CN2664098Y

CN2664098Y - 改进型迈克尔逊干涉仪

Info

Publication number: CN2664098Y
Application number: CN 03258239
Authority: CN
Inventors: 张宝颖; 贺秀良; 刘文辉; 王肇圻; 郑治国; 杨�嘉; 柯红卫; 贾小东; 刘洋; 丁娜; 王旭艳; 李萍; 赵宝虎; 周金球
Original assignee: Military Transportation University of PLA
Current assignee: Military Transportation University of PLA
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2013-08-11

Abstract

一种改进型迈克尔逊干涉仪，包括分光器，其特征在于：该分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜接和而成的分光棱镜，且在接和面上镀有一层半透半反膜。本实用新型的优点是：1.本设计能够明显消除杂散光斑的产生。2.能快速进行实验调整，通常要两个小时完成的实验，现在只需30分钟即可完成。3.测量波长的结果准确。我们用此方法进行了波长的测定，经测量得到入射光波的波长λ＝634.8nm，绝对误差Δλ＝2nm，相对误差E＝0.3％。4.省去了补偿镜的使用，简化了实验装置的结构，降低了成本。

Description

改进型迈克尔逊干涉仪

所属领域：

本实用新型属于一种科研教学中使用的仪器，特别涉及一种改进型迈克尔逊干涉仪。

背景技术：

迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉的一种仪器。被广泛地应用于长度精密计量和光学平面的质量检验(可精确到十分之一波长左右)及高分辨率的光谱分析中，并可用它测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度以及研究温度、压力对光传播的影响等等。

迈克尔逊干涉仪的光路见图1。从光源S发出的一束光入射到一平行平面板G1上，G1与入射光束方向呈45°放置，并且在G1的后表面镀有半透半反膜。理论上，G1的作用是将入射的激光束分成相互垂直的两束光，并分别垂直入射到平面反射镜M1和M2上。其中光束(1)是经G1后表面反射到平面反射镜M1，再经M1反射及G1透射后到达接收屏幕上；而光束(2)是经过G1的透射到达平面反射镜M2，再经M2反射后到达G1，并由G1的后表面反射到接收屏幕上。这两束光在G1的后表面相遇，其中光束(1)两次经过G1，而光束(2)只经过G1一次。因此，为了消除由G1带来的光程差的影响，在G1和M2之间还加入了另外一块与G1材料和厚度都相同的补偿板G2。这样，保证了光束(1)和(2)在玻璃中经过的光程完全相同。图1中M2′是M2被G1反射所成的虚像，因此可将M2′完全等效成M2。反射镜M2是固定不动的，M1可在精密导轨上前后移动，从而改变光束(1)和(2)之间的光程差。从观察者看来，两相干光束是从M1和M2′而来的。因此，我们可以把迈克尔逊干涉仪产生的干涉等效为M1M2′间的空气薄膜所产生的干涉。

利用迈克尔逊干涉仪可以测量激光波长。若采用点光源照明，则形成非定域干涉。在接收屏的位置可以观察到明暗相间的圆条纹。在圆心处，若M1镜移动了距离d，引起的条纹吞或吐的数目为N，则有波长λ为

λ＝2d/N

实验条件应该保证G1和G2平行放置，且与入射的光束成45°角。M1的反射面与入射光束平行，M2的反射面与入射光束垂直，才能保证最终两束光相重合。否则，会在接收屏幕上形成两个光斑。这时，一般需要调整M2后部的螺钉来使两个光斑重合。

但在实际操作过程中，会有这样的问题：由于G1的前表面也存在着反射，因此会形成一束与光束(1)平行的光束(1)′，(见图2)；另外，入射光束中经后表面反射的光中，有一部分还会再经前表面反射然后又经后表面二次反射出来，形成与(1)平行的另一束光束(1)″；这样，就有三个光束到达M1上。于是，在M1上会看到三个光斑，其中一个强度较弱的是二次反射出来的。这三束光经M1反射后又会到达G1，再经过G1前后表面的反射、折射和二次反射，以及部分光束的重合，形成三束出射光。这样，在接收屏幕上会看到三个经M1反射的光斑。同样的道理，经G1和G2的作用，透射的光束也存在多束与(2)平行的光束，这样，经M2反射后到达接收屏幕的光斑又会出现多个。只有其中一个光斑是与来自M1的三个光斑中的一个相匹配的，调整这两个光斑重合才会发生干涉。这往往需要丰富的实际经验，才能很快判断出哪两个光斑才是相互匹配的。杂散光斑的存在不仅干扰了实验的正常调整，还影响了屏幕上条纹的对比度。

