Interferometerkopf-Gehäuses angeordnet. Sowohl die vom Referenzst rah L durchlaufene Referenzstrecke als auch die vom Meßstrahl durchlaufene Meßstrecke liegen innerhalb des Interferometerkopfs und verlaufen durch das im Interferometerkopf vorhandene gasförmige Medium, über dessen Druck der Taststift samt Meßspiegel aus- und einfahrbar ist. Nachteil g wirkt sich zunächst aus, daß die im Inneren des Interferometerkopfs absichtlich her¬ vorgerufenen Druckschwankungen auch die Brechzahl und damit die relevante Wellenlänge auf der Meßstrecke ver- ändern. Mit der Veränderung dieser im Gasmedium vorhan¬ denen Wellenlänge, in deren Einheiten ja das interfero- metrische Meßergebn s vorliegt, ergeben sich beträchtliche Meßfehler. Außerdem ist der Verschiebeweg des Meßspiegels, der innerhalb des Interferometerkopf-Gehäuses angeordnet ist, in der Praxis beschränkt, sodaß nur geringe Ver¬ schiebewege oder Entfernungen meßbar sind.. Schließlich ergeben sich durch die unko 11 i i erte Lichtführung inner¬ halb des Interferometerkopf-Gehäuses Nachweisprobleme, da die in die notwendigerweise dünnen Ausgangs l i cht Lei t- fasern eingekoppelte Li cht lei stung sehr gering ist.

Bei Verwendung dickerer Ausgangslichtleitfasern wäre umge¬ kehrt keine genaue Erfassung des transversalen räumlichen Interferenzmusters möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Interferometerkopf der eingangs genannten Gattung für eine insbesondere zur Entfernungs- bzw. Verschi ebewegbestimmung geeignete Interferometeranordnung zu schaffen, be der Licht aus einer außerhalb des Interferometerkopfs angeordneten Laserlichtquelle in den Interferometerkopf gelangt, be der außerhalb des Interferometerkopfes eine photoelektri-

sehe Detektoreinrichtung zur Erfassung und Auswertung von wenigstens einem optischen Interferenzsignal aus dem Interf rometerkopf vorgesehen ist, und mit der auch die präzise Erfassung großer Entfernungen bzw. Verschiebe¬ wege (im Meterbereich und darüber) möglich ist, wobei der Interferometerkopf insbesondere gegen mechanische Einwirkungen unempfindlich sein soll.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Interferometerkopf eine mit dem Tragkörper des Inter- ferometerkopfes in Verbindung stehende Auskoppe 11 i nse zum Auskoppeln des im Interferometerkopf in mindestens einem Lichtwellenleiter geführten Meßstrahles auf eine außerhalb des Interferometerkopfes liegende Meßstrecke aufweist, daß der Interferometerkopf weiters mindestens eine mit dem Tragkörper n Verbindung stehende Ein¬ koppellinse zum Einkoppeln des nach Reflexion an einem außerhalb des Interferometerkopfes angeordneten Meßspiegel oder an einer reflektierenden Fläche von der Meßstrecke zurückke renden Meßstrahles bzw. Meß- Strahlanteils in jeweils einen Lichtwellenleiter auf¬ weist, und daß zur Führung von Referenzst rah l (en) und der im Interferometer opf verlaufenden Teile des Meßstrahles Lichtwellenleiter vorgesehen sind, die mit dem Tragkörper des Inter¬ ferometerkopfes starr n Verbindung stehen.

Beim erfindungsgemäßen Interferometerkopf liegt der Meßspiegel und damit ein Großteil der Meßstrecke außerhalb des Interferometerkopfs . Dadurch lassen sich mit einem kompakten, leicht handzuhabenden Inter¬ ferometerkopf auch große Entfernungen bzw. Verschiebewege präzise erfassen. Durch die räumliche Trennung des Interferometerkopfs von der Lichtquelle und der photoelektrischen Auswe rtscha ltung erzielt man zunächst

den bekannten Vorteil einer thermischen Entkopplung, wobei der Interferometerkopf selbst keine aktiven photoelektrischen oder elektrooptischen Bauelemente zu enthalten braucht. Da rüber hi naus braucht der erfindungs¬ gemäße Interferometerkopf keine mechanisch bewegten Teile zu enthalten, womit die einmal festgelegte relative Justierung der optischen Komponenten im Interferometerkopf auch beim Hantieren mit dem Interferometerkopf sicher erhalten bleibt. Beim erfindungsgemäßen Interferometerkopf reduz ert sich die Justierung für den Anwender im wesentlichen darauf, den Interferometerkopf und den Meßspiegel od.dgl. so anzuordnen, daß der vom Interferometerkopf auf die Meßstrecke gesandte Meßstrahl über die Einkoppellinse(n) ieder in den Interferometerkopf (bzw. darin angeordnete Lichtwellenleiter) eintritt. Insbesondere bei Verwendung eines gegen Verkippungen im wesentlichen invarianten Retroreflektors (Tripel-Spt-egels) läßt sich dies einfach realisieren.

Die Lichtführung in Li chtwe l len lei tern und die Aus- kopplung des Meßstrahles auf eine freie Meßstrecke sind zwar an sich bekannt (beispielsweise DE-OS 32 38 139). Dabei wurde aber bisher dem Umstand zu wenig Rechnung getragen, daß bei der Führung des bzw. der Referenz¬ strahlen und Teilen des Meßstrahles in Lichtwellen¬ leitern (beispielsweise optisch integrierte Wellen¬ leiterbahnen oder flexible Lichtleitfasern) mechanische E nwirkungen auf diese Lichtwellenle ter zu einer Veränderung des Interferenzsignales führen. Bei flexiblen Lichtleitfasern reicht beispielsweise bereits eine geringe Lageänderung aus, um das Interferenzsignal in unerwünschter Weise zu verändern. Während die Eigenschaft der Lichtwellenleiter, insbesondere von flexiblen Licht¬ leitfasern, auf äußere Einflüsse (Druck, Temperatur, aber auch einfache Lageänderungen) zu reagieren in i nterferomet ri sehen Sensoreinr chtungen häufig ausge-

nutzt wird, ist dies bei Interferometern zur Verschiebe¬ weg- bzw. Entfernungsbesti mung gerade nicht erwünscht. Beim erfindungsgemäßen Interferometerkopf sind daher neben Strahlteiler und Rekombinationsein ichtung auch die Lichtwellenleiter zumindest in jenem Bereich, wo

Referenz- und Meßstrahlen im Intferferometerkopf räumlich getrennt verlaufen (dort gehen nämlich relative Ver¬ änderungen der Lichtwellenleiter und der damit verbunde¬ nen Li chtführungsei genschaf en direkt in das Meßergebnis ein), starr mit einem Tragkörper des Interferometer¬ kopfes verbunden. Der Tragkörper des Interferometer¬ kopfes kann auch mehrere fest miteinander verbundene Teile aufweisen, an denen die einzelnen optischen Komponenten fixiert sind. Wesentlich ist, daß die räumliche Lage von Strahlteiler und Rekombinations¬ einrichtung, der die Meß- und Referenzstrahlen im Interferometerkopf führenden Lichtwellenleiter und der Ein- und Auskoppelli.nsen des betriebsbereiten Inter- ferometerkop s zueinander εαbusS festliegt, sodaß bei den in der Praxis auftretenden mechanischen Einwirkungen keine Lageänderungen der genannten fixierten optischen Komponenten, insbesondere der Lichtwellenleiter, und dam t keine störenden Veränderungen des Interferenz¬ signales auftreten.

