TW198750B - - Google Patents

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A 6 B6 Χ9ΒκΓο〇 五、發明說明（ ） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 薛明^背景 1 ·發明.，領域 本發明偽有關可産生光徑差之邁克雨遜千涉儀，其中 包括一旋轉式逆反射鏡，一光束分裂器，一偏光鏡，一呈 彼此抵消9Q:的二平面鏡形式之外側鎪銀角形鏡，一兩側 ί度銀的平面平Π板，一集光透鏡，及一輻射偵測器。 2.先前持術.説明 於傳統邁克爾遜型干涉儀中，偽绖由將有待研究的光 束分裂成波輻相等的兩半，以及通經分開的光徑且於輻射 偵測器上偵測後，再度組合二半；因而産生干涉圖，亦即 ，輻射光譜之富利葉轉形。藉此方式，經由連續式或逐步 式改變其中一徑之徑長，可産生徑差，如此於二光束間産 生相位改變,：徑長的改變更？§鏡之直線位移而逹成。 進一步發展中，如 DE 34 31 040 C2, US 4 652 130 及Ε Ρ專利菜G 1 4 6 7 6 8 3 1所述，鏡之Ε線運動由旋轉蓮動 ，亦即，逆反射镜之盤旋所取代，鏡之轉軸偏心排列.且 相對於光軸（亦即，有待研究之輻射之傳播方向）為傾斜 。此等已知干涉（£之光譜解祈度偽與旋鏡之軸頤 斜度及偏心度成比例此又代表：對具有逆反射鏡 而言，整證配S之有用性受此二参數所限、軸ί®斜变過大 ，冽如，導致輻射以不期望的方式偏郃該配置；而湍心度 過大，會滅小有用的光宋直涅：同理，光譜捉扒度受逆反 射鏡之直徑所限： 因此，此等Β知裝1有一缺點為：若期望有离的光譜 3 甲 4(210X297 公沒) A6 B6 198150 五、發明説明（） 解析度，則需使用鏡徑大的反射鏡。但由於基本上，反射 鏡須具有高的光學品質，因此，費用也隨鏡徑之加大而增 高。此外，大的反射鏡，特別供高速旋轉用者，需要極端 精密的平衡，结果，幾乎無可避免地導致裝置又笨又重 另一缺點為：欲設定比最大值更小的解析度，唯有藉 著改變旋轉式逆反射鏡之軸傾斜度或偏小度才能達成：欲 逹成此目的，需作機滅式調整；此外，也會改變信號頻率 。歸因於：若於脰定轉速時，産生較小的光徑差，則同時 ，將産生一小部分步圖，其倍號頻率較低者此外，電 子信號濾波須配合@實。 薛明^總論 因此，本發明有一目的傜提供一模組式邁克雨遜干涉 儀，其中使用柑當低成本的個別光學組件，可逹成徑差及 光譜解析度增加；及其中藉少許努力，即可設定或調整解 因此，本發明提供可産生光徑差之邁克雨遜千涉儀， 其中包活一旋轉式逆反射鏡，一光束分裂器，一窩光鏡， -呈彼此偏角3 (T的二平面鏡形式之外側經餛角肜鏡，-兩側镀銀的P面平行板，一集光透鏡，及 ' 輻射偵冽器； 其改良部分笆括，其中由光荣分裂+器、偏光镋、外側 揺銀的角形鏡、集光透鏡和輻射偵測器，组成· P入/ _ 出模Μ ,其中角形控之一 而獍偽與光束分哭器封齊，後 昔偽與_光鏡Ψ Π , 同時對偁平面U )夾W 4 5 '而角 形鏡之另…：:μ面鏡偽與光束分裂器呈垂直排列； 甲 4(210Χ 297 公发） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· .