CN104568382B - 一种Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学测试领域，具体涉及一种Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统及方法。该系统包括第一经纬仪、第二经纬仪、旋转平台以及自准直测角光管；具体的测量方法是：1)获取目标光束的第一位置；2)获取目标光束的第二位置；3)根据目标光束在自准直测角光管上的第一位置和第二位置的距离计算Sagnac干涉仪两臂角度误差；通过使用本发明的系统和方法大大提高了Sagnac干涉仪两臂角度误差的测量精度，并且系统结构简单，方法易于实现。

Description

一种Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统及方法

技术领域

本发明属于光学测试领域，具体涉及一种Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统及方法。

背景技术

由于两臂角度误差直接影响Sagnac干涉仪干涉条纹间距，从而影响干涉光谱仪的光谱分辨率。测量角度误差可以在干涉仪装调过程中控制装调误差，也可以在最后光谱数据处理中加以修正此误差。

目前采用Sagnac干涉仪两臂角度之间要求的角度为45°，但是由于加工时的误差，45°的角度值在加工过程中很难保证，因此会影响干涉仪的使用；

现有的测量Sagnac干涉仪两臂角度误差的系统是：

使用两台经纬仪相互瞄准呈90°设置，其中第一经纬仪用于发射目标光束，第二经纬仪用于接收目标光束；在测量时，第一经纬仪的出射目标光束经Sagnac干涉仪反射后被第二经纬仪接收，此时，若第二经纬仪读出的角度值为0°，则证明Sagnac干涉仪两臂角度误差值为0；若第二经纬仪读出的角度值为δ°，由于第一经纬仪的出射光与第二经纬仪的入射光之间的夹角为Sagnac干涉仪两臂角度的两倍，则Sagnac干涉仪两臂角度的误差值为δ/2°。

但是上述方法引入了两个经纬仪瞄准建立90°时会出现误差，测量时会把两个经纬仪瞄准建立90°度时产生的误差带入最终的测量中，测量的精准度不高。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种测量精度高、结构简单、易于实现的Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统及方法。

本发明的具体技术方案是：

一种Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统，其特征在于：包括第一经纬仪、第二经纬仪、旋转平台以及自准直测角光管；

所述第一经纬仪发出的目标光束入射至Sagnac干涉仪经Sagnac干涉仪两臂反射后出射至第二经纬仪的像面上；

所述自准直测角光管面向第二经纬仪设置，使得进入第二经纬仪的目标光束能够成像在自准直测角光管的像面上；

所述旋转平台的旋转轴心位于第一经纬仪光轴与Sagnac干涉仪中分光面的交点上。

根据上述Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统，现提出一种Sagnac干涉仪两臂角度误差测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取目标光束的第一位置；

1.1)将Sagnac干涉仪安装在旋转平台上；

1.2)打开第一经纬仪、第二经纬仪以及自准直测角光管，第一经纬仪发出目标光束，目标光束经Sagnac干涉仪两臂反射后被第二经纬仪接收；

1.3)拆下Sagnac干涉仪，第二经纬仪接收的目标光束的成像在自准直测角光管的像面上，获得目标光束的第一位置；

2)获取目标光束的第二位置；

2.1)再次将待测Sagnac干涉仪安装在旋转台上，将Sagnac干涉仪按照步骤1.1)安装在位置旋转90°；

2.2)第一经纬仪发出目标光束，目标光束经Sagnac干涉仪两臂反射后被自准直测角光管接收，获取目标光束的第二位置；

3)根据目标光束在自准直测角光管上的第一位置和第二位置的距离计算Sagnac干涉仪两臂角度误差，具体关系式是：

δ＝(1/2)arctg(θ/2f)

设：δ为Sagnac干涉仪两臂角度误差，θ为目标光束在自准直测角光管上第一位置和第二位置之间的距离；f为自准直测角光管焦距。

上述测量系统中的自准直测角光管由经纬仪代替。

本发明的优点在于：

1、本发明通过两次获取目标光束的位置，通过两次位置的差值确定Sagnac干涉仪两臂角度误差，有效避免了现有技术两台经纬仪放置瞄准时出现的误差，并且将两臂角度误差值放大了4倍，提高了测量的精准度。