Wie bereits erwähnt, läßt sich der erfindungsgemäße Inter erometerkopf als vollkommen passive Einheit realisieren, die weder im Betrieb mechanisch bewegte Bauteile noch aktive oder passive elektronische Komponenten zu enthalten braucht. Der erfindungsgemäße Inter erometerkopf kann als kompakte Baueinheit realisiert werden, die zur Verbindung mit der "Außenwelt" günstigerweise nur folgendes aufweist:

Einen Eingang, über den Laserlicht aus einer Laserlicht¬ quelle dem Interferometerkopf zugeführt wird; einen oder mehrere Ausgänge, über die der Interferometerkopf

optische Interferenzsignale abgibt; und schließlich die Aus- und Ei nkoppe l li nsen zur Auskopplung des Meßstrahles auf die Meßstrecke bzw. Einkopplung desselben in den Interferometerkopf.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Interferometerkopfs besteht darin, daß von dem als Wellenleiterkoppler ausgebildeten Strahlteiler bis zum Brennpunktsbere ch der Auskoppe 11 inse ein durch¬ gehender Lichtwellenleiter bzw. mehrere hintereinander angeordnete, insgesamt durchgehende Lichtwellenleiter führt bzw. führen und daß vom Brennpunktsbereich jeder Einkoppellinse zu jeweils einer als Wellenleiterkoppler ausgebildeten Rekombinationseinrichtung ein durch¬ gehender Lichtwellenleiter bzw. mehrere hintereinander angeordnete, insgesamt durchgehende Lichtwellenleiter führt bzw. führen. Damit ist sichergestellt, daß der Meßstrahl innerhalb des Interferometerkopfs vor der Auskopplung auf die eigentliche Meßstrecke außerhalb des Interferometerkopfes und nach der Einkopplung in den Interferometerkopf ständig in woh Idefi ni erter

Weise und gegen äußere Einwirkungen geschützt geführt ist. Den Referenzstrahl wird man innerhalb des Inter¬ ferometerkopfs ebenfalls günstigerweise durchgehend in einem Lichtwellenleiter führen. In einem Wellen- leiterkoppler als Rekomb nationseinrichtung können dann der in einem Lichtwellenleiter geführte Referenz¬ strahl und d r in einem Lichtwellenleiter geführte, von der Meßstrecke zurückgekehrte Meßstrahl unter Bildung eines klar definierten optischen Interferenz- signals zur Interferenz gebracht werden.

Wie bereits erwähnt, ist besonders jener Bereich der Lichtwellenleiter krit sch, in denen Meß- und Referenz¬ strahl räumlich getrennt geführt werden. Um die Unempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Interferometer-

kopfes weiter zu erhöhen, ist es insbesondere beim Arbeiten mit polarisiertem Licht günstig, wenn zur Führung des Laserlichtes von einem Eingang des Inter¬ ferometerkopfes zum Strahlteiler zumindest abschnitt- weise ein oder mehrere vorzugsweise starr mit dem Trag¬ körper verbundene(r) Lichtwellenleiter vorgesehen ist (sind) und daß zur Führung des bzw. der optischen Interferenzsignale(s) nach der bzw. den Rekombinations¬ ei nri chtung (en) zu mindestens einem Ausgang des Interferometerkopfes zumindest abschnittweise ein oder mehrere vorzugsweise starr mit dem Tragkörper verbun¬ denen) Lichtwellenleiter vorgesehen ist (sind). Damit verläuft das Laserlicht im Interferometer opf praktisch ausschließlich in fixierten Lichtwellenleitern, obei es im Hinblick auf einen definierten Polarisations¬ zustand des Laserlichts günstig ist, wenn die Licht¬ wellenleiter im Interferometerkopf im wesentlichen in einer Ebene, vorzugsweise auf einer ebenen Unterlage angeordnet sind.

Als Lichtwellenleiter im Interferometerkopf eignen sich insbesondere Lichtleitfasern, die zunächst flexibel sind und sich im Interferometerkopf einfach verlegen lassen. Dabei können die Lichtleitfasern im Interferometerkopf zumindest abschnittweise schleifen- oder spulenför ig verlegt sein, um beispielsweise scharfe Knicke zu vermeiden. Nach dem Verlegen der flexiblen Lichtleit¬ fasern müssen diese gemäß der Erfindung zumindest in jenem Bereich, wo Referenz- und Meßstrahlen getrennt verlaufen, starr mit dem Tragkörper verbunden werden. Dies kann auf einfache Weise dadurch geschehen, daß die Lichtleitfasern im Interferometerkopf zumindest stellenweise, vorzugsweise im wesentlichen über ihre gesamte Länge am Tragkörper bzw. einem daran befestigten Teil festgeklebt sind. Die Verbindung der Lichtleitfasern im Interferometerkopf mit dem Tragkörper kann auch durch

Vergießen der Lichtleitfasern mit einer aushärtenden Masse erzielt werden, wobei die ausgehärtete Masse fest am Tragkörper haftet und eine starre räumliche Lage der Lichtleitfasern definiert. Als aushärtende Masse kann vorzugsweise ein im ausgehärteten Zustand duroplasti sches Harz verwendet werden. Im allgemeinen werden solche aushärtenden Massen durch Mischen eines Binders mit einem Härter erzielt, wodurch zunächst eine mehr oder weniger zäh-fließende Masse entsteht, die anschließend (meist bei Raumtemperatur) aushärtet.

Eine günstige aushärtende Masse ist beispielsweise ein Epox d-Harz. Epoxid-Harze haben den Vorteil, daß sie be m Aushärten einen geringen Schwund aufweisen und daher praktisch spannungsfrei härten. Außerdem sind Epoxid-Harze im ausgehärteten Zustand schlagzäh und haften gut an den meisten Materialien. Grundsätzlich eignen sich natürlich auch andere aushärtende Massen zum Vergießen der Lichtleitfasern im Interferometerkopf. Günstigerwe se werden nicht nur die den Meßstrahl und den Referenzstrahl führenden Lichtleitfasern mit einer aushärtenden Masse vergossen. Vielmehr ist bevorzugt vorgesehen, daß alle optischen Komponenten des Inter¬ ferometerkopfes samt Lichtwellenle ter, vorzugsweise zusammen m t den Ein- und Auskoppellinsen bzw. deren Halterungen, und der Tragkörper mite nander vergossen sind. Damit eegibt sich bei ausgehärteter Masse eine robuste, in ihrer Justierung fixierte Interferometerkopf- einheit, wobei durch das Vergießen zusätzlich zur "Starrheit" eine Isolation zur Umgebung (beispielsweise gegen Wärme,Schall etc.) erreicht wird und der -gesamteinterferometerkopf dadurch unempfind¬ licher gegenüber Schwankungen der Umgebungsbedingungen wird. Wenngleich ein starrer Tragkörper, beispielsweise aus Metall, momentan günstig erscheint, ist es grund¬ sätzlich auch denkbar, daß die ausgehärtete Masse, mit der die optischen Komponenten und Li chtwe l Len lei ter des

Interferometerkopfs vergossen sind, selbst den Tragkörper

b i L de t

Um einen verbesserten Schutz gegen mechanische Ein¬ wirkungen und eine verbesserte Isolation gegen die Umgebung zu erhalten, ist es gemäß einer bevorzugten Aus ührungsform des erfindungsgemäßen Interferometer¬ kopfs günstig, wenn der Tragkörper von einem fest mit ihm verbundenen Gehäuse umgeben ist oder selbst ein Gehäuse bildet. Der Tragkörper und/oder das Gehäuse bestehen günstigerweise aus Metall, welches eine hohe mechanische Festigkeit und eine gute Wärmeleit¬ fähigkeit aufweist, womit lokale Temperaturunterschiede im Interferometerkopf weitgehend vermieden werden können. Durch Anbringung von Isolations- bzw. Dämm¬ mater alien kann eine Isolation gegenüber der Umgebung und damit eine Unempfindlichkeit gegenüber relativ raschen Schwankungen der Umgebungsbedingungen (insbe¬ sondere der Temperatur) erreicht werden. Eine all¬ mähliche Angleichung der Temperatur des Interf rometer¬ kopfs an die Umgebunstemperatur wird sich allerdings nicht vermeiden lassen. Um bei solchen "langsamen" Temperaturänderungen eine Beeinträcht gung des Inter erenzsignales sicher zu vermeiden, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor¬ gesehen, daß der Weg, den eder der Referenzstrahlen im Lichtwellenleiter zwischen Strahlteiler und Rekombi- πationseinπ ^' chtung zurücklegt, im wesentlichen gleich lang ist wie die Summe jener Wege, die der Meßstrahl im Interferometerkopf in Lichtwellenleitern zurücklegt. Bei einer Temperaturänderung dehnen sich die Licht- we l len leite rabschnitte,ιn denen der Re erenzstrahl bzw. die Referenzst rah len, und di e Lichtwellenleiterabschnitte,in denen ^* der Meßstrahl geführt wird, im gleichen Maße aus, sodaß es durch die Temperaturänderung zu keiner uner- wünschen Phasenverschiebung des optischen bzw. der optischen Interferenzsignale kommt.