打· 4 198750 A6 B6 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 由一旋轉式逆反射鏡，一第二旋轉式逆反射鏡，和二 額外逆反射鏡，組成一中間模組，其中二旋轉式逆反射鏡 相對於對稱平面（I)呈倒反鏡排列，妓此以其鏡徑相向； 其中二額外逆反射鏡同樣地，相對於對稱平面（I)呈倒反 鏡排列，妓此以其後側相向，且其個別的輸入側鏡徑該半 傜與二旋轉式逆反射鏡其中之一之輸出側鏡徑該半對齊； 及其中，二旋轉式逆反射鏡之轉軸，相對於旋轉式逆反射 鏡之中心，値別於側向以等距抵消，且相對於旋轉式逆反 射鏡之個別光軸以某-夾角傾斜； 由另二旋轉式逆反射鏡和兩側鍍銀的平面平行板組成 一终止模組，其中另二旋轉式逆反射鏡相對於對稱平面（I) 呈倒反鏡排列，彼此以鏡徑結合；其中二旋轉式逆反射鏡 之値別輸出倒該半位置，傜與位在對稱平面（I)内之平面 平行板之對應反射面相對；及其中，另二旋轉式逆反射鏡 之轉軸相妄丨於另二旋轉式逆反射鏡之中心，闽別於側向以 等距U)嬬位，且相對於旋轉式逆反射鏡之個別光軸以某 一夾角頤斜；以及 呈$,ί]入/输出模Μ ,中間模組和终止模組形式之三模 組以固定閟偽Μ合成干涉儀，因而使得彼此以9 搞角的 栉入出模組之角形鏡中之f面谠，各自位置與中間模 組之二旋鞞式逆反射鏡個別的輸入側該半！:[1對，且介於二 反射鏡之間；及中間模組之二旋鞞式逆反射境位置立接欠 於、紕連於Μ山模組的另二旋轉式逆反射鏡，®而使渴二 固定式逆反射境之_出_鏡徑該半，與终止漠.¾之另：：陡 甲4(210X 297公沒) 19δ75ϋ Α6 ____Β6_ 五、發明説明（) 轉式逆反射鏡之輸入側鏡徑該半，位置相對地對齊；各模 .组的耻鄰的旋轉式逆反射鏡彼此個別固定連接，相對於其 旋轉角位置以同相作業，而相對於對應的位置相對的逆反 射鏡以18(Γ反相旋轉。 依本發明之干涉儀之其它優異的創進發展傜由附隨之 申請專利範圍之特質所界定。 至少有一對逆反射鏡同步推動，因此，於欲獲得最大 可能的光譜解析度之正常作業中，二臂中最大與最小光徑 間之變化偽呈同相相對（1S CT )。此外，可調整推動，因 而相位可介於1 8 Q °與G ;間改變。如此，允許無限、可變 地調整徑差，因而也可調整光譜解析度；若相位為!Τ , 則徑差為零： 欲獲得恒定的信號頻率，逆反射鏡之轉速降至與其相 位增加程度同等的程度，反之亦然，上述相位（Γ之例被 排除於轉速調整之外，较於此锺请況下，轉速將無限增高 ，此外，任何量度將無意義。 當二步進馬逹用來推動逆反射鏡時，與浏言之，此種 相位控制可？i步進馬達為之然後，經由逐步開閟二馬速 中之--者設定相位作業中，單蕕同一脈衝産生器推動馬 逹，可使二馬速同步作動。欲®生恒定的倍號頻率，脈衝 頻率且因而，逆反射鏡之轉速調整配合相位.：例如，相位 9 0 :,則轉速設定為1 8 (T相位的兩倍高： 欣本發明經簡化具醴例，僅有二呈三重鏡形式 的旋轉式反射鏡設用轉軸上，呈賭斜狀態，相對於該 甲 4(210X297 公尨） 6 (請先聞讀背面之注竞事項再填寫本頁) •裝. .線·

五、發明説明（） 轉軸彼此抵消，因此，交替地，光徑於一臂增加而於另一 臂縮短，反之亦然。本具體例中，二逆反射鏡僅由一馬逹 推動，因而獲得持別正確的同步關偽；或者，換言之，锗 此，二臂之光徑變化彼此耦合，因此連缜出現徑差變化， 如此，僅得一相當待定的解析度：如此，於使用本發明之 干涉儀産生的干渉圖中，信號頻率極其穩定；這對於例如 藉富利窠轉形而進一步處理而言特別有利，確屬此種處理 有用的一大要求。又復，依本發明之千涉儀之本較佳具證 洌可以簡單方便的方式平衡。 