DE19621512A1 - Polarisation establishment with respect to wavelength of source spectra - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Auswertung des wellenlän genabhängigen Polarisationszustandes einer Strahlung. Der Polarisationszustand für verschiedene Wellenlängenbereiche des Lichtes ist in der Wissenschaft und Technik häufig von großer Bedeutung und muß durch geeignete Meßanordnungen oder -geräte ermittelt werden.The invention relates to a method and arrangement for evaluating the wavelength gene-dependent polarization state of radiation. The state of polarization for different wavelength ranges of light is in science and technology often of great importance and must be provided by suitable measuring arrangements or devices are determined.
Es ist seit langem allgemein bekannt, die Schwingungsrichtung einer elektromagneti schen Welle (Licht) in einem sogenannten Polarimeter zu ermitteln, indem im Strah lengang ein drehbarer Analysator angeordnet wird. Dieser Analysator beeinflußt in Abhängigkeit der Schwingungsrichtung des Lichtes die Intensität der durchgelassenen Strahlung. Aus der Winkelstellung des Analysators, in der ein Intensitätsmaximum oder -minimum auftritt, läßt sich die Polarisationsrichtung des Lichtes ermitteln. Die Strahlungsintensität wird dabei durch einen Fotodetektor, z. B. eine Fotodiode, opto elektronisch ausgewertet.It has long been known the direction of vibration of an electromagnetic to determine the wave (light) in a so-called polarimeter, in the beam lengang a rotatable analyzer is arranged. This analyzer influences in Depending on the direction of vibration of the light, the intensity of the transmitted Radiation. From the angular position of the analyzer, in which an intensity maximum or minimum occurs, the direction of polarization of the light can be determined. The Radiation intensity is thereby by a photodetector, for. B. a photodiode, opto evaluated electronically.
Nachteilig ist, daß diese Polarimeter auf Grund der mechanisch bewegten Analysato ren relativ groß und langsam in der Auswertung sind. Der letztgenannte Nachteil fällt besonders ins Gewicht, wenn nicht nur die Intensitätsextremwerte, sondern auch eine Intensitätsverteilung des Polarisationszustandes ermittelt werden soll. In diesem Falle sind die Strahlungsintensitäten in mehreren bis vielen Winkelstellungen des Analysa tors zu messen und auszuwerten.The disadvantage is that these polarimeters due to the mechanically moved analyzer are relatively large and slow to evaluate. The latter disadvantage falls especially important if not only the extreme intensity values, but also one Intensity distribution of the polarization state is to be determined. In this case are the radiation intensities in several to many angular positions of the Analysa to measure and evaluate tors.
Moderne Meßgeräte zur Polarisationsanalyse (z. B. Ellipsometer) arbeiten automatisch und vor allem ohne manuelle Drehbewegung des Analysators. Dennoch arbeiten diese Polarimeter mit mechanisch bewegten Teilen. Darüber hinaus sind die Meßanordnun gen groß und platzaufwendig, so daß ihr Einsatz insbesondere für mikrooptische Sy steme begrenzt oder nicht möglich ist.Modern measuring devices for polarization analysis (e.g. ellipsometers) work automatically and above all without manual rotation of the analyzer. Nevertheless, these work Polarimeter with mechanically moving parts. In addition, the Messanordnun gene large and space-consuming, so that their use in particular for micro-optical Sy limited or not possible.
Es ist ferner ein Polarimeter ohne mechanisch bewegten Analysator bekannt (DE 3.523.641), bei dem ein Kunststoffkegel, dessen Oberfläche in einem günstigen Nei gungswinkel zum einfallenden Licht steht, als Polarisator bzw. als Analysator wirkt. A polarimeter without a mechanically moved analyzer is also known (DE 3.523.641), in which a plastic cone, the surface of which in a favorable Nei angle to the incident light, acts as a polarizer or as an analyzer.