2、本发明只在原有测量系统的基础上，多增加了一台经纬仪或者自准直测角光管，结构简单，易于实现。

3、本发明采用了旋转平台使得Sagnac干涉仪的旋转角度易于控制，保证了系统进行测量时的稳定性。

附图说明

图1为现有测量系统的结构示意图；

图2和图3为本发明的测量系统的结构示意图；

图4为自准直测角光管靶面中心与目标光束第一位置、第二位置的成像示意图。

1-第一经纬仪、2-第二经纬仪、3-Sagnac干涉仪、4-自准直测角光管。

具体实施方式

为了克服现有技术对Sagnac干涉仪的两臂角度误差测量时出现的测量精度不高的问题，本发明提出了一种Sagnac干涉仪两臂角度误差测量系统及方法。

下面结合附图1和附图2对本发明的系统进行描述：

该测量系统包括第一经纬仪1、第二经纬仪2以及自准直测角光管4；

第一经纬仪发出的目标光束入射至Sagnac干涉仪经Sagnac干涉仪两臂反射后出射至第二经纬仪的像面上；

自准直测角光管面向第二经纬仪设置，使得进入第二经纬仪的目标光束能够成像在自准直测角光管的像面上；

旋转平台的旋转轴心位于第一经纬仪光轴与Sagnac干涉仪中分光面的交点上。

采用上述系统，第一经纬仪和第二经纬仪的放置位置不需要十分精确，(本案为90°)，只需要第二经纬仪能够将目标光束接收到像面上即可，避免了测量误差。

特别需要说明的是：该测量系统中自准直测角光管4可以用用于光束成像的仪器进行代替，例如：经纬仪。

根据上述系统，现将利用该系统的方法进行描述：

步骤1)获取目标光束的第一位置；

步骤1.1)将Sagnac干涉仪安装在旋转平台上；

步骤1.2)打开第一经纬仪、第二经纬仪以及自准直测角光管，第一经纬仪发出目标光束，目标光束经Sagnac干涉仪两臂反射后被第二经纬仪接收；

步骤1.3)拆下Sagnac干涉仪，第二经纬仪接收的目标光束的成像在自准直测角光管的像面上，获得目标光束的第一位置；

步骤2)获取目标光束的第二位置；

步骤2.1)再次将待测Sagnac干涉仪安装在旋转台上，将Sagnac干涉仪按照步骤1.1)安装在位置旋转90°；

步骤2.2)第一经纬仪发出目标光束，目标光束经Sagnac干涉仪两臂反射后被自准直测角光管接收，获取目标光束的第二位置；

步骤3)根据目标光束在自准直测角光管上的第一位置和第二位置的距离计算Sagnac干涉仪两臂角度误差，具体关系式是：

δ＝(1/2)arctg(θ/2f)

设：δ为Sagnac干涉仪两臂角度误差，θ为目标光束在自准直测角光管上第一位置和第二位置之间的距离；f为自准直测角光管焦距。

其中，需要说明的是：完成上述方法的步骤2)时，Sagnac干涉仪旋转90°可以通过操作人员手工完成。

Claims (2)

1.一种Sagnac干涉仪两臂角度误差的测量方法，采用的测量系统包括第一经纬仪、第二经纬仪、旋转平台以及自准直测角光管；

所述第一经纬仪发出的目标光束入射至Sagnac干涉仪经Sagnac干涉仪两臂反射后出射至第二经纬仪的像面上；

所述自准直测角光管面向第二经纬仪设置，使得进入第二经纬仪的目标光束能够成像在自准直测角光管的像面上；

所述旋转平台的旋转轴心位于第一经纬仪光轴与Sagnac干涉仪中分光面的交点上；

所述测量方法包括以下步骤：

1)获取目标光束的第一位置；

1.1)将Sagnac干涉仪安装在旋转平台上；

1.2)打开第一经纬仪、第二经纬仪以及自准直测角光管，第一经纬仪发出目标光束，目标光束经Sagnac干涉仪两臂反射后被第二经纬仪接收；

1.3)拆下Sagnac干涉仪，第二经纬仪接收的目标光束的成像在自准直测角光管的像面上，获得目标光束的第一位置；

2)获取目标光束的第二位置；

2.1)再次将待测Sagnac干涉仪安装在旋转台上，将Sagnac干涉仪按照步骤1.1)安装在位置旋转90°；

2.2)第一经纬仪发出目标光束，目标光束经Sagnac干涉仪两臂反射后被自准直测角光管接收，获取目标光束的第二位置；

3)根据目标光束在自准直测角光管上的第一位置和第二位置的距离计算Sagnac干涉仪两臂角度误差，具体关系式是：

δ＝(1/2)arctg(θ/2f)

设：δ为Sagnac干涉仪两臂角度误差，θ为目标光束在自准直测角光管上第一位置和第二位置之间的距离；f为自准直测角光管焦距。

2.根据权利要求1所述的Sagnac干涉仪两臂角度误差测量方法，其特征在于：所述测量系统中的自准直测角光管由经纬仪代替。