Das genannte Gehäuse des Interferometerkopfs ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wannenförmig ausgebildet, wobei zumindest ein Großteil der optischen Komponenten des Interferometerkopfes samt Lichtwellenleitern im Bere ch der Gehäusewanne, vorzugs¬ weise im Bereich eines eben ausgebildeten Wannenbodens angeordnet ist. In ein solches wannenförmi ges Gehäuse lassen sich die optischen Komponenten und LichtweLlen- Leiter einfach und geschützt unterbringen. Außerdem Läßt sich ein solches wannenförmi ges Gehäuse leicht mit einer aushärtenden Masse ausgießen, wobei alle optischen Komponenten samt Lichtwellenleitern gegebenen¬ falls nach Justierung justierbarer Komponenten (bei¬ sp elsweise der Ein- und Auskoppellinsen) miteinander vergossen sind. Ein besonders hoher Schutz wird erreicht, wenn das Gehäuse allse tig geschlossen bzw. durch einen lösbar befestigten Deckel od.dgl. ver¬ schließbar st.

Die Ein- und Auskoppellinsen, die günstigerweise im Bereich der Gehäusewandung des Interferometerkopfs angeordnet sind, können starr mit dem Tragteil des Interferometerkopfs in Verbindung stehen. Günstiger erscheint es jedoch, wenn die Ein- und Auskoppel l i nsen am Tragteil, vorzugsweise über verstellbare Linsen- halterungen, verstellbar gelagert sind und in der einge¬ stellten Lage vorzugsweise über Befestigungsmittel arretierbar sind. Da it läßt sich die Ausrichtung der Auskoppellinse und der Einkoppellinse beim Hersteller des Interferometerkopfs ein für allemal richt g fest- legen und arretieren. Die richtig eingestellten Linsen samt Linsenhaltungen können dann beisp elsweise zusammen mit den optischen Komponenten und Lichtwellen¬ leitern im Interferometerkopf fix vergossen werden. Im allgemeinen wird man die Auskoppe L l i nse und die Einkoppellinse parallel zueinander ausrichten und als

Meßspiegel einen Ret roref l ektor benutzen, der unab¬ hängig von seiner Verkippung den aus der Auskoppel¬ l nse austretenden Meßstrahl parallel zu sich selbst zurückwirft. Durch die Para L le Lausri chtung der Aus- und Einkoppellinsen wird dann der vom Retroreflektor zurückkehrende Meßstrahl über die Einkoppellinse in einen Eingangs-Lichtwellenleiter richtig eingekoppelt

Wenngleich auch eine Lichtzufuhr aus der Laserlicht¬ quelle zum Interferometerkopf denkbar ist, bei der das Licht frei durch die umgebende Luft verläuft, ist es im Hinblick auf eine wesentlich vereinfachte Handhabung des Interferometerkopfs sicherlich von Vorteil, wenn die Laserlicht-Zufuhr über eine flexible L chtleitfaser erfolgt. Der Interferometerkopf kann dabei fest an eine Lichtleitfaser angeschlossen sein. Vorteilhafter ist es aber, wenn der Interferometerkopf einen Lösbaren Faserverbinder zum Anschluß an eine solche laserlichtzuführende Lichtleitfaser aufweist. Dieselben Überlegungen wie für die Lichtzufuhr gelten für die Übertragung der optischen Interferenzsignale aus dem Interferometerkopf zu einer photoelektrischen Detektoreinhe t außerhalb des Interferometerkopfs. Auch hier sind flexible Lichtleitfasern günstig, die entweder fest mit dem Interferometerkopf verbunden sein können oder - was vorteilhafter ist - über mindestens einen Lösbaren Faserverbinder mit dem Interferometerkopf in Verbindung stehen. Durch eine solche Lösbare Verbindung des Interferometerkopfs mit flexiblen Lichtleitfasern wird die Handhabung erheblich erleichtert. Beispielsweise können die flexiblen Licht¬ leitfasern einfach verlegt werden, bevor sie über die lösbaren Faserverbinder an den Interferometerkopf ange¬ steckt werden. Außerdem lassen sich die zum bzw. vom Interferometerkopf führenden flexiblen Lichtleitfasern m Falle einer Beschädigung rasch und einfach aus-

wechseln. Auch ein durch große Gewalteinwirkung be¬ schädigter Interferometerkopf könnte so rasch und einfach ausgetauscht werden. Die Lösbaren Faserverbinder könnten grundsätzlich außerhalb des Interferometerkopfes an Lichtleitfaserstücken, die mit dem Interferometerkopf in Verbindung stehen, angebracht sein. Vorteilhafter ist jedoch eine bevorzugte Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der bzw. die Faserverbinder zum lösbaren Anschluß von einer oder mehreren flexiblen Li cht Lei tfaser (n) an den Interferometerkopf jeweils als zweiteilige Faserkupp lung (en) ausgeführt ist (sind), wobei der interferometerkopfseitige Teil jeder Faser¬ kupplung an e nen oder mehrere Lichtwellenleiter im Interferometerkopf angeschlossen ist und mit dem Tragkörper bzw. dem Gehäuse des Interferometerkopfes verbunden oder daran ausgebildet ist, und wobei der mit dem interferometerkopfseitigen Teil korrespondierende andere Teil eder Faserkupplung an eine oder mehrere flex ble Lichtleitfaser(n) angeschlossen ist. Ein solcher Interferometerkopf kann als kompakte Einheit ausgeführt werden, aus der zunächst keine Lichtleit¬ fasern hinein- bzw. herausführen. Der Interferometerkopf weist als Eingang den interferometerkopfseitigen Teil einer FaserkuppLung auf. Der andere Teil der Faserkupp lung ist an einer flexiblen Lichtleitfaser angebracht, die Laserlicht aus der Läser l i chtque l Le führt. Durch Verbinden (beispielsweise Zusammenstecken) der beiden Teile der Faserkupp Lung kann dem Interferometerkopf aus der Läser l i chtque L Le über den Eingang Laserlicht zugeführt werden. Ähnlich ist die Situation bei der Übertragung der optischen Interferenzsignale aus dem Interferometerkopf. Auch hier ist eine zweiteilige FaserkuppLung günstig, wobei der interferometerkopf¬ seitige Teil mit dem Tragkörper oder Gehäuse des Interferometerkopfs verbunden ist und dessen Ausgang bildet. Zur Übertragung der optischen Interferenzsi gna Le

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kann eine oder mehrere Lichtleitfasern vorgesehen sein, die mit einem Teil der FaserkuppLung verbunden sind, welcher in den interferometerkopfseitigen Teil der Faserkupplung am Ausgang des Interferometerkopfs paßt. Sind mehrere flexible Lichtleitfasern zur Übertragung von optischen Interferenzsignalen aus dem Interferometer¬ kopf an eine photoeLekt ri sche Detektoreinheit vorge¬ sehen, so können diese Lichtleitfasern jeweils über eine eigene zweiteilige Faserkupplung mit dem Interferometer¬

10 kopf verbindbar sein. Es ist aber auch möglich, alle derartigen flexiblen Lichtleitfasern gemeinsam über eine Mehrfach-Faserkupp Lung mit dem Interferometerkopf zu verbi nden .

Während die Lage der optischen Komponenten und Licht¬

15 wellenleiter im Interferometerkopf bereits festliegt, muß der Interferometerkopf als Ganzes an der Einsatz¬ stelle so ausgerichtet werden, daß der Meßstrahl parallel zum Verschiebeweg des Meßspiegels verläuft. Um dies auf einfache Weise sicherzustellen, kann

20 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß der Interferometerkopf an einem Basisteil verstellbar gelagert ist. Dieser Basisteil kann beispielsweise eine Grundplatte sein, die zum Interferometerkopf gehört. Der Basisteil kann aber

25 andererseits auch von einem Maschinenteil od.dgl. gebildet sein, an dem der Interferometerkopf zu befestigen ist. Der Interferometerkopf weist günstiger¬ weise einstellbare Justierelemente auf, um die räuml che Lage des Tragkörpers relativ zum Basisteil festzulegen.

30 Eine bevorzugte konstruktive Ausführungsform besteht darin, daß der .ragkörper über eine kugelgelenkartige Verbindung mit dem Basisteil verbunden ist und die Justierelemente am Interferometerkopf verstellbar ge¬ lagerte Schrauben umfassen, die sich jeweils mit ihrer

35 vorzugsweise abgerundeten Spitze an einer Fläche des

Basisteiles abstützen. Auf diese Weise ist eine Justierung des Tragkörpers des Interferometerkopfs in allen Raumrichtungen möglich.

Die Erfindung betrifft weiters eine Interferometer- anordnung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Interferometerkopf, mit einer außerhalb des Inter¬ ferometerkopfs angeordneten Laser l i chtque l le, deren Laserlicht dem Interferometerkopf zugeführt wird, mit einer außerhalb des Interferometerkopfs angeordneten photoelektrischen Detektoreinrichtung zur Erfassung und Auswertung von wenigstens einem optischen Interferenz- sigηal aus dem Interferometerkopf und mit einem außer¬ halb des Interferometerkopfs angeordneten, beweglichen Meßspiegel oder einer reflektierenden Meßfläche zur Reflexion des aus dem Interferometerkopf austretenden Meßstrahles zum Interferometerkopf zurück.

