CN101303254A - 新型双猫眼动镜干涉仪 - Google Patents
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Abstract
一种新型双猫眼动镜干涉仪包含一个分束器、四个固定的平面反射镜、和被一个刚性结构背靠背地固定在一起作为一个单独的运动部件的两个扫描猫眼镜；两个猫眼动镜的次镜均为平面镜、主镜之间的距离极小；两个猫眼动镜的次镜、分束器半反射面之间相互平行；第一平面镜和第三平面镜关于分束器半反射面对称；第二平面镜和第四平面镜关于分束器半反射面对称；第二平面镜、第四平面镜、分束器半反射面之间相互平行；双猫眼动镜沿分束器半反射面的法线方向做直线往复运动；光程差为双猫眼动镜位移的8倍。这种干涉仪完全消除了倾斜和横移问题，适用于各种光谱区域的高分辨率傅里叶变换光谱仪。
Description
技术领域
本发明涉及一种干涉仪，具体涉及一种应用于高分辨率傅里叶变换光谱仪的新型双猫眼动镜干涉仪。
背景技术
傅里叶变换光谱仪具有高光谱分辨率、高通量、多通道等优点，影响迈克尔逊(Michelson)干涉仪在傅里叶光谱仪中应用的最大问题是平面动镜在扫描过程中的倾斜问题。
使用猫眼镜(cat’s-eye retroreflector)或角反射体(cube-corner mirrors)代替平面动镜可以很好地解决倾斜问题，唯一的缺点是单个猫眼动镜或单个扫描角反射体存在横向偏移问题。另外一种办法是使用动态校正伺服系统，但分辨率越高，这种校正系统的失灵概率就越高，而且该系统对机械振动引起的扰动非常敏感。
转镜式或摆镜式干涉仪消除了平面动镜倾斜带来的误差，提高了仪器的稳定性和可靠性，但其产生的光程差与转角为非线性关系，只适用于低分辨率光谱仪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型双猫眼动镜干涉仪，其解决了背景技术中平面动镜倾斜、单个扫描猫眼镜和单个扫描角反射体横移的技术问题，在傅里叶变换光谱仪的应用中大大地提高了精度；光程差为双猫眼动镜位移(相对于其零光程差位置)的8倍，在制造误差和运动误差相同的条件下，可获得更高的仪器分辨率。
本发明的技术解决方案是：
一种新型双猫眼动镜干涉仪，包括设置在入射光束光路上的一个分束器；还包括设置在上述分束器半反射面反射光束光路上的第一平面镜、第二平面镜和设置在上述分束器半反射面透射光束光路上的第三平面镜、第四平面镜，所述第一平面镜设置在上述分束器和第二平面镜之间的光束光路上，所述第三平面镜设置在上述分束器和第四平面镜之间的光束光路上；还包括设置在上述第一平面镜和第二平面镜之间光束光路上的第一猫眼动镜和设置在上述第三平面镜和第四平面镜之间光束光路上的第二猫眼动镜；还包括探测器、以及将经第二平面镜和第四平面镜反射的光束会聚到探测器上的收集镜；
其特征在于：
所述的第一猫眼动镜和第二猫眼动镜被一个刚性结构背靠背地固定在一起作为一个单独的运动部件；所述的第一猫眼动镜和第二猫眼动镜沿分束器半反射面的法线方向做直线往复运动；所述的两个猫眼动镜的次镜均为平面镜、主镜之间的距离极小；所述的第一猫眼动镜的次镜、第二猫眼动镜的次镜、分束器半反射面之间相互平行；所述的第一平面镜和第三平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第二平面镜和第四平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第二平面镜、第四平面镜、分束器半反射面之间相互平行；所述的分束器、第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜的中心位于同一个平面内。
上述的新型双猫眼动镜干涉仪可为：所述的分束器半反射面45度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
上述的新型双猫眼动镜干涉仪可为：所述的分束器为两块胶合的直角棱镜，直角棱镜的斜面为胶合面，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
上述的新型双猫眼动镜干涉仪可为：所述的分束器半反射面30度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
上述的新型双猫眼动镜干涉仪可为：所述的分束器为两块胶合的等边三角形棱镜，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
上述的收集镜为会聚透镜或会聚透镜组。
本发明的优点在于：
1.该干涉仪完全消除了倾斜和横移问题。
2.光程差为双猫眼动镜位移(相对于其零光程差位置)的8倍，适用于各种光谱工作区的高分辨率光谱仪。
3.用于固定两个猫眼动镜的刚性结构尺寸较小，分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板或两块胶合的直角棱镜或两块胶合的等边三角形棱镜，从而提高了该干涉仪的机械稳定性和热稳定性。
附图说明
图1为本发明光学结构原理示意图(分束器半反射面45度角设置在入射光束光路上)。
图2为两块胶合的平面平行玻璃平板分光装置(45度角设置在入射光束光路上)。
图3为两块胶合的直角棱镜分光装置。
图4为本发明光学结构原理示意图(分束器半反射面30度角设置在入射光束光路上)。
图5为两块胶合的平面平行玻璃平板分光装置(30度角设置在入射光束光路上)。
图6为两块胶合的等边三角形棱镜分光装置。
具体实施方式
新型双猫眼动镜干涉仪包含一个分束器、四个固定的平面反射镜(即第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜和第四平面镜)、和被一个刚性结构背靠背地固定在一起作为一个单独的运动部件的两个扫描猫眼镜(即第一猫眼动镜和第二猫眼动镜)；两个猫眼动镜的次镜均为平面镜，两个猫眼动镜的主镜之间的距离极小；第一猫眼动镜的次镜、第二猫眼动镜的次镜、分束器半反射面之间相互平行；第一平面镜和第三平面镜关于分束器半反射面对称；第二平面镜和第四平面镜关于分束器半反射面对称；第二平面镜、第四平面镜、分束器半反射面之间相互平行；分束器、第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜的中心位于同一个平面内。
实施方式1：分束器半反射面45度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
实施方式2：分束器为两块胶合的直角棱镜，直角棱镜的斜面为胶合面，胶合面的一个面为分束器半反射面；第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
实施方式3：分束器半反射面30度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