Mit geeigneter Detektion des am Kegel abgelenkten Lichtes kann ohne mechanische Analysatorbewegung eine Polarisationsanalyse durchgeführt werden. Infolge der räumlichen Strahlablenkung am Kegel ist jedoch die Intensitätsauswertung der Strah lung aufwendig, da die Detektion um den Kegel herum erfolgen muß. Außerdem ist eine exakte Strahlpositionierung auf den Kegel erforderlich. Die Einsatzmöglichkeiten der Einrichtung für eine schnelle und vollständige Polarisationsanalyse sind deshalb ebenfalls eingeschränkt.With suitable detection of the light deflected at the cone, mechanical light can be used Analyzer movement a polarization analysis can be performed. As a result of spatial beam deflection at the cone is the intensity evaluation of the beam elaborate, since the detection must take place around the cone. Besides, is exact beam positioning on the cone is required. The possible uses are the means for a quick and complete polarization analysis also restricted.
Für den Fall, daß die Polarisation einer Strahlung in einzelnen Wellenlängenbereichen der Strahlung zu ermittelt ist, sind die vorgenannten Messungen für jede Wellenlänge der Strahlung durchzuführen, indem die Strahlung vorher jeweils für den spezifischen Wellenlängenbereich separiert wurde.In the event that the polarization of radiation in individual wavelength ranges of the radiation to be determined, the aforementioned measurements are for each wavelength of radiation by performing the radiation beforehand for the specific Wavelength range was separated.
Es ist seit langem bekannt (z. B. B. Stenkamp et al., Grid polarizer for the visible spectral region, SPIE Vol. 2213, 288-296, 1994), daß metallische Gitter, deren Peri ode etwa der Lichtwellenlänge entsprechen oder noch kleiner sind, polarisierende Ei genschaften besitzen. Benutzt man ein entsprechendes aus geraden, metallischen Stä ben bestehendes Gitter, treten nach Durchgang des Lichtes keine Beugungsordnungen außer der sogenannten nullten Beugungsordnung auf. Im Idealfall enthält diese nur noch die quer zu den Gitterstäben schwingende Komponente des elektrischen Feldes. Die andere Polarisationskomponente wird durch das Gitter absorbiert. Bei realen Gittern tritt unter Umständen keine vollständige Absorption auf, wodurch die trans mittierten und reflektierten Komponenten nicht ideal polarisiert sind.It has been known for a long time (e.g. Stenkamp et al., Grid polarizer for the visible spectral region, SPIE Vol. 2213, 288-296, 1994) that metallic gratings, the Peri or approximately equal to the light wavelength or even smaller, polarizing egg own properties. If you use a corresponding one from straight, metallic bars ben existing grating, no diffraction orders occur after passage of the light except for the so-called zero diffraction order. Ideally, this only contains nor the component of the electric field that swings across the bars. The other polarization component is absorbed by the grating. With real ones Lattice may not be completely absorbed, which means that the trans centered and reflected components are not ideally polarized.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den möglichst vollständigen und unver fälschten Polarisationszustand einer Strahlung für unterschiedliche Wellenlängenberei che mit geringem Aufwand und in kürzester Zeit zu ermitteln.The invention is based on the object, the most complete and uncomplicated falsified polarization state of radiation for different wavelength ranges to determine with little effort and in the shortest possible time.
Die Auswertung soll möglichst universell anwendbar sein, insbesondere auch bei mi krooptischen Systemen, und soll eine Momentanerfassung des Polarisationszustandes für die Wellenlängenbereiche ermöglichen.The evaluation should be as universally applicable as possible, especially with mi crooptic systems, and is intended to capture the instantaneous state of polarization allow for the wavelength ranges.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlung ortsabhängig sowohl durch ein optisches Gitter mit vorzugsweise lithografisch hergestellten Mi krostrukturen unterschiedlicher Linienausrichtung in mehreren Schwingungsrichtun gen mikrooptisch polarisiert als auch durch ein diffraktives Ablenkgitter in unter schiedliche Wellenlängen aufgespalten wird und daß die Intensität der in Polarisation und Wellenlänge beeinflußten Strahlung durch einen flächenhaft ortsaufgelösten De tektor erfaßt und ausgewertet wird.This object is achieved in that the radiation is location-dependent both by an optical grating with preferably lithographically produced Mi Crostructures with different line orientations in several vibration directions micro-optically polarized as well as by a diffractive deflection grating in the bottom different wavelengths is split and that the intensity of the polarization and wavelength influenced radiation by a spatially spatially resolved De tector is recorded and evaluated.
