CN107238438A - 多普勒差分式干涉仪的装调方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于干涉光谱技术领域，具体涉及一种多普勒差分式干涉仪的装调方法。该方法主要包括建立系统基准、装调分光棱镜、装调视场展宽棱镜和装调光栅等步骤。本发明通过将两个经纬仪与激光器相结合，可以直接有效地获得接近设计要求的干涉仪安装方式，从而得到精确的干涉条纹信息。

Description

多普勒差分式干涉仪的装调方法

技术领域

本发明属于干涉光谱技术领域，具体涉及一种多普勒差分式干涉仪的装调方法。

背景技术

干涉光谱技术是遥感探测中高层大气粒子精细光谱特征的重要手段之一，通过测量干涉条纹位置、相位、对比度、轮廓等信息，可以反演出风速、温度、辐射率、粒子流密度等上层大气的动力学、热力学参数。传统手段主要采用步进扫描方法探测相位变化，动镜稳定性和步进精度控制存在较大的困难。因此，需要探索新的干涉光谱技术。多普勒差分式干涉仪技术正是一种集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术等于一体的新型探测技术，该技术具有宽光谱覆盖、高光谱分辨率、高通量、高稳定性和工艺要求低等优点。

在多普勒差分式干涉仪系统中，目标光源辐射经前置镜后，以平行光入射到干涉仪，经分光棱镜分为两路由视场展宽棱镜入射到闪耀光栅，色散后返回，在干涉仪出口处形成干涉光束，最后形成干涉条纹由后置成像系统成像在探测器上。获得的干涉图经处理得到相位变化量，进而得到谱线多普勒频移量，最终获得大气风场信息。

事实上，在多普勒差分干涉系统中，干涉仪起着至关重要的作用，它的设计和装调不但影响着干涉仪出口处的干涉光束，而且还影响着在探测器成像的干涉条纹。因此，干涉仪的装调决定性地影响着最终大气风场的反演。

然而，由于多普勒差分式干涉仪是将传统的干涉仪中的平面镜用光栅来代替，并在光栅和分光棱镜中加入了视场展宽棱镜，因此，其系统装调不同于一般的干涉仪系统。在装调过程中不但要考虑光栅的影响，同时还要考虑加入视场棱镜之后对干涉光束的影响，以及是否满足干涉仪干涉特性的要求等。采用传统的干涉仪装调方法难以满足多普勒差分式干涉仪的设计要求。

发明内容

本发明提供了一种多普勒差分式干涉仪装调方法，解决了传统的干涉仪装调方法难以满足多普勒差分式干涉仪的干涉特性设计要求的技术问题。

本发明的技术解决方案是：一种多普勒差分式干涉仪的装调方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)建立系统基准：

在分光棱镜的入射面处安装第一经纬仪，在分光棱镜的出射面处安装第二经纬仪，利用两台经纬仪建立系统基准；

2)装调分光棱镜：

调整分光棱镜，使第一经纬仪对分光棱镜的入射面自准直，并使第二经纬仪对分光棱镜的出射面自准直；

3)装调视场展宽棱镜：

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在分光棱镜入射面的对侧放置第一视场展宽棱镜，并将第二经纬仪放置在第一视场展宽棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第一视场展宽棱镜的反射像，调整第一视场展宽棱镜的位置，使第一视场展宽棱镜的反射像与第二经纬仪的测量十字丝相重合；

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在分光棱镜出射面的对侧放置第二视场展宽棱镜，并将第二经纬仪放置在第二视场展宽棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第二视场展宽棱镜的反射像，调整第二视场展宽棱镜的位置，使第二视场展宽棱镜的反射像与第二经纬仪的测量十字丝相重合；

4)装调光栅：

在第一经纬仪内引入光源；

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在第一视场展宽棱镜的外侧放置第一光栅，并将第二经纬仪放置在分光棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第一光栅的反射像，调整第一光栅的位置，使第一光栅的反射像与第二经纬仪的测量十字丝呈设计的角度值；

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在第二视场展宽棱镜的外侧放置第二光栅，并将第二经纬仪放置在分光棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第二光栅的反射像，调整第二光栅的位置，使第二光栅的反射像与第二经纬仪的测量十字丝呈设计的角度值；