園式夕簡塱說明 以下將参照附圖之較佳具體Μ說明本發明之細節，附 圖者： 第1圖顯示由依第2至4圖之各模組所Μ成的干涉儀的 具體例； 第2圖頚示模組式干涉儀之一耠入/抬出漠組； 第3圖 顯示具有二旋轉式和二固定式逆反射鏡之午渉儀 之一中間悮組； 第4圖 頸示具有二旋轉式逆反射鏡之干涉儀之终止或终 結楔Μ ; 第5圖 示洌說明一比較第3圖之具鐙例，經修改的中間 模組，該干涉儀具有四旋轉式逆反射鏡； 第6圖顯示配合第5圔之經修改的中間模组之一.终止模 组，該千涉廣具有二旋轉式逆反射鏡； 第7圔顯示干涉儀之绖修改之具髏洌，其僅有二交互傾 甲 4 (210X297公沒） (請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) •装· •打· ••綠· A6 B6 196750 五、發明説明（） 斜的反射鏡繞個別的轉軸旋轉； 第8圖 示例説明干涉儀之一具體例，同樣地，其僅有二 反射鏡繞一共用轉軸旋轉；及 第9圖顯示干涉儀之另一具體例，其僅有二逆反射鏡繞 一共用轉軸旋轉。 較徉县gg例夕説明 第1圖示例之干涉儀傜由第2至4圖所示之總計三模 組所組成，即，一-輸入/輸出模組Μ 1 (第2圖），一中間 模組M2 (第3圖）及一對應的终止模組M3 (第4圖）。 第2圖所示之輸入/輸出模組Ml包括一光束分裂器或 分割器1 , 一偏光鏡2 , —外側鍍銀的角形鏡3係呈妓此 偏角9 Q __之二平面鏡3 1及3 2之形式，一集光透鏡5及一輻 射偵測器6 :角形鏡3之平面鏡3 1偽與光束分裂器1對齊 ，其位置與對稱軸I夾角4 5 ° :搞光鏡2偽與光束分裂器 1，及與該分裂器對齊的角形鏡3之平而鏡3 1平行排列， 因此，也與對稱平靣I夾角45=角形鏡3之第二平面鏡32 係與第一平面鏡31呈垂直排列,，因此，也偽與光束分裂器 1垂直。集光透鏡5位在光束分裂器1之直接下方，因此 入射至透鏡上之光束聚焦於隨後的輻射偵測器6上. .. 第3圖所顯示之中間模組包括二旋轉式逆反射鏡71及 72及二固定式逆反射鏡81及82.:二旋Μ式逆反射鏡71及72 相對於對稱平面I以倒反鏡方式排列，且以其鏡徑彼此柑 向..二固定式逆反射鏡3 1及8 2 tt相對扩對稱平面I呈剖反 鏡，但以其背側相向排列：二固定式逆反射鏡81及82之鏡 甲 4 (210X297公沒) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) •装. r線· A6 B6 198750 五、發明説明（） {|!^_徑半側各別對齊。 射鏡71及72之轉軸71D及72D,相 i心71S及72S,以等距d各自側向 {請先閲讀背面之注意事項再乳寫本頁) 徑半側，其相對於入射線位在輸入側者.傜與二旋轉式逆 反射鏡71及7 2之輸出 此外，二旋轉式 對於位在逆反射鏡梢 抵消。二逆反射鏡7 1及7 2之轉軸7 1 D及7 2 D各別較好與通過 對稱中心7 1S及7 2S繪出之二逆反射鏡7 1及7 2之對稱軸平行 (但未顯示細節）。此外.轉軸71D及72D各別與二逆反射 鏡7 1及7 2之光軸112及112 '夾一角α。 终止模Μ M3包括另二旋轉式逆反射鏡73及74及一兩侧 鍍銀的平面平行板4。另二旋轉式逆反射鏡7 3及7 4也再度 相對於對稱平面I呈倒反鏡排列，因此，以其各別鏡徑相 向。二旋轉式逆反射鏡7 3及7 4相對於，出射線位在Μ丨出側 之半側對齊，因此，鏡徑半側各別與平面平行板4-之對應 鏡面相對排列，平面平行板又與對稱平面I對齊二旋轉 式逆反射鏡7 3及7 4之鞞軸7 3 D及7 4 D也相對於中心7 3 S及？ 