Die moderne Lithografie ermöglicht die Herstellung sehr feiner Gitterstrukturen, die eine weitgehend unverfälschte Polarisation der Strahlung ermöglichen. Das Gitter weist dabei Mikrostrukturen unterschiedlicher Linienausrichtungen auf (beispielsweise zirkular gekrümmte, radiale bzw. sternförmige Mikrostrukturen), wodurch die Strah lung gleichzeitig in mehreren Schwingungsrichtungen auf eine vorzugsweise ebene Detektorfläche (z. B. eine an sich bekannte CCD-Matrix) projiziert werden kann. Auf diese Weise kann zur Auswertung ein in der Technik häufig verwendeter CCD-Kamerachip eingesetzt werden.Modern lithography enables the production of very fine lattice structures that enable largely undistorted polarization of the radiation. The grid has microstructures of different line orientations (for example circularly curved, radial or star-shaped microstructures), whereby the beam tion simultaneously in several directions of vibration on a preferably level Detector surface (e.g. a CCD matrix known per se) can be projected. On In this way, one that is frequently used in technology can be used for evaluation CCD camera chip can be used.
Durch diffraktive Ablenkung der Strahlung erfolgt zusätzlich eine spektrale Strahlauf spaltung und eine wellenlängenabhängige Projektion auf unterschiedliche Flächenbe reiche des Detektors.A diffractive deflection of the radiation additionally results in a spectral beam splitting and a wavelength-dependent projection onto different surfaces range of the detector.
Mit der Intensitätsauswertung der auf den flächenhaft ortsaufgelösten Detektor tref fenden und lokal polarisationsbeeinflußten und farbabgelenkten Strahlung kann diese unmittelbar polarisations- und wellenlängenabhängig ausgewertet werden. Die Polari sationszustände für unterschiedliche Wellenlängenbereiche brauchen somit im Ver gleich zum Stand der Technik nicht für die einzelnen Wellenlängen zeitlich nacheinan der gemessen zu werden, sondern können bei der Momentanauswertung (in-situ-Mes sung) der Strahlung gemeinsam erfaßt werden. Die wellenlängenabhängige Be einflussung der Strahlung zur Polarisationsmessung besteht nicht, wie bekannt, in der Farbfilterung der Strahlung, sondern in deren wellenlängenspezifischer Ablenkung. Die Gitter können zirkular oder polygonal ausgeführt sein. Zur optoelektronischen Strahlauswertung kann eine direkte Abbildung auf den Detektor oder eine Abbildung über eine Projektionsoptik erfolgen, wobei die Gitter an sich bzw. Gitter und Projek tionsoptik baulich vereint sein können.With the intensity evaluation of the detector that is spatially resolved on the surface and local polarization-influenced and color-deflected radiation can cause this can be evaluated directly depending on polarization and wavelength. The Polari States for different wavelength ranges therefore need in the ver equal to the prior art, not in time for the individual wavelengths to be measured, but can be used for the momentary evaluation (in-situ measurement solution) of the radiation can be detected together. The wavelength-dependent Be Influence of the radiation for polarization measurement does not exist, as is known, in the Color filtering of the radiation, but in its wavelength-specific deflection. The grids can be circular or polygonal. For optoelectronic Beam evaluation can be a direct image on the detector or an image via a projection optics, the grids per se or grating and project optics can be structurally united.
Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn vor der ortsaufgelösten Polarisation durch das mikrostrukturierte optische Gitter zusätzlich die Phasenlage zwischen ver schieden polarisierten Komponenten der Strahlung in einem oder mehreren Teilberei chen verändert wird. Hierzu sind insbesondere Elemente geeignet, die (ggf. bereichs reichsweise) die Eigenschaften von an sich bekannten doppelbrechenden Phasenplat ten aufweisen.It has also proven to be advantageous if before the spatially resolved polarization due to the microstructured optical grating the phase position between ver distinguished polarized components of the radiation in one or more sections Chen is changed. For this purpose, elements are particularly suitable that (possibly area abundant) the properties of known birefringent phase plates have ten.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert werden.The invention is intended below with reference to the embodiment shown in the drawing tion examples are explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Prinzipanordnung eines Polarisationsgitters, eines spektralen Ablenk gitters und eines Detektors im Strahlengang der zu untersuchenden Strahlung ohne Projektionsoptik; Fig. 1 is a basic arrangement of a polarization grating, a spectral deflection grating and a detector in the beam path of the radiation to be examined without the projection optics;
Fig. 2 Prinzipanordnung mit einer Projektionsoptik vor dem Detektor; Fig. 2 shows a schematic arrangement of a projection optical system before the detector;
Fig. 3 Prinzipanordnung mit baulicher Vereinigung des spektralen Ablenkgit ters und der Projektionsoptik; Fig. 3 principle arrangement with structural union of the spectral deflection ters and the projection optics;
Fig. 4 Prinzipanordnung mit baulicher Vereinigung des Polarisationsgitters und des spektralen Ablenkgitters; Fig. 4 principle arrangement with structural union of the polarization grating and the spectral deflection grating;
Fig. 5 Prinzipanordnung mit einem geblazten spektralen Ablenkgitter; Fig. 5 principle arrangement with a blazed spectral deflection grating;
Fig. 6 Prinzipanordnung mit baulicher Vereinigung des geblazten spektralen Ablenkgitters und der Projektionsoptik; Fig. 6 is structurally combined with principle arrangement of the blazed spectral Ablenkgitters and the projection optics;
Fig. 7 Prinzipanordnung mit Einfügung eines Axicons zur Projektionsoptik; Fig. 7 principle arrangement with insertion of an axicon the projection optics;
Fig. 8-17 ausgewählte Gestaltungsmöglichkeiten für die Gitterstrukturen; Fig. 8-17 selected design options for the grating structure;
Fig. 18 Prinzipanordnung wie Fig. 1 mit einem zusätzlichen Gitter, dem eine doppelbrechende Phasenplatte vorgelagert ist; Fig. 18 principle arrangement as Figure 1 with an additional grid, the birefringent phase plate is mounted in front.
Fig. 19 Prinzipanordnung wie Fig. 1 mit vorgelagertem Element, welches be reichsweise die Eigenschaft einer doppelbrechenden Phasenplatte be sitzt. Fig. 19 principle arrangement as shown in FIG. 1 with an upstream element, which is rich in the property of a birefringent phase plate be.
In Fig. 1 ist der Prinzipaufbau der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Im Strahlengang einer Strahlung 1, deren Polarisationszustand für unterschiedliche Wel lenlängenbereiche ermittelt werden soll, sind ein mikrooptisch strukturiertes Polarisa tionsgitter 2 (z. B. ein metallisches Gitter der Periode 220 nm), ein spektrales Ab lenkgitter 3 und ein CCD-Kamerachip 4 angeordnet. Das Polarisationsgitter 2 und das spektrale Ablenkgitter 3 können u. a. zirkular oder polygonal ausgeführt sein. Beispie le für das Polarisationsgitter 2 sind in den Fig. 8 bis 17 gezeigt. Auf Grund dieser Mikrostrukturen unterschiedlicher Linienausrichtung wird die Strahlung 1 jeweils dif ferenziert in ihrer Polarisation beeinflußt. Die lokal unterschiedlich polarisierte Strah lung 1 wird über das spektrale Ablenkgitter 3 auf den flächenhaft ortsaufgelösten CCD-Kamerachip 4 projiziert, durch welchen die Strahlungsintensität ortsabhängig erfaßt wird. Von dem spektralen Ablenkgitter 3 (diffraktives Gitter) wird die durch das Polarisationsgitter 2 örtlich beeinflußte Strahlung zusätzlich wellenlängenabhängig mit einem Beugungswinkel abgelenkt. Es wäre im übrigen denkbar, das Polarisati onsgitter 2 und das spektrale Ablenkgitter 3 in umgekehrter Reihenfolge anzuordnen. Entscheidend ist, daß die Strahlung 1 zur flächenhaft ortsaufgelösten Intensitätsaus wertung sowohl lokal unterschiedlich polarisiert als auch örtlich wellenlängenabhängig gebeugt wird.In Fig. 1 the principle structure of the arrangement according to the invention. In the beam path of radiation 1 , the polarization state of which is to be determined for different wavelength ranges, a micro-optically structured polarization grating 2 (e.g. a metallic grating of the period 220 nm), a spectral deflection grating 3 and a CCD camera chip 4 are arranged. The polarization grating 2 and the spectral deflection grating 3 can be circular or polygonal, among other things. Examples for the polarization grating 2 are shown in FIGS . 8 to 17. Because of these microstructures with different line orientations, the radiation 1 is differentiated in its polarization. The locally differently polarized radiation 1 is projected via the spectral deflection grating 3 onto the spatially spatially resolved CCD camera chip 4 , through which the radiation intensity is detected depending on the location. From the spectral deflection grating 3 (diffractive grating), the radiation which is locally influenced by the polarization grating 2 is additionally deflected in a wavelength-dependent manner with a diffraction angle. It would also be conceivable to arrange the polarization grating 2 and the spectral deflection grating 3 in the reverse order. It is decisive that the radiation 1 for the spatially spatially resolved intensity evaluation is both polarized differently locally and diffracted depending on the local wavelength.