进一步地，步骤1)中的系统基准是通过旋转第一经纬仪和第二经纬仪进行十字丝穿心的方法而建立的。

进一步地，经步骤2)装调后，分光棱镜的中心与第一经纬仪和第二经纬仪的激光交叉点重合。

进一步地，步骤3)中放置第二经纬仪之后，先在第二经纬仪中找到第一视场展宽棱镜/第二视场展宽棱镜的反射像并将第二经纬仪自准直，再通过旋转第一经纬仪和第二经纬仪进行十字丝穿心的方法建立基准，然后将第一经纬仪和第二经纬仪转回，最后再调整第一视场展宽棱镜/第二视场展宽棱镜的位置。

进一步地，步骤4)中在放置第二经纬仪之后，先要对第二经纬仪进行自准，调整第二经纬仪使其分别对分光棱镜和第一经纬仪的反射像重合且能自准直，同时使第二经纬仪和第一经纬仪呈设计角度值，然后再对第一光栅/第二光栅进行调整。

进一步地，步骤4)中引入的光源为He-Ne激光器。

本发明的有益效果在于：本发明通过将两个经纬仪与激光器相结合，可以直接有效地获得接近设计要求的干涉仪安装方式，从而得到精确的干涉条纹信息。

附图说明

图1为本发明多普勒差分式干涉仪的装调方法的较佳实施例流程图。

图2为装调完成后的多普勒差分式干涉仪示意图。

其中，附图标记为：1-分光棱镜，2-分光棱镜入射面，3-分光棱镜出射面，4-第二光栅，5-第二视场展宽棱镜，6-第一视场展宽棱镜，7-第一光栅。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明提供了一种多普勒差分式干涉仪的装调方法，其较佳实施例包括以下步骤：

第一步，将分光棱镜1安装在底座上，第一经纬仪设在分光棱镜入射面2位置，第二经纬仪设在分光棱镜出射面3位置，利用第一经纬仪和第二经纬仪相互旋转通过十字丝穿心的方法建立系统基准，系统角度根据入射光与出射光的设计角度而定；

第二步，利用第一经纬仪和第二经纬仪分别观测分光棱镜入射面2和分光棱镜出射面3的反射像，调整分光棱镜1使两经纬仪分别对分光棱镜入射面2和分光棱镜出射面3自准直，从而完成分光棱镜的装调。按照分光棱镜角度进行调整，同时尽量保证分光棱镜中心与第一经纬仪和第二经纬仪的激光交叉点重合，则分光棱镜的位置调整到较佳的设计状态；

第三步，以第一经纬仪和分光棱镜为基准安装视场展宽棱镜，先安装与分光棱镜入射面2相对的第一视场展宽棱镜6，在将第一视场展宽棱镜6按照设计进行初步放置后，将第二经纬仪放置在第一视场展宽棱镜出射面位置进行粗瞄，在第二经纬仪中找到第一视场展宽棱镜6的反射像确定第二经纬仪的大致位置，并将第二经纬仪自准，需保证自准后还可以看到第一视场展宽棱镜5的反射像；

第四步，利用第一经纬仪和分光棱镜的基准建立第一经纬仪和分光棱镜以及第二经纬仪三者组成的系统基准，这里利用第一经纬仪和第二经纬仪相互旋转通过十字丝穿心的方法建立系统，系统角度根据入射光与第一视场展宽棱镜6的设计角度而定，再将第一经纬仪转回进行自准，将第二经纬仪按照系统角度转回则已建立好基准；

第五步，通过第二经纬仪中的反射像对第一视场展宽棱镜6进行微调，使其反射像与第二经纬仪的十字交叉点重合，则第一视场展宽棱镜6的位置已调整到设计的状态。利用安装第一视场展宽棱镜相同的方法安装与分光棱镜出射面3相对的第二视场展宽棱镜5，从而完成视场展宽棱镜的装调；