Die erfindungsgemäße Interferometeranordnung weist zur Zufuhr von Laserlicht von der Läser l i chtque l le zum Interferometerkopf und/oder zur Übertragung der optischen Interferenzs gnale aus dem Interferometerkopf zur photoelektrischen Detektoreinheit günstigerweise jewei Is min¬ destens eine flexible Lichtleitfaser auf. Di e flexiblen Licht¬ leitfasern können nicht nur am interferometerkopf¬ seitigen Ende einen lösbaren Faserverbinder aufweisen, vielmehr ist bevorzugt vorgesehen, daß für die flexiblen Lichtleitfasern am interferometerkopfseitigen Ende und am gegenüberliegenden Ende jeweils ein lös¬ barer, vorzugsweise zweiteiliger Faserverbinder vorge¬ sehen ist. Die flexiblen Lichtleitfasern können damit nicht nur am Interferometerkopf in einfacher Weise ein- und ausgesteckt werden, es ist vielmehr auch eine lösbare Verbindung im Bereich der Läser l i chtque l le bzw. der photoelektrisehen Detektoreinrichtung gegeben.

Damit können je nach Anwendungsfall verschieden lange flexible Lichtleitfasern verwendet werden, die außerdem im Falle einer Beschädigung rasch und einfach ausge¬ tauscht werden können. Für die flexible Lichtleitfaser zur Laserlichtzufuhr eignet sich insbesondere eine monomode Glasfaser, in der wohlde inierte Wellenfronten vorhanden sind. Besonders günstig erscheint die Verwen¬ dung einer po lari sat i onserha 11enden Lichtleitfaser zur Laserl i chtzufuhr, da es bei der Verwendung von "normalen" monomoden Lichtleitfasern durch Bewegen dieser Lichtleit¬ fasern (z.B. beim Verlegen oder auch im Betrieb) unter Umständen zu unerwünschten Veränderungen des Polarisations¬ zustandes des Lichtes kommen kann, die die optischen Inter¬ ferenzsignale und damit das Meßergebnis verfälschen können.

Auch im Interferometerkopf ist die Lichtführung in Einmoden-Wel lenLei tern, beispielsweise in monomoden Glasfasern, günstig. In derartigen Einmoden- Wellenleitern hat man woh ldefi ni erte Wellenfronten, und damit erzielt man bei der Rekombinat on von Meß- und Referenzstrahl gut definierte, optische Interferenz* si gna Le .

Zur Übertragung der optischen Interferenzsignale aus dem Inter erometerkopf an eine photoele trische Detektoreinheit reichen multimode Lichtleitfasern aus.

Die erfindungsgemäße Interferometeranordnung kann auch mehrere, vorzugsweise gleichartige Interferometerköpfe aufweisen, die günstigerweise über flexible Lichtleit¬ fasern alle mit einer gemeinsamen Laser l i chtque l le verbunden sind. Außerdem ist es günstig, alle Inter- ferometerköpfe an eine zentrale photoelektrisc e

Detektoreinrichtung anzuschließen. Ordnet man jedem Interferometerkopf einen eigenen beweglichen Meßspiegel zu, so läßt sich beispielsweise eine Interferometeran-

Ordnung realisieren, mit der in allen drei Raumrichtungen gemessen werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden in der folgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Interferometer¬ anordnung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Interferometerkopf, wobei ein Teil des zum bzw. vom Interferometerkopf führenden Li chtLeitfaserkabels vergrößert dargestellt ist. Die Fig. 2 ze gt e ne perspektivische Ansicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Interferometerkopfs, wobei das wannenförmige Gehäuse des Interferometerkopfs noch mit einer aushärtenden Masse auszugießen ist. Die Fig. 3 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch den in Fig. 2 gezeigten Interferometerkopf, wobei der Längs¬ schnitt durch die Auskoppellinse gelegt ist und der Inter¬ ferometerkopf bereits mit einem ausgehärteten Harz ausge¬ gossen ist. Die Fig. 4 zeigt eine vereinfachte schemati- sehe Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfin¬ dungsgemäßen Interferometerkopfes. Die F g. 5 zeigt e n Ausführungsbeispiel, bei der die zentralen optischen Komponenten des Interferometerkopfs und ein Teil der Lichtwellenleiter auf einem Trägersubstrat integriert sind. Die Fig. 6 zeigt in einer schematischen Dar¬ stellung ein Ausführungsbeispiel, bei dem vier phasen¬ verschobene Ausgänge durch eine Aufteilung des Referenz- und Meßstrahles und durch zwei Rekombinationseinrichtungen erzeugt werden. Die Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines im wesentlichen geschlossenen Inter¬ ferometerkopfs samt den Justierelementen zur Festlegung der räumlichen Lage des Interferometerkopfs. Schlie߬ lich zeigt die Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der er¬ findungsgemäßen Interferometeranordnung mit drei im

wesentlichen identischen Interferometerköpfen.

Die in Fig. 1 dargestellte Interferometeranordnung weist einen erfindungsgemäßen Interferometerkopf 1, eine Laser¬ diode 2 als Laser li chtque l le zur Versorgung des Inter- ferometerkopfs 1 mit Laserlicht und eine photoelektrische Detektoreinrichtung 3 zur Auswertung der aus dem Inter¬ ferometerkopf stammenden optischen Interferenzsignale auf. Der Interferometerkopf 1 ist von einem geschlossenen Gehäuse 4 aus Metall umgeben und enthält in seinem Inneren mehrere, durch monomode Glasfasern verbundene optische Komponenten, die im folgenden näher beschrieben werden. Das in die flexible Lichtleitfaser 6 gelange Laserlicht aus der Laserdiode 2 erreicht einen Strahl¬ teiler 7, der eine Aufteilung in Meß- und Referenzstrahl vornimmt. Der Meßstrahl wird über die monomode Glas¬ faser 8 und die Auskoppe l l nse 9 (Gradi enteni ndex l i nse) auf die außerhalb des Interferometerkopfs liegende, im Umgebungsmedium verlaufende Meßstrecke geführt. Der Referenzstrahl verläuft in der Referenzfaser 10 im Interferometerkopf 1. An einem in Richtung des Doppel¬ pfeiles 11 verschieblichen (nicht dargestellten) Bauteil ist der Retroref lektor 12 befestigt. Dieser Retro- reflektor 12 reflektiert den Meßstrahl mit St rah lVersatz zum Interferometerkopf 1 zurück, über eine gesonderte Einkoppellinse 13 gelangt der Meßstrahl in die Glas¬ faser 14. In der als Faserkoppler ausgeführten Rekombinationseinrichtung 15 werden der von der Meßst-ecke zurückke rende Meßstrahl und der in der Referenz ^¬ faser geführte Referenzstrahl _zur Interferenz gebraent. Zwei weitere Strahlteiler 18 und 19 sind an die beiden komplementären Ausgänge 16 und 17 der Re¬ kombinat onseinrichtung 15 angeschlossen, über Polari¬ sationsfilter 20a bis d gelangen die phasenverschobenen optischen Inter erenzsignale in die zur Detektorein- richtung 3 führenden flexiblen Lichtleitfasern 21a bis d.

Aus den vier jeweils um 90 gegeneinander phasen¬ verschobenen Interferenzsignalen lassen sich in bekannter Weise neben dem Verschiebeweg des Retro- reflektors 12 auch die Verschi eberi chtung und der Modulationshub des Interferenzsignals ermitteln.

Die dargestellte Interferometeranordnung ird also mit zwei senkrecht aufeinanderstehenden Polarisationen betrieben. Dazu ist ein Polarisator 22 vorgesehen, der unter 45 zu den Polarisationsfiltern 20a-d ausgerichtet ist. Beide Polarisationsanteile durchlaufen dieselbe Meßstrecke. Im Referenzzwei 10 st ein ^" λ/4-Plättchen (Viertelwellen-Platte) 23 angeordnet, um eine Polari¬ sationsrichtung gegenüber der anderen um 90 in der Phase zu verschieben.