4 S (代表逆反射鏡之梢）以等距d側向抵消。此外，轉軸7 3 D 及74D較好順箸逆反射鏡73及74之對稱軸（未顯示細節） •綠， 平行伸展，且與旋轉式逆反射鏡？ 3及7 4之各別光軸11 π及 113 -生成；一夾角α 。附圖中，欲求更明白顯示之故， 轉軸相對於對稱軸為頤斜，但其夾角未明確標示。 若如第1圆所示且如先前所述，第2至4圆及上述之 三模組彼此敗據其目的结合，且以正確的配合固定連接在 —起.欣本發明之祺組式干涉ίϋ可凼此三棋Μ Μ 1至Μ 3生成 。此種情況下，_入出楔組Ml之角形镜3之平面鏡3 1 甲 4(210X297公沒） 196750 A6 ___B6_ 五、發明説明（） 及32彼此相對偏角90° ;且與中間棋組H2之二逆反射鏡71 及72之各別输入倒鏡徑半侧相對排列，及介於二逆反射鏡 71與72間。此外，中間模組之二旋轉式逆反射鏡71及72位 置次於且毗連於（終結或）終止模組M3之另二旋轉式逆反 f 射鏡73及74,因而使得相對於入射光束位在輸出側之二固 定式逆反射鏡81及82之鏡徑半侧，恰好與终止模組M3之另 二旋轉式逆反射鏡73及74之輸入侧（再度，係指入射光束 而言）之鏡徑半侧對齊。 三模組Ml至M3之個別組件係就其波幅及調整而選定， 因而使得於旋轉式逆反射鏡71至74之各別旋轉位置可保證 呈現下述作業模式。與對稱平面I對稱的入射光束IV,撞 擊光束分裂器1,且被分裂器分裂成二等波幅之半束（未 詳細標示）。與對稱平面平行伸展之半束作為與光軸 Ili"平行的光束通過角形鏡3之平面鏡32 ,旋轉式逆反 射鏡72,固定式逆反射鏡82及旋轉式逆反射鏡74通至平面 平行板4之一側。於平面平行板4反射之後，光束（未詳 細標示）順著所述路徑以倒反方向通回光束分裂器1。 另外半束（同樣，未詳細標示）作為與光軸II*平行 伸展的光束通過偏光鏡2,角形鏡3之平面鏡31,旋轉式 逆反射鏡71,固定式逆反射鏡81及旋轉式逆反射鏡73通至 平面平行板4之另一反射面。於平面平行板反射之後，相 對於光軸113作對稱反射之光束，順著所述路徑，以相反 方向通回光束分裂器1。 然後，二入射光束於光束分裂器1互相干涉，且經由 集光透鏡5聚焦於輻射偵測器6上。 甲 4(210X297公沒） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. •打- ••線. A 6 B6 193750 五、發明説明（） 藉著個別元件之此種配置、調整及波幅，可確保各别 光束於旋轉式逆反射鏡7 1至74之任何旋轉位置，順箸其光 徑不會受阻；此等因素也排除光束全然或部分離開模組式 干涉儀之可能性。 此種目的之逹成方式在於：平面平行板4與對稱平面 I對齊，因此與光束分裂器1生成夾角45° :而光束分裂 器1，如前就輸入/輸出模Μ Μ 1所說明者，係與角形鏡3 之平面鏡3 1對齊且與偏光鏡2平行排列；而角形鏡3之二 平面鏡3 1及32夾角90° 。更屬要緊地，入射光束IV以45 5 角撞擊光束分裂器1。所有此等步認共同導致光束對稱地 \ 通過光軸113及Π 3 Ζ ,各別垂直地撞擊平面平行板4之不 同側；藉此，從平面平行板，確切地返回於光束分裂器1 上之起點。 於作業期間，中間模組Μ 2及终止模組Μ 3之各別毗鄰的 逆反射鏡7 1及？ 3就其旋轉位置而言為同相；而tB對於位在 相反位置的逆反射鏡，換言之，相對於中間模組M2及终止 模組M3之各別逆反射鏡72及74而言，為反相，，如此 ,藉箸旋轉式逆反射鏡7 1及7 3 ,例如對應光束之光徑縮短 ;而同時藉箸旋轉式逆反射鏡7 2及7 4 ,對應光束之光徑延 長，反之亦然。 