因此，由于G1和G2的两个表面都存在着反射，形成了杂散光斑，从而影响了实验的顺利调整，需要想方设法消除；而补偿镜G2的存在又增加了设备结构的复杂程度。

发明内容：

本实用新型的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种克避免产生杂散光斑的改进型迈克尔逊干涉仪。

本实用新型的技术方案是：一种改进型迈克尔逊干涉仪，包括分光器，其特征在于：该分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜接和而成的分光棱镜，且在接和面上镀有一层半透半反膜。

上述两片完全相同的等边直角棱镜粘和而成。

上述分光器固定在一底座上，该底座固定在固定支架上。

本实用新型的优点是：1、本设计能够明显消除杂散光斑的产生。2、能快速进行实验调整，通常要两个小时完成的实验，现在只需30分钟即可完成。3、测量波长的结果准确。我们用此方法进行了波长的测定，经测量得到入射光波的波长λ＝634.8nm，绝对误差Δλ＝2nm，相对误差E＝0.3％。4、省去了补偿镜的使用，简化了实验装置的结构，降低了成本。

附图说明：

图1为迈克尔逊干涉仪理想状态下的光路图

图2为目前的迈克尔逊干涉仪的光路图

图3为本实用新型的光路图

图4为本实用新型分光棱镜的立体结构图

图5为分光棱镜的底座示意图

图6为固定支架示意图

具体实施方式：

一种改进型迈克尔逊干涉仪，其特征是：替换现有的迈克尔逊干涉仪中的平行平面板G1和补偿板G2，并在此位置放置由两片完全相同的等边直角棱镜1、2粘和而成的分光棱镜BS作为分光器，且在粘和面上镀有一层半透半反膜3。该分光棱镜BS放置在一底座1上，该底座的中间有螺孔K4。在拆除平行平面板G1和补偿板G2的位置装有一固定支架2，该支架上有三个螺孔K1、K2、K3，其中K1和K2与原来固定G1、G2的螺孔位置相同，这是为了便于安装，中间的螺孔K3与底座中部的螺孔K4对齐，这样放置BS的底座就固定在固定支架上，从而就构成了改进型的迈克尔逊干涉仪。

本实用新型的原理为：分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜粘和而成的分光棱镜，且在粘和面上镀有一层半透半反膜。由于BS的四个面与入射到它们表面的光束都是垂直的，因此几乎全部透射，而反射光是很弱的，几乎观察不到。这样，当光束以45°入射到BS的半透半反膜面上时，其中一部分反射形成光束(1)到达M1，经M1反射后到达BS的半透半反膜上，再透射到达接收屏幕；另一半直接透射形成光束(2)到达M2，经M2反射后到达BS的半透半反膜上，再反射到接收屏幕。这样，在接收屏幕上只出现两个光斑。由于BS是由两个完全相同的等边直角棱镜粘和而成的，光束(1)和(2)两次经过BS的过程中产生的光程是相同的，因此，不需要在光路中增加其他的光程补偿元件。调整M1使之与M2′平行，也就是使这两个光斑重合，就达到了干涉条件，可以观察到所需的干涉条纹。

Claims

1、一种改进型迈克尔逊干涉仪，包括分光器，其特征在于：该分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜接和而成的分光棱镜，且在接和面上镀有一层半透半反膜。

2、根据权利要求1所述的改进型迈克尔逊干涉仪，其特征在于：上述两片完全相同的等边直角棱镜粘和而成。

3、根据权利要求1所述的改进型迈克尔逊干涉仪，其特征在于：上述分光器固定在一底座上，该底座固定在固定支架上。