Die Detektoreinrichtung 3 weist vier Photodetektoren 24a bis d auf. Diese vier Photodetektoren 24a bis d erzeugen aus den optischen Interferenzsignalen elektrische Signale, die von einer Elektronikeinheit ausgewertet werden. Das Ergebnis (die Lage des Retro- reflektors 12) wird über eine Anzeige 25 angezeigt. Die Laserdiode 2 befindet sich in einem durch die wärmeisolierende Dämmwand 26 abgeteilten Gehäusebereich des vom Interferometerkopf räumlich getrennten Licht- quellen- und Auswertgehäuses 27.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Gehäuse 4 mit dem ebenen Boden 4a einen starren Tragkörper, mit dem der Strahlteiler 7 und die Rekomb nat i onsei nrichtung 15 bei spi e lswe se durch Verkleben starr verbunden sind. Erfindungsgemäß sind auch die den Meßstrahl führenden Lichtleitfaserstücke 8 und 14 sowie die den Referenzstrahl führende Referenzfaser 10 starr mit dem Tragkörper bzw. Gehäuseboden 4a verbunden.

Damit kann es im kritischen Bereich, wo Referenz- und Meßstrahl innerhalb des Interferometerkopfes 1 räumlich getrennt verlaufen, zu keiner Lageänderung der zunächst flexiblen Lichtleitfaserstücke 8,10 und 14 kommen. Solche Lageänderungen könnten nämlich in unerwünschter Weise die von der Rekombinationsein¬ richtung 15 abgegebenen optischen Interferenzsignale verändern. Man ist aber daran nteressiert, daß lediglich eine Bewegung des Meßspiegels 12 eine derartige Veränderung der optischen Interferenzsigna Le bewirkt, sodaß schließlich über die Anzeige 25 die korrekte Lage bzw. der korrekte Verschiebeweg des Ret roref Lektors 12 angezeigt wird. Um die nötige "Starrheit" der Verbindung zwischen Lichtleitfasern und Tragkörper des Interfero- meterkopfs zu erzielen, reicht es im allgemeinen aus, wenn die Lichtleitfasern stellenweise am Tragkörper festgeklebt sind. Eine noch bessere Verb ndung z ischen Lichtleitfasern und Tragkörper wird man natürlich erzielen, wenn man die Lichtleitfasern über ihre gesamte Länge mit dem Tragkörper verbindet, beispiels¬ weise daran festklebt.

Gemäß der Erfindung stehen die AuskoppeL l nse 9 und die Ei nkoppe 11 i nse 13 des betriebsbereiten Inter eronter- kopfs starr mit dessen Tragkörper in Verbindung. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei spi e l sind die Aus- bzw. Einkoppe l l i nsen 9,13 starr in die vordere Gehäusewand 4b des den Tragkörper bildenden Gehäuses 4 eingesetzt. Die exakte Para l le lausri chtung der beiden Linsen 9 und 13, die sicherstellt, daß der vom Ret roref lektor 12 zurüek ref Lekt i erte Mεßstrahl tatsächlich in die Lichtleitfaser 14 eingekoppelt wird, ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß die Linsen 9 und 13 in exakt parallele Bohrungen der metallischen Vorderwand 4b des Gehäuses 4 eingesetzt, beispielsweise eingeklebt, sind, wobei die zylindrische

Außenfläche der Linsen 9 und 13 an der Innenwand der Bohrung anliegt. Derartige parallele Bohrungen lassen sich mit relativ geringem Aufwand exakt herstellen.

Insgesamt stehen der Strahlteiler 7, die Rekombi nati ons- einrichtung 15, die beiden Linsen 9 und 13, die den Meßstrahl führenden Lichtle tfaserstücke 8 und 14 sowie die den Referenzstrahl führende Referenzfaser 10 starr mit dem Interferometerkopf-Gehäuse 4 (Tragkörper) in Verbindung, womit sich eine gegen Druck-,Stoß- und Schockeinwirkungen umempfindlich Baueinheit ergibt. Diese Unempfindlichkeit gegen mechanische Einflüsse wird weiters noch dadurch verbessert, daß auch die übrigen Komponenten und Lichtleitfasern im Interferometer¬ kopf starr mit diesem verbunden, beispielsweise verklebt sind. Insbesondere ist zur Führung des Laserlichts vom

Eingang 28 des Interferometerkopfes 1 zum Strahlteiler 7 eine starr mit dem Interferometerköpf-Gehäuse 4 ver¬ bundene Lichtleitfaser 6 vorgesehen, und es sind zur Führung der optischen Interferenzsignale nach der Rekombinationseinrichtung 15 zum Ausgang 29 ebenfalls starr mit dem Gehäuse 4 verbundene Lichtleit¬ fasern 16,17 und 21a bis d vorgesehen. Zusätzlich bietet das im wesentlichen geschlossene Gehäuse 4, das bei¬ spielsweise mit einem lösbar befestigten Deckel dicht verschließbar ist, einen Schutz gegen mechanische

Störeinflüsse. Außerdem erhöht ein solches Gehäuse die Unempfindlichkeit gegen Schwankungen der Umweltbedingungen Um bei Temperaturänderungen, die sich mit der Zeit auch auf das Innere des Gehäuses 4 übertragen, keine uner- wünschte Veränderungen des Interferenzsignales zu haben, ist vorgesehen, daß die Summe der Längen der Lichtleit¬ faserstücke 8 und 14 in etwa gleich der Länge der Referenzfaser 10 (Referenzstrahl) ist. Bei Temperatur¬ änderungen dehnen s ch alle diese Lichtleitfasern in gleichem Maße aus, sodaß es zu keiner relativen Phasen-

_V erschiebung zwischen Meß- und Interferenzstrahl und damit zu keiner Veränderung des optischen Interferenz¬ signales in der Rekombinationseinrichtung kommt, wenn der Meßspiegel 12 feststeht.

Die Lichtleitfasern im Interferometerkopf 1 sind im wesentlichen in einer Ebene verlegt (Aufliegen auf dem ebenen Boden 4a des Gehäuses 4), womit es zu keinen unkontrollierten Veränderungen des Polarisationszu¬ standes des in den Lichtleitfasern geführten Laser- lichtes kommt .

Zur Zufuhr von Laserlicht aus der Laser l i chtquel le 2 zum Interferometerkopf 1 ist eine flexible monomode Glasfaser 32 vorgesehen. Damit läßt sich der kleine kompakte Interferometerkopf unabhängig vom relativ sperrigen Lichtquellen- und Auswertgehäuse 27 an einer für die Messung geeigneten Stelle in der richtigen Ausrichtung anbringen. Insbesondere, wenn man mit polarisiertem Licht arbeitet, ist es günstig, wenn die Zufuhr-Lichtleitfaser 32 eine polarisations- erhaltende Lichtleitfaser ist, weil dann unabhängig von der Verlegung dieser Lichtleitfaser am Eingang 28 bzw. beim Strahlteiler 7 ein wohldefinierter Polari¬ sationszustand des Laserlichtes gegeben ist.

Zur Übertragung der (beim vorliegenden Ausführungsbei- spiel 4) optischen Interferenzsignale an die photo¬ elektrische Detektoreinrichtung 3 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vi er . rau 11 imode -f lexib le Lichtleit¬ fasern 33a bis d vorgesehen. Durch d ese optische Übertragung der vier phasenverschobenen Interferenz- Signale aus dem Interferometerkopf erzielt man eine hohe Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Ei nstreuungen.

Die flexible monomode Lichtleitfaser 32, über die Laser ^¬ licht dem Intferferometerkopf zugeführt wird, und vier Kunststoff-Lichtleitfasern 33a bis d, über die optische Interferenzsi gnaLe aus den Lichtleitfasern 21a bis d den Photodektoren 24a bis d zugeführt werden, sind in einem von einem Mantel 36 umgebenen Kabel zusammengefaßt. Das Faserkabel 35 ist am lichtquellenseitigen Ende über einen zweiteiligen Mehrfach-Faserverbinder 37 lösbar mit Lichtleitfasern im Lichtquellen- und Auswertgehäuse 27 verbunden. Im einzelnen ist die von der Laserdiode kommende Lichtleitfaser 38 mit der monomoden Glasfaser 33 lösbar verbunden. Die vier KunstStoff-Li cht le tfasern 33a bis d des Faserkabels 35 sind über den Stecker 37 mit Lichtleitfasern verbunden, die zu den Photodetektoren 24a bis d führen.