Die Auswertung der Strahlungsintensität in Ortsabhängigkeit der Detektorfläche vom CCD-Kamerachip 4 gibt somit unmittelbar Auskunft über den polarisations- und wel lenlängenabhängigen Augenblickszustand der Strahlung 1.The evaluation of the radiation intensity as a function of the location of the detector surface from the CCD camera chip 4 thus provides immediate information about the instantaneous state of the radiation 1 which is dependent on polarization and wavelength.
In Fig. 2 ist zusätzlich zu Fig. 1 vor dem CCD-Kamerachip 4 eine Projektionslinse 5 angeordnet, welche die örtlich in Schwingungsrichtung und Farbablenkung beeinfluß te Strahlung 1 auf den CCD-Kamerachip 4 projiziert. Dadurch werden für jede Wel lenlänge ein scharfer ringförmiger Fokus 6 auf den CCD-Kamerachip 4 abgebildet und eine gute Intensitätsausnutzung der Strahlung 1 bei der Auswertung erzielt. Gegebe nenfalls kann dann auch der Abstand zwischen den Gittern 2, 3 und dem CCD-Kamerachip 4 vergrößert werden.In FIG. 2, in addition to FIG. 1, a projection lens 5 is arranged in front of the CCD camera chip 4 , which projects the radiation 1 that influences the local direction of vibration and color deflection onto the CCD camera chip 4 . As a result, a sharp ring-shaped focus 6 is imaged on the CCD camera chip 4 for each shaft length and good intensity utilization of the radiation 1 is achieved in the evaluation. Where appropriate, the distance between the bars 2, 3 and the CCD camera chip 4 can then be enlarged.
In Fig. 3 sind das spektrale Ablenkgitter 3 und die Projektionslinse 5 zu einem opti schen Element 7 zusammengefaßt. Fig. 4 zeigt die bauliche Vereinigung der beiden zirkular oder polygonal ausgeführten Gitter 2, 3 zu einem optischen Element 8 mit einer entsprechend zirkularen oder polygonalen Beugungsfigur.In Fig. 3, the spectral deflection grating 3 and the projection lens 5 are combined to form an optical element 7 . Fig. 4 shows the structural union of the two circular or polygonal grids 2 , 3 to form an optical element 8 with a corresponding circular or polygonal diffraction figure.
Zur Verbesserung der Beugungseffizienz ist es möglich, das spektrale Ablenkgitter 3 in an sich bekannter Weise als geblaztes diffraktives Gitter 9 auszuführen (Fig. 5), wobei dieses, wie in Fig. 6 dargestellt, gemeinsam mit der Projektionslinse 5 zu einer ringförmigen off-axis-Zylinderlinse 10 zusammengefaßt werden kann. To improve the diffraction efficiency, it is possible to design the spectral deflection grating 3 in a manner known per se as a blazed diffractive grating 9 ( FIG. 5), which, as shown in FIG. 6, together with the projection lens 5 to form an annular off-axis -Cylinder lens 10 can be summarized.