实施方式4：分束器为两块胶合的等边三角形棱镜，胶合面的一个面为分束器半反射面；第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
对于上述任何一种实施方式，入射的平行光束在分束器的半反射面上反射和透射，并被分为强度相等的两束光I和II，光束I依次被第一平面镜、第一猫眼动镜、第二平面镜、第一猫眼动镜、第一平面镜反射后射向分束器并透过分束器；光束II依次被第三平面镜、第二猫眼动镜、第四平面镜、第二猫眼动镜、第三平面镜反射后射向分束器并透过分束器；这两束光相交时发生干涉，经收集镜会聚到探测器上。
光束I和II之间的光程差是由双猫眼动镜(即第一猫眼动镜和第二猫眼动镜背靠背地固定在一起所构成的一个单独的运动部件)的直线往复运动产生的，光程差为双猫眼动镜位移(相对于其零光程差位置)的函数。双猫眼动镜沿分束器半反射面的法线方向做直线往复运动。
当双猫眼动镜移动距离a时，有两种情况：一种情况是光束I的光程增加了4a而光束II的光程减少了4a，于是光束I和光束II之间光程差的变化量为8a；另外一种情况是光束I的光程减少了4a而光束II的光程增加了4a，则光束I和光束II之间光程差的变化量仍为8a。因此，光程差值的改变量为双猫眼动镜移动距离的8倍。光程差x与双猫眼动镜位移(相对于其零光程差位置)l之间的关系为
x＝8l (1)
则新型双猫眼动镜干涉仪的干涉强度与双猫眼动镜位移(相对于其零光程差位置)之间的关系为
I(x)＝B(σ)[1+cos(16pσl)] (2)
式中σ为波数，B(σ)为光谱强度，x为光程差。
当双猫眼动镜发生横移时，第一猫眼动镜的横移正好补偿了第二猫眼动镜的横移，因此新型双猫眼动镜干涉仪完全消除了横移问题。
新型双猫眼动镜干涉仪完全消除了倾斜和横移问题。
本发明中的猫眼镜可由其他类型的猫眼镜代替。
Claims (6)
1.一种新型双猫眼动镜干涉仪，包括设置在入射光束光路上的一个分束器；还包括设置在上述分束器半反射面反射光束光路上的第一平面镜、第二平面镜和设置在上述分束器半反射面透射光束光路上的第三平面镜、第四平面镜，所述第一平面镜设置在上述分束器和第二平面镜之间的光束光路上，所述第三平面镜设置在上述分束器和第四平面镜之间的光束光路上；还包括设置在上述第一平面镜和第二平面镜之间光束光路上的第一猫眼动镜和设置在上述第三平面镜和第四平面镜之间光束光路上的第二猫眼动镜；还包括探测器、以及将经第二平面镜和第四平面镜反射的光束会聚到探测器上的收集镜；
其特征在于：
所述的第一猫眼动镜和第二猫眼动镜被一个刚性结构背靠背地固定在一起作为一个单独的运动部件；所述的第一猫眼动镜和第二猫眼动镜沿分束器半反射面的法线方向做直线往复运动；所述的两个猫眼动镜的次镜均为平面镜、主镜之间的距离极小；所述的第一猫眼动镜的次镜、第二猫眼动镜的次镜、分束器半反射面之间相互平行；所述的第一平面镜和第三平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第二平面镜和第四平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第二平面镜、第四平面镜、分束器半反射面之间相互平行；所述的分束器、第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜的中心位于同一个平面内。
2.根据权利要求1所述的新型双猫眼动镜干涉仪，其特征在于：所述的分束器半反射面45度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
3.根据权利要求1所述的新型双猫眼动镜干涉仪，其特征在于：所述的分束器为两块胶合的直角棱镜，直角棱镜的斜面为胶合面，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
4.根据权利要求1所述的新型双猫眼动镜干涉仪，其特征在于：所述的分束器半反射面30度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
5.根据权利要求1所述的新型双猫眼动镜干涉仪，其特征在于：所述的分束器为两块胶合的等边三角形棱镜，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
6.根据权利要求2～5任一所述的新型双猫眼动镜干涉仪，其特征在于：所述的收集镜为会聚透镜或会聚透镜组。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CNA2008101501914A CN101303254A (zh) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | 新型双猫眼动镜干涉仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CNA2008101501914A CN101303254A (zh) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | 新型双猫眼动镜干涉仪 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN101303254A true CN101303254A (zh) | 2008-11-12 |
Family
ID=40113265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CNA2008101501914A Pending CN101303254A (zh) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | 新型双猫眼动镜干涉仪 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102667571A (zh) * | 2009-10-15 | 2012-09-12 | 阿尔法影像有限公司 | 紧凑型多光谱扫描系统 |
| CN106153196A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-23 | 电子科技大学 | 基于无定镜迈克尔逊干涉仪的傅里叶变换光谱仪 |
| CN114705228A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-05 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种多光束平行激光生成装置、平行准直调节装置及方法 |
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2008
- 2008-06-30 CN CNA2008101501914A patent/CN101303254A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081112 |