Am nterferometerkopfseitigen Ende des Faserkabels 35 ist ein zweiter Mehrfach-Faserverbi nder 40 (Faserkupplung) zur lösbaren Verbindung der Lichtleitfasern des Faser¬ kabels 35 mit entsprechenden Fasern im Interfero eter- köpf herzustellen. Im einzelnen wird über die zweiteilige steckbare Faserkupplung 40 die monomode Glasfaser 32 mit der monomoden Glasfaser 6 verbunden. Außerdem erfolgt eine optische Kopplung der Lichtleitfasern 21a bis d mit den Lichtleitfasern 33a b s d des Faserkabels 35. Der interferometerkopfsei t ige Teil der Faserkupplung 40 ist fest mit dem Gehäuse 4 des Interferometerkopfs 1 verbunden, während der in diesem Teil der Faserkupplung passende andere Teil mit dem Faserkabel 35 verbunden ist. Damit läßt sich die optische Verbindung des Faserkabels mit dem Interferometerkopf rasch herstellen und wieder lösen. Das Faserkabel 35 läßt sich unter Beachtung der optischen Mindestlänge an die jeweiligen Einsatzbedingun¬ gen einfach anpassen, ist leicht verlegbar und kann bei Beschädigungen einfach und rasch ausgetauscht werden.

Dieser Austausch kann sogar vom Benutzer vorge ^* mmen werden, da eine aufwendige Justage im Anschluß an den Austausch nicht nötig ist.

Da bei der erfindungsgemäßen Interferometeranordnung die eigentliche Meßstrecke großteils in einem gasförmigen

Umgebungsmedium (meist Luft) verläuft und sich dort die relevante Lichtwellenlänge mit der von den Umgebungs¬ bedingungen abhängigen Brechzahlen ändert, muß man zur Erzielung höchster Genauigkeiten diese Brechzahl bzw. die im gasförmigen Medium vorhandene Wellenlänge kennen. Man kann dazu in klimat sierten Räumen arbeiten, in denen man die Umgebungsbedingungen und damit die Brechzahl im wesentl chen konstant hält. Im allgemeinen stehen jedoch solche Räume nicht zur Verfügung. Dann kann man prinzipiell mit einem der bekannten Brechzahl¬ bestimmungsverfahren bzw. Wellenlängenbest mmungs¬ verfahren laufend die Brechzahl bzw. Lichtwellenlänge im gasförmigen Umgebungsmedium ermitteln. Beispiels¬ weise bietet sich das Parameterverfahren an, bei dem man Temperatur, Druck, Feuchte und eventuell die

Gaszusammensetzung der Umgebungs luft ermittelt und daraus die Brechzahl errechnet. Es besteht jedoch auch die Möglichke t, die im gasförmigen Umgebungsmedium vor¬ handene Lichtwellenlänge durch Vergleich mit einer statischen Maßverkörperung (Etalon) zu ermitteln.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zur im folgen¬ den näher beschriebenen Kompensation von variablen Umwe ltbedi ngungen (Schwankungen der Brechzahl des Umgebungsmediums auf der Meßstrecke) ein statisches Etalon 41 vorgesehen, zwischen dessen tei Idurch Läss i gen Reflexionsflächen 42 und 43 ein Raumbereich liegt, der über die Öffnung 44 mit dem Umgebungsmedium kommuniziert. Die Länge des Etalons 41 (Abstand der parallelen teil¬ durchlässigen Reflexionsflächen 42 und 43) ist bekannt und beträgt typischerweise einige Millimeter. Ein Ring 45

mit vernachlässigbar kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten (be spielsweise aus Glaskeramik) hält die beiden Reflexions ^¬ flächen 42 und 43 in dem gewünschten bekannten Abstand. Das Etalon ist an eine Licht aus der Laserdiode 2 führende, fle ible Lichtleitfaser 46 angeschlossen, die bis auf den Bereich ganz am Etalon 41 (wie alle anderen Lichtleitfa¬ sern) durch eine einfache Linie dargestellt. Diese Licht¬ leitfaser 46 erlaubt es, das Etalon an einer günstigen Stelle und Lage im Bereich der Meßstrecke ohne aufwendig zu justierende optische Bauteile anzuordnen. Damit ist sichergestellt, daß auf der Meßstrecke, entlang der sich der Ret roref lektor 12 bewegt, und zwischen den Reflexions¬ flächen 42 und 43 des Etalons tatsächlich dieselben Um- we ltbedi ngungen (Brechzahl) herrschen.

Um eine einwandfreie Justierung des Glasfaserendes be¬ züglich der Reflexionsflächen 42 und 43 zu erzielen, ist dieses Ende von einer an einem Abstandhalter 48 angebrachten ringförmigen Haltevorrichtung 47 gehalten. Damit ist die erforderliche Winkelgenauigkeit in der opt schen Strahlführung ständig gewährleistet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Lichtleit¬ faser 46 eine monomode Glasfaser, deren Ende eine ideale Punktlichtquelle darstellt. Damit ergibt sich hinter der Ref lexi onsfläche 43 ein durch die Linse 49 abgebildetes, präzises, gleichmäßig ausgeleuchtetes Interferenzri ng- system. Eine Differentialdiode 50, die wie die Linse an einem Halter 51 befestigt ist, erfaßt einen Interferenz¬ ring des Interferenzr ngsystems und gibt in Abhängigkeit von der Lage des Interferenzringes über die mittels der Stecker 58 angesteckte elektrische Leitung 52 ein Signal an die Laserdioden-Regeleinheit 31 ab.

Die Emiss onsfrequenz der Laserdiode 2 wird einerseits über Injektionsstrom und Temperatur und andererseits

durch frequenzselektive optische Rückkopplung aus dem Etalon 41 i Interferometerkopf 1 geregelt. Zwischen den beiden etwa 5 mm beabstandeten Reflexionsflächen 42, 43 des Etalons 41 befindet sich das auf der Meßstrecke vorhandene Umgebungsmedium. Verändert sich die Brech¬ zahl des Umgebungsmediums und damit die Luftwellenlänge im Etalon 41, so verändert sich auch die Lage des von der D fferentialdiode 50 erfaßten Interferenzπ ^' ngs. Die Regeleinheit 30 korrigiert daraufhin über Injektionsstrom I und Laserdiodentemperatur T (Peltier- Element 31) die Betriebsparameter der Laserdiode derart, daß sich die Emissionsfrequenz gerade so ändert, daß die auf der Meßstrecke (und im Etalon 41) vorhandene Luftwellenlänge konstant bleibt. Zusätzlich zu dieser elektronischen Regelung der Emissionsfrequenz erfolgt eine optische Regelung der Laserdiode dadurch, daß in Abhängigkeit von der Brechzahl des Umgebungsmediums zwischen den Spiegelflächen des Etalons 41 Licht frequenzselektiv in die Laserdiode zurückgekoppelt wird, das die Laserdiode dazu veranlaßt, bevorzugt auf dieser Frequenz zu emittieren. Zum Erhalt eines solchen optischen Rückkopplungssignals scheint allerdings ein (hier nicht dargestelltes) kollinear beleuchtetes Etalon günstiger zu sein.

Zwischen der am Etalon 41 angeschlossenen Lichtleit¬ faser 46 und der über den Strahlteiler 54 mit Laser¬ licht versorgten Lichtleitfaser 55 ist eine weitere Lichtleitfaser 53 angeordnet, deren l i e tque l lensei t i ges Ende über einen ersten Faserverbinder 56 am Gehäuse 27 mit der Lichtleitfaser 55 lösbar verbunden ist und deren etalonseitiges Ende mi der am Etalon 41 ange¬ schlossenen Lichtleitfaser 46 lösbar verbunden ist (Faserverbinder 57). Diese weitere Lichtleitfaser läßt sich Leicht verlegen, in ihrer Länge an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen und bei Beschädigung einfach

austauschen.

Um sicherzustellen, daß die Emissionsfrequenz der Laser¬ diode nicht durch unkontrollierbare frequenzselektive Rückkopplungen, wie sie z.B. aus dem "Quasi etalon" zwischen der Außenfläche des Laserdiodenresonators und der ersten Spiegelfläche des Etalons 41 auftreten, in unerwünschter Weise beeinflußt wird, ist günstiger¬ weise vorgesehen, daß zwischen der Laserdiode 2 und dem Etalon 41 eine Lichtleitfaser 53 angeordnet ist, deren optische Länge mindestens einen Meter beträgt. Aus ähnlichen Überlegungen beträgt die optische Länge der zwischen der Laserdiode 2 und dem Interferometerkopf 1 angeordneten Lichtleitfaser 32 günstigerweise mindestens ei nen Meter .