第六步，以第一经纬仪和分光棱镜以及第一视场展宽棱镜6为基准安装位于第一视场展宽棱镜6外侧的第一光栅7，这里需要将He-Ne激光器引入分光棱镜入射面的第一经纬仪中作为光源，将第二经纬仪放置在分光棱镜出射面的位置，需要先对其进行自准，调整第二经纬仪使其分别对分光棱镜和第一经纬仪的反射像重合且能自准直，同时，两经纬仪应成设计角度值；

第七步，将自准后的第二经纬仪根据设计时入射面He-Ne激光器的光经过第一光栅7后在出射面上与光轴的夹角进行旋转，通过第二经纬仪观测He-Ne激光器的光经过第一经纬仪、分光棱镜、第一视场展宽棱镜最后到第一光栅的反射像，调节第一光栅7使得在出射面处第二经纬仪观测到的第一光栅反射像与第二经纬仪自身的测量十字丝相互重合，则第一光栅7的位置已调整到设计的状态。利用相同的方法安装位于第二视场展宽棱镜5外侧的第二光栅4，从而完成光栅的装调。

Claims (6)

1.一种多普勒差分式干涉仪的装调方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立系统基准：

在分光棱镜的入射面处安装第一经纬仪，在分光棱镜的出射面处安装第二经纬仪，利用两台经纬仪建立系统基准；

2)装调分光棱镜：

调整分光棱镜，使第一经纬仪对分光棱镜的入射面自准直，并使第二经纬仪对分光棱镜的出射面自准直；

3)装调视场展宽棱镜：

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在分光棱镜入射面的对侧放置第一视场展宽棱镜，并将第二经纬仪放置在第一视场展宽棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第一视场展宽棱镜的反射像，调整第一视场展宽棱镜的位置，使第一视场展宽棱镜的反射像与第二经纬仪的测量十字丝相重合；

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在分光棱镜出射面的对侧放置第二视场展宽棱镜，并将第二经纬仪放置在第二视场展宽棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第二视场展宽棱镜的反射像，调整第二视场展宽棱镜的位置，使第二视场展宽棱镜的反射像与第二经纬仪的测量十字丝相重合；

4)装调光栅：

在第一经纬仪内引入光源；

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在第一视场展宽棱镜的外侧放置第一光栅，并将第二经纬仪放置在分光棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第一光栅的反射像，调整第一光栅的位置，使第一光栅的反射像与第二经纬仪的测量十字丝呈设计的角度值；

利用第一经纬仪与分光棱镜建立的基准，在第二视场展宽棱镜的外侧放置第二光栅，并将第二经纬仪放置在分光棱镜的出射面位置；通过第二经纬仪观测第二光栅的反射像，调整第二光栅的位置，使第二光栅的反射像与第二经纬仪的测量十字丝呈设计的角度值。

2.根据权利要求1所述的多普勒差分式干涉仪的装调方法，其特征在于：步骤1)中的系统基准是通过旋转第一经纬仪和第二经纬仪进行十字丝穿心的方法而建立的。

3.根据权利要求1或2所述的多普勒差分式干涉仪的装调方法，其特征在于：经步骤2)装调后，分光棱镜的中心与第一经纬仪和第二经纬仪的激光交叉点重合。

4.根据权利要求3所述的多普勒差分式干涉仪的装调方法，其特征在于：步骤3)中放置第二经纬仪之后，先在第二经纬仪中找到第一视场展宽棱镜/第二视场展宽棱镜的反射像并将第二经纬仪自准直，再通过旋转第一经纬仪和第二经纬仪进行十字丝穿心的方法建立基准，然后将第一经纬仪和第二经纬仪转回，最后再调整第一视场展宽棱镜/第二视场展宽棱镜的位置。

5.根据权利要求4所述的多普勒差分式干涉仪的装调方法，其特征在于：步骤4)中在放置第二经纬仪之后，先要对第二经纬仪进行自准，调整第二经纬仪使其分别对分光棱镜和第一经纬仪的反射像重合且能自准直，同时使第二经纬仪和第一经纬仪呈设计角度值，然后再对第一光栅/第二光栅进行调整。

6.根据权利要求5所述的多普勒差分式干涉仪的装调方法，其特征在于：步骤4)中引入的光源为He-Ne激光器。