Die zur Farbaufspaltung verwendete erste (und höhere) Beugungsordnung des spek trale Ablenkgitters 3 entstehen unter einem gewissen Winkel zur optischer Achse der Anordnung. Da-die Detektorfläche bei CCD-Chips begrenzt ist, könnte das unter Umständen zu Problemen bei der Detektion führen. Fig. 7 zeigt, wie durch Einfügen eines an sich bekannten Axicons 11 der Winkel, unter dem die Beugungsordnungen zur optischen Achse entstehen, verändert werden kann, was zu einer besseren Flä chenausnutzung des CCD-Kamerachips 4 führt.The first (and higher) diffraction order of the spectral deflection grating 3 used for color splitting are created at a certain angle to the optical axis of the arrangement. Since the detector area is limited in the case of CCD chips, this could possibly lead to problems in the detection. FIG. 7 shows how the angle at which the diffraction orders to the optical axis arise can be changed by inserting an axicon 11 known per se, which leads to better surface utilization of the CCD camera chip 4 .
In den Fig. 8 bis 17 sind Beispiele ausgewählter Mikrostrukturen unterschiedlicher Linienausrichtungen für das Polarisationsgitter 2 dargestellt, um die Strahlung 1 je weils ortsabhängig unterschiedlich zu polarisieren.In FIGS. 8 to 17 are examples of selected microstructures illustrated different line orientations for the polarizing grid 2 to the radiation per 1 to polarize different location-dependent weils.
Fig. 8 zeigt zwei quadratförmige Flächen 19, die Mikrostrukturen 12, 13 mit linearer Ausrichtung in zwei unterschiedlichen Richtungen aufweisen. Fig. 8 shows two square-shaped surfaces 19, the microstructures 12 having linear orientation in two different directions. 13
n Fig. 9 sind zirkulare Mikrostrukturen 14 dargestellt, d. h. die Gitterlinien sind kon zentrische Kreise, deren Radiusdifferenz der Gitterperiode entspricht.n Fig. 9 are circular microstructures 14 is shown, that the grating lines are con centric circles whose radius difference corresponds to the grating period.
Fig. 10 zeigt radiale bzw. sternförmige Mikrostrukturen 15, d. h. die Gitterlinien ver laufen vom Mittelpunkt ausgehend radial nach außen. Fig. 10 shows radial or star-shaped microstructures 15, the grid lines that run from the center ver extending radially outward.
In Fig. 11 sind eine polygonale Mikrostrukturen 16 dargestellt, d. h. die Gitterlinien sind Polygone beliebiger aber konstanter Eckenzahl mit gleichem Mittelpunkt.In Fig. 11 a polygonal microstructures 16 are shown, that the grating lines are polygons arbitrary but constant number of corners with the same center.
Fig. 12 bis 14 zeigen Flächenfüllungen unterschiedlicher Art, wobei diese mit Mi krostrukturen unterschiedlicher Ausrichtungen gefüllt sind (kreisringförmige Flächen 17 in Fig. 12, wabenförmige Flächen 18 in Fig. 13 und beliebig begrenzte Flächen 20 in Fig. 14). FIGS. 12 to 14 show surface fillings of different types, these being filled with microstructures of different orientations (circular surfaces 17 in FIG. 12, honeycomb surfaces 18 in FIG. 13 and surfaces 20 in FIG. 14 with any delimitation).
Die Fig. 15 bis 17 zeigen "patchwork"-artige Kombinationen von Flächen mit unter schiedlichen Gitterausrichtungen. Die Flächen können rechteckförmig (Fig. 15 und 17) oder kreisförmig (Fig. 16) gestaltet sein. Figs. 15 to 17 show "patchwork" -like combinations of surfaces having different lattice orientations union. The surfaces can be rectangular ( FIGS. 15 and 17) or circular ( FIG. 16).