Die Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein

Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Interferometer¬ kopfes mit einem wannenförmig ausgebildeten Gehäuse 4, in dem die optischen Komponenten des Interferometerkopfes samt den Lichtleitfasern vorzugsweise im Bereich des eben ausgebildeten Wannenbodens angeordnet sind (vergleiche auch Fig. 3, die einen Längsschnitt zeigt). Insbesondere ist im Bereich des Wannenbodens 4a ein aLs Faserkoppler ausgebildeter Strahlteiler 7 angeordnet, der das über die Lichtleitfaser 6 zugeführte Laserlicht in einen Mess- strahl (Lichtleitfaser 8) und einen Referenzstrahl (Licht¬ leitfaser 10) aufteilt. Weiters ist im Bereich des Wannen¬ bodens eine ebenfalls als 2x2-Faserkopp ler ausgebildete Rekombinat onseinrichtung 15 angeordnet, in der der von der Meßstrecke zurückkehrende Meßstrahl und der in der Referenzfaser 10 geführte Referenzstrahl zur Interferenz gebracht werden. Die Rekombinatioπseinrichtung 15 weist zwei Ausgangs-Lichtleitfasern 16 und 17 auf, die komple¬ mentäre optische Interferenzsignale führen. Diese beiden Lichtleitfasern 16 und 17 enden frei in einem Abstand vor

den Polarisatoren 20a - d, sodaß der Austrittslichtkegel aus der Lichtleitfaser 16 bzw. 17 jeweils zwei Polarisato¬ ren 20a-d erfaßt, womit man am Ausgang 29 des Interfero¬ meterkopfes 4 phasenverschobene optische Interferenzsignale zur Verfügung hat. Die re lat i ve Phasenverseh i ebung zwischen den beiden durch die Polarisatoren 20a-d herausproj i zi erten Polarisationsrichtungen, die dieselben geometrischen Wege durchlaufen, kann man mit einem nicht dargestellten Lambda 4-Plättchen oder aber auch dadurch erzielen, daß die beiden Polarisationsrichtungen im nicht dargestellten Retroreflek- tor einen unterschie lichen Phasensprung erfahren. Der Retroreflektor ist so angeordnet, um den austretenden Meßstrahl 60 mit Parallelversatz zum Interferometerkopf 1 zurückzuwerfen (eintretender MeßstrahL 60').

Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbei¬ spiel sind die Ein- und Auskoppe l l i nsen über verstell¬ bare Li nsenha lterungen 61 bzw. 62 verstellbar, am Gehäuse 4 (Tragkörper) in dessen Vorderwand 4b gelagert und über Arretierschrauben 63 bzw. 64 in der eingestellten Lage arretierbar. Die Linsenhalterung ist für d e Einkoppellinse und die Auskoppellinse 9 gleich ausgebildet und wird an Hand der Fig. 3 (für den Fall der Auskoppe 11i nse 9) näher beschrieben. Die Linsenhal ^* terung 61 besteht im wesentlichen aus einer durchbohrten Metallkugel 61, in deren Bohrung die Auskoppellinse 9 eingesetzt ist. Von der anderen Seite her ist in die Metallkugel 61 ein Halterohr 65 einge¬ schraubt, welches die Ausgangs li cht le i tfaser 8 im Bereich der Linsenhalterung führt. Die Ausgangslichtleitfaser 8 endet im Brennpunktbereich F der Auskoppe 11 i nse 9. Durch verschieden weites Einschrauben des Halterohres 65 in die Metallkugel 61 kann der Abstand des Endes der Ausgangs- Lichtleitfaser 8 von der Linse 9 und damit die Divergenz des austretenden Meßstrahles 60 eingestellt werden. Die Ausgangs l icht Lei tfaser 8 verläuft von dem als Wellenleiter- koppler ausgebildeten StrahlteiLer 7 durchgehend bis zum

Brennpunktsbereich F der Auskoppe 11 inse 9. Bei der in Fig.3 nicht näher dargestellten Einkoppellinse verläuft eben¬ falls ein durchgehender Lichtwellenleiter vom Brennpunkts¬ bereich der Einkoppellinse durch das Halterohr 66 zur Rekombinationseinrichtung 15, die ebenfalls als Wellen¬ leiterkoppler (Faserkoppler) ausgebildet ist. Die Ausrichtung der Auskoppe 11 inse 9 und damit der Richtung des ausgekoppelten Meßstrahles 60 erfolgt durch Einstel¬ lung der Lage der Meta l Ikuge l-Ha Iterung 61 gegenüber dem Gehäuse 4, wobei das Halterohr 65 einen Angriffspunkt für diese Einstellung bietet. Nach erfolgter Ausrichtung wird die Arretierschraube 63 eingeschraubt und die Metallkugel 61 festgeklemmt. Diese Einstellung der Linsen kann bereits beim Hersteller erfolgen.

Um nun gemäß der Erfindung die optischen Komponenten und die zumindest abschnittweise seh Lei fenförmig verlegten Lichtleitfasern starr mit dem Gehäuse 4 (Tragkörper) bzw. der damit fest verbundenen Einlage 4d zu verbinden, ist beim vorliegenden Ausführungsbei spie l vorgesehen, die Ge- häusewanne mit einer aushärtenden Masse auszugießen. Diese Masse 67 ist in Fig. 3 gezeigt. Im ausgehärteten Zustand bietet diese Masse neben einer Festlegung der Komponenten und Lichtleitfasern eine zusätzliche Isolation und damit eine Erhöhung der Unempfindlichkeit gegenüber Schwankungen der Umgebungsbedingungen. Die am Gehäuse 4 fest haftende Masse kann ein im ausgehärteten Zustand duroplastisches Harz sein. Beispielsweise eignet sich ein Epoxid-Harz. Nach dem Vergießen kann der Interferometerkopf zusätzlich durch einen Deckel 68 verschlossen werden.

Zum Anschluß der Laserlicht-zuführenden fle iblen Licht¬ leitfaser 32 an den Interferometerkopf 1 ist eine zweitei¬ lige Faserkupplung vorgesehen. Der i nterferometerkopfsei t i ge Teil 70a dieser Faserkupplung ist in der h nteren Gehäuse¬ wand 4c des Interfero eterkopf-Gehäuses 4 ausgebildet, während der lichtquellenseitige Teil 70b an die Lichtleit-

faser 32 angeschlossen ist. Die Teile 70a und 70b passen formschlüssig ineinander. Ähnlich ist die Situation zur lösbaren Verbindung der Kunst stoff-Li cht lei tfasern 33a-d mit dem Interferometerkopf. Auch hier ist eine zweiteilige

5 (mehrfach) Faserkupplung vorgesehen, deren interferometer- kopfseitiger Teil 71a in der hinteren Gehäusewand 4c des Interferometerkopfes 1 ausgebildet ist, während der detek¬ torsei tige Teil 71b mit den Lichtleitfasern 33 a-d verbunden ist. über diese lösbaren FaserkuppLungen ist ein rascher

10 Anschluß der Lichtleitfasern an den Interferometerkopf mög Lieh.

Der in Fig. 4 in einer Draufsicht gezeigte Interferometer¬ kopf ist ähnlich ausgebildet wie der in den Fig. 2 und 3 gezeigte Interferometerkopf. Im wesentlichen besteht der Unterschied - abgesehen von der Verlegung der Lichtleitfa¬ sern im Inneren des Interferometerkopfes-da ri n, daß die Lichtaufteilung auf die Polaπ ^' satoren 20 a-d durch gesonderte Strahlteiler 18, 19 (Faserkoppler) erfolgt, wie dies bereits in Fig.1 gezeigt ist. Ansonsten bezeichnen gleiche Bezugs-

20 Ziffern gleiche bzw. äqualente Teile wie in den vorhergehen¬ den Figuren. Selbstverständlich sind auch bei den in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei spi e Len die Lic tleitfasern und die wesentlichen optischen Komponenten des Interfero¬ meterkopfes starr mit dem Interferometerköpf-Gehäuse 4

25 (Tragkörper) verbunden.

Bei dem in Fig. 5 geführten Ausführungsbeispiel sind die wesentlichen optischen Komponenten, insbesondere der Strahl¬ teiler 7und die Rekombinationseinrichtung 15, sowie ein Teil der Li chtwe L len Lei ter auf einem Trägersubstrat 32 aus- 30 gebildet. Die Li chtwe L lenLeiter sind eindiffundierte WeLlen- lei terbahnen. Das Trägersubstrat, wofür sich beispielsweise Glas oder Li th i um-*! i obat eignet, ist am Gehäuseboden 4b festgeklebt. Zum Anschluß der auf dem Trägersubstrat 72 aus¬ gebildeten Welleπleiterbahnen an die außerhalb des Träger-

Substrats liegenden Komponenten sind zunächst flexible LichtwellenLeiter 6,8,14 und 21a-d vorgesehen. Die gemäß der Erfindung dann starr mit dem Gehäuse 4 (Tragkörper) verbunden sind.

