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tm - Technisches Messen

Plattform für Methoden, Systeme und Anwendungen der Messtechnik

[TM - Technical Measurement: A Platform for Methods, Systems, and Applications of Measurement Technology
]

Editor-in-Chief: Puente León, Fernando / Zagar, Bernhard

12 Issues per year


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Issues

Standing Wave Interferometer with Stabilization of Wavelength on Air

Josef Lazar* / Ondrej Cip1 / Martin Cízek2 / Jan Hrabina3 / Zdenek Buchta4

1 Institute of Scientific Instruments, AS CR, Brno, Tschechische Republik

2 Institute of Scientific Instruments, AS CR, Brno, Tschechische Republik

3 Institute of Scientific Instruments, AS CR, Brno, Tschechische Republik

4 Institute of Scientific Instruments, AS CR, Brno, Tschechische Republik

* Correspondence address: Institute of Scientific Instruments, AS CR, Královopolská 147, 612 64 Brno, Tschechische Republik,

Citation Information: tm - Technisches Messen Plattform für Methoden, Systeme und Anwendungen der Messtechnik. Volume 78, Issue 11, Pages 484–488, ISSN (Print) 0171-8096, DOI: 10.1524/teme.2011.0201, October 2011

Publication History

Published Online:
2011-10-28

Abstract

We present an experimental arrangement of an interferometric system designed to operate with full compensation for varying refractive index of air in the measuring axis. The concept is based on a principle where the wavelength of the laser source is derived not from an optical frequency of the stabilized laser but from a fixed length being a base-plate or a frame of the whole measuring setup. This results into stabilization of the wavelength of the laser source in atmospheric conditions to mechanical length of suitable etalon made of a material with very low thermal expansion. The ultra-low thermal expanding glass ceramic materials available on the market perform thermal expansion coefficients on the level 10−8 which significantly exceeds the limits of uncertainty posed by indirect evaluation of refractive index of air through Edlen formula. This approach represents a contribution primarily to high-resolution and high-precision dimensional metrology in the nanoscale.

Zusammenfassung

Ein Interferometer wird vorgestellt, welches die vollständige Kompensation des zeitlich variierenden Brechungsindex der Luft entlang des Messpfades erreicht. Das Konzept basiert auf der Idee die Laserwellenlänge nicht optisch zu stabilisieren, sondern von einer bekannten Distanz abzuleiten, welche über ein Material mit niedrigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten realisiert wird. Die hier eingesetzte kommerziell verfügbare Glaskeramik erreicht thermische Ausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von 10−8 / °C. Dies ist weit unterhalb jener Grenze die erreicht werden kann, wenn der Brechungsindex der Luft mithilfe der Beziehung von Edlen korrigiert wird. Somit ergeben sich Anwendungen in der präzisen Bestimmung von geometrischen Größen auch im Nanometerbereich.

Keywords: refractometry; nanopositioning; interferometry; nanometrology

Citing Articles

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[1]
Jan Hrabina, Josef Lazar, Miroslava Holá, and Ondřej Číp
Sensors, 2013, Volume 13, Number 2, Page 2206
[2]
Josef Lazar, Miroslava Holá, Ondřej Číp, Martin Čížek, Jan Hrabina, and Zdeněk Buchta
Sensors, 2012, Volume 12, Number 12, Page 14084
[3]
J. Lazar, M. Holá, J. Hrabina, Z. Buchta, O. Číp, Miroslav Šulc, Václav Kopecký, Vít Lédl, Radek Melich, and Marek Škereň
EPJ Web of Conferences, 2013, Volume 48, Page 00014
[4]
Josef Lazar, Miroslava Holá, Ondřej Číp, Martin Čížek, Jan Hrabina, and Zdeněk Buchta
Optics Express, 2012, Volume 20, Number 25, Page 27830

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