Soll mit dem Polarimeter eine Unterscheidung zwischen elliptisch polarisiertem Licht einerseits und einer Mischung aus linear polarisiertem und unpolarisiertem Licht ande rerseits durchgeführt werden, so ist es zweckmäßig, die bisher beschriebenen Anord nungen (Fig. 1 bis 7) zu erweitern. Wie Fig. 18 zeigt, wird in den Strahlengang neben dem Polarisationsgitter 2 ein weiteres gleichartiges Polarisationsgitter 2a eingefügt, vor dem eine doppelbrechende λ/4-Phasenplatte 21 angeordnet ist. Diese bewirkt eine Veränderung des Polarisationszustandes des einfallenden Lichts, die bei der ortsaufge lösten Polarisation durch das Polarisationsgitter 2a eine Veränderung der einzelnen transmittierten Intensitäten bewirkt. Aus dem Vergleich der beiden mit dem CCD-Kamerachip 4 aufgenommenen Bilder (mit bzw. ohne doppelbrechende λ/4-Pha senplatte 21) kann die o.g. Unterscheidung zwischen verschiedenen Polarisations zuständen getroffen werden.If a distinction is to be made with the polarimeter between elliptically polarized light on the one hand and a mixture of linearly polarized and unpolarized light on the other hand, it is expedient to expand the previously described arrangements (FIGS . 1 to 7). As Fig. 18 shows, in the beam path next to the polarization grid 2, another same type polarization grating 2 is inserted a, before a birefringent λ / 4 phase plate 21 is disposed. This causes a change in the polarization state of the incident light received by the stationary been solved polarization caused by the polarization grid 2 a a change of the individual transmitted intensities. By comparing the two images recorded with the CCD camera chip 4 (with or without birefringent λ / 4 phase plate 21 ), the above distinction between different polarization states can be made.
Die in Fig. 18 beschriebene Anordnung kann auch verändert werden, indem sich im Strahlengang vor dem spektralen Ablenkgitter 3 nur das Polarisationsgitter 2 befindet und vor diesem ein Element 22, das nicht vollständig, sondern nur bereichsweise die Eigenschaften einer doppelbrechenden λ/4-Phasenplatte aufweist (Fig. 19). Das Ele ment 22 besitzt zwei Bereiche unterschiedlicher Phasenverschiebung, wobei verschie den polarisierte Komponenten der Strahlung 1 in einem ersten Bereich 23 um den Betrag λ/4 phasenverschoben werden, während die Strahlung 1 einen zweiten Bereich 24 ohne derartigen Phasenversatz passiert.The arrangement described in FIG. 18 can also be changed in that only the polarization grating 2 is located in the beam path in front of the spectral deflection grating 3 and in front of this there is an element 22 which does not have the properties of a birefringent λ / 4 phase plate, but only in regions ( Fig. 19). The element 22 has two areas with different phase shifts, the polarized components of the radiation 1 being shifted in a first area 23 by the amount λ / 4, while the radiation 1 passes through a second area 24 without such a phase shift.
Es wäre denkbar (in der Zeichnung nicht dargestellt), das Element 22 mit mehreren dieser Bereiche 23, 24 zu realisieren, wobei die erfindungsgemäße Wirkungsweise nicht auf eine λ/4-Phasenverschiebung beschränkt ist. Die Anordnung gemäß Fig. 19 ermöglicht somit ebenfalls eine vorgenannte Unterscheidung zwischen verschiedenen Polarisationszuständen. Im Vergleich zur Anordnung nach Fig. 18 sind die Ausnut zung der Lichtintensität verbessert sowie der Flächenbedarf reduziert.It would be conceivable (not shown in the drawing) to implement the element 22 with several of these regions 23 , 24 , the mode of operation according to the invention not being limited to a λ / 4 phase shift. The arrangement according to FIG. 19 thus also enables the aforementioned differentiation between different polarization states. In comparison to the arrangement according to FIG. 18, the utilization of the light intensity is improved and the area requirement is reduced.
BezugszeichenlisteReference list
1 Strahlung
2, 2a Polarisationsgitter
3 spektrales Ablenkgitter
4 CCD-Kamerachip
5 Projektionslinse
6 ringförmiger Fokus
7, 8 optisches Element
9 geblaztes diffraktives Gitter
10 ringförmige off-axis-Zylinderlinse
11 Axicon
12-16 Mikrostrukturen
17-20 Flächen unterschiedlicher Linienausrichtung der Mikrostrukturen
21 doppelbrechende Phasenplatte
22 Element
23, 24 Bereiche der doppelbrechenden Phasenplatte 1 radiation
2 , 2 a polarization grating
3 spectral deflection gratings
4 CCD camera chips
5 projection lens
6 ring-shaped focus
7 , 8 optical element
9 blazed diffractive grating
10 ring-shaped off-axis cylindrical lens
11 Axicon
12-16 microstructures
17-20 areas of different line alignment of the microstructures
21 birefringent phase plate
22 element
23 , 24 areas of the birefringent phase plate
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Legal Events
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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