Bei den bisherigen Ausführungsbei spi eLen wurden die 4 phasenverschobenen Ausgänge unter Ausnutzung von zwei ver¬ schiedenen Polar sationen erreicht. Bei dem in Fig. 6 dar¬ gestellten Ausführungsbeispiel erhält man auf den Leitun¬ gen 21 a-d bzw. 33 a-d vier phasenverschobene Interferenz- signaLe durch Verwendung von zwei Rekombinationseinrich¬ tungen 15,15' und eine "Zweiteilung" des Referenzstrahles. Die Aufteilung des Referenzstrahles in zwei räumlich ge¬ trennt verlaufende Referenzfasern 10 und 10' erfolgt im Strahlteiler 73. Der von der nicht näher dargestellten Meß- strecke zurückkehrende und über die Einkoppellinse 13 eingekoppelte Meßstrahl wird im Strahlteiler 74 auf zwei räumlich getrennt verlaufende Lichtleitfasern 14 und 14' aufgeteilt, über die Trimmeinrichtung 75 in der Referenz¬ faser 10' kann die Phasenlage des darin geführten Referenz- Strahl-Teiles derart verändert werden, daß auf den Ausgangs- Lichtle tfasern 21 a-d vier bi espi e lswei se jeweils um 90 phasenverschobene optische Interferenzsignale zur Verfügung stehen. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lichtleitfasern im Bereich der Ein- und Auskoppel- Linsen 13 bzw. 9 durch starre Faserhalter 76 gehalten.

Um den Interferometerkopf 1 als Ganzes ausrichten zu können, damit beispielsweise der austretende Meßstrahl parallel zum Verschiebeweg eines Retroref Lektors verläuft, ist dieser bzw. dessen Gehäuse 4 (Tragkörper) an einem Basisteil 77 verstellbar gelagert (vergleiche Fig. 7). Um die räumliche Lage des Interferometerkopfes 1 gegenüber dem Basisteil 77 festzulegen, weist dieser zahlreiche im folgenden näher beschriebene Justier- und Befestigungselemente auf.

Der Interferometerkopf ist über eine kugelgelenkartige Ver¬ bindung mit dem Basisteil 77 verbindbar.

Gemäß Fig. 7 ist dazu eine in den Interferometerkopf bzw. dessen Tragkörper 4 einsetzbare Kugel 78 vorgesehen, die mit einer Bohrung 79 versehen ist. Durch diese Bohrung 79 hindurch kann eine Befestigungsschraube in ein Gewinde 81 in Basisteil 77 eingeschraubt werden. Der Interferometer¬ kopf ist damit mit dem Basisteil 77 verbunden, kann jedoch durch die kugelgelenkartige Verbindung noch in allen Raum- richtungen ausgerichtet werden. Um die Verdrehlage um die Y-Achse (vergleiche kleines Koordinatensystem in Fig. 7) festzulegen, sind zwei verstellbar am Interferometerkopf ge¬ lagerte Einstellschrauben 82 vorgesehen, deren kugelförmig abgerundete Spitzen 82a an der ebenen Oberfläche des Basis- teiles zur Anlage kommen. Zur Einstellung der Verdrehlage um die X-Achse ist eine verstellbar am Interferometerkopf gelagerte Einstellschraube 83 vorgesehen, deren kugelförmig abgerundete Spitze 83a sich ebenfalls an der ebenen Ober¬ fläche des Basisteiles 77 abstützt. Zur Einstellung der Verdrehlage um die Z-Achse ist ein in ein Langloch 84 einge¬ setzter Exzenter 85 vorgesehen, der eine zylindrische Außenfläche und eine exzentrisch angeordnete Bohrung 86 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 87 aufweist, welche in e n Gewinde 88 im Basisteil 77 eingeschraubt werden kann. Bei einer in das Gewinde 88 eingeschraubter Befestigungs¬ schraube 87 kann durch Verdrehen des Exzenters 85 die Ver¬ drehlage des Interferometerkopfes um die Z-Achse festgelegt werden .

Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Erweiterung der bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele auf eine Interferometeranordnung mit drei identischen Inter¬ ferometerköpfen 1,1', 1" (beispielsweise solchen wie in Fig. 2 und 3). Bei geeigneter Anordnung der Interferometerköpfe läßt sich beispielsweise ein Drei achssystem realisieren,

mit dem die Lage eines Bauteiles im Raum erfaßbar ist. Gegenüber den bisher dargestellten Ausführungsbei spieLen unterscheidet sich das in Fig. 8 dargestellte Ausführungs¬ beispiel, abgesehen von der dreifachen Zahl der Interfero- meterköpfe dadurch, daß das Licht aus der Laserdiode 2 zunächst einem Li chtvertei ler 90 zugeführt wird, der zwei Strahlteiler 91 und 92 enthält-, um das Licht an seinem Eingang 93 auf die drei Ausgänge 94 gleichmäßig zu vertei¬ len. Der Eingang 93 des Lichtverteilers 90 ist über eine Glasfaser 95, deren optische Länge vorzugsweise mindestens einen Meter beträgt, mit der von der Laserdiode 2 kommen¬ den Faser 35 verbunden, wobei die Glasfaser 95 be dseit g mit lösbaren Faserverbindungen angeschlossen ist. Die Interferometerkopfe 1,1',1" sind über lösbare Faserverbin- der 37' an die Ausgänge 94 des Lichtverteilers 90 ange¬ schlossen. Interferometerkopfseitig sind zweiteilige lös¬ bare Faserkupplungen 70a, 70b; 70a' 70b'; 70a", 70 b" vorgesehen. Die vier, aus edem Interferometerkopf heraus¬ führenden und die optischen Interferenzsignale übertragen- den Kunststoff-Lichtleitfasern 33a - d sind beim ersten

Interferometerkopf 1 mit der in im Gehäuse 27 untergebrach¬ ten Detektor- bzw. Auswerteinri chtung 3 verbunden, während die Detektor- bzw. Auswertei nri chtungen 3', 3" für die beiden anderen Interferometerkopfe 1', 1" in gesonderten Gehäusen 27' und 27" untergebracht sind. Interferometer- kopfseitig sind zweiteilige lösbare Faserkupplungen 71a, 71b; 71a', 71b'; 71a", 71 b" vorgesehen.

Das über die monomode Glasfaser 53 und die elektrische Le tung 52 an das Gehäuse 27 angeschlossene Etalon 41 wird in der Praxis in der Nähe der Meßstrecke angeordnet werden, um sicherzustellen, daß zwischen den Spiegelflächen des Etalons dieselben Umweltbedingungen herrschen wie auf der Meßstrecke.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die darge-

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stellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann an Stelle der Laserdiode auch jede andere geeignete Laserlichtquelle, insbesondere ein im Sichtbaren emittierender Helium-Neon-Laser zum Einsatz kommen. Emittiert die Laser l i chtque 11e auf einer bestimmten festen Frequenz, so besteht die Möglichkeit, die Umweltbedingungen (Brechzahl der Luft auf der Meßstrecke) rechnerisch zu kompensieren, um den Verschiebeweg oder die Entfernung in metrischen Einheiten zu ermitteln. Grundsätzlich ist es auch denkbar, daß der Tragkörper des Interferometerkopfes nur aus einer ebenen Platte besteht, wenngleich auch ein im wesentlichen geschlossenes Gehäuse günstiger erscheint. Anstelle von einzelnen Linsen zur Aus- und Einkopplung des Meßstrahles können jeweils auch aus mehreren Linsen bestehende Linsen¬ anordnungen vorgesehen sein, die dann alle fest mit dem Tragkörper des Interferometer opfgehäuses (gegebenenfalls nach einer vorhergehenden Justierung) verbunden sind. Im Interferometerkopf können abgesehen vom Strahlteiler 7 auch weitere Strahlteiler im Meß- und Referenzzweig vorgesehen sein. Neben der in Fig. 6 dargestellten Variante, bei der der Referenzstrahl durch einen Strahlteiler in zwei Teile geteilt wird, besteht beispielsweise auch die Möglichkeit, nach dem Strahl- teiler 7 im Meßzweigabschnitt im Interferometerkopf einen oder mehrere weitere Strahlteiler anzuordnen, um zusätzliche Referenzzweige abzuzweigen. Auch weitere hier nicht explizit angeführte Ausführungsformen sind im Bereich des durch die Patentansprüche festgelegten Schutzu fanges durchaus denkbar und möglich.