此處藉箸旋鞞式逆反射鏡所進行之光徑變化，等於各 _艏別對稱中心7 1S至74S距離平面平行板4或對稱平面I 之垂直距雞之變化的4 {§ (對於通過千涉進行程及 反向行程二者而言，為2倍），:.由於此種光^ ί固逆反射 甲 4(210X 2971'发) {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -¾. •練· 11 A6 B6 1987ο〇 五、發明説明（） 鏡7 1至74而言較好相同，故總光徑變化為1阔反射鏡之幾 何學光徑變化的16倍。 個別逆反射鏡71至74之推動偽以已知技術之方式同步 ，因此，於最大光譜解析度之正常作業中，於干涉儀二臂 内之最大與最小光徑間之變化，就相位而言係相反，換言 之抵消18ίΤ 此外，此相位可藉著推動而從18CT改成〇': 。因而可對光徑差作無限可變調整，如此，&可無限可變 地調整光譜解析度。相位為0° ,則光徑差為0。欲獲得恒 定信號頻宰，逆反射鏡之轉速減至，與其相位增加同等的 程度，反之亦然。此種情況下，也須注意相位之例倦 從轉速控制中排除。？I已知方式，相對於光軸，也可測定 嬬位，換言之，旋轉式逆反射鏡之對稱中心距離d ,及値 別逆反射鏡之轉軸之傾斜軸α 此外，光束分裂器i，角 形鏡3及偏光鏡2彼此且相對於其餘元件作調整，因此， 對逆反射鏡之一預定旋轉位置而言，二光束之徑長為等良 。藉此方式確保涵蓋徑差為零一一換言之，千涉圖之測鼉 信號之中心最大值。 此外，平面平行板4之架設方式可於干涉儀之二臂之 最大徑差上，以機诚方式或交替地以電機诚方式與對稱平 面1平行位移：如此，可於干迆圓過程中移動位置之中心 最大值，或與逆反射鏡之旋轉位置無閟地移勤位置。籍此 方式，可獲得對稱千涉圖、或具有不等程度之不對稱性之 干涉圖。同時，可設定不同的光譜解析度。铋餐已知之對 稱干涉圔，隨後可算出不含相位誤差的光諶：此外，使用 甲 4 (210X297 公发） 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .^· •線. 198750 A6 B6 五、發明説明（） 依本發明之模組式干涉儀，也可藉已知方式進行資料記錄 及處理。 恰如同二平面鏡31及32偏角9(Γ且以此種配置形成角 形鏡3 ,另外對於平面平行板4也使用二對應排列的平面 鏡。使用脑別鏡可顯箸降低生産成本，此外，就光學調整 而言，可獲得額外自由度，歸因於値別鏡可彼此獨之調整 ，當然，平面平行板及硬質角形鏡之各反射面彼此連接 若不使用二固定式逆反射鏡，基本上也可使用頂式内鏡。 然而.如此使得光學調整之複雜度増高。此外，就光徑而 言，只要保持前述筷件，則各組件間具有與前述不同的夾 角也屬可能。 於依本發明之模組式干涉儀中.藉著使用多數較小的 逆反射鏡例如7 1至7 4及8 1至8 2 ,可逹成如先前藉著較少但 較大的逆反射鏡所能獲得之相同光譜解析度。但使用小的 逆反射鏡之丨曼點·為比較大的逆反射鏡遠更便宜，此外，顯 然更容易平衡。 欲求進一步延長於本發明之棋组式干涉儀内之光徑， 於第3圖所示之中間模組Μ 2之後，可提供一或一以上對應 的經修改的中間模組。經修改的中間模組在此處交替，因 此，於各例中，對應於逆反射鏡7 1及7 2之各經修改的中間 漢組之二旋轉式逆反射鏡與先前中間模組M2之二固定式逆 反射鏡81及82對齊，因此，與光軸及IU'對稱伸展之 二光束，換言之二固定式逆反射鏡8 1及8 2之入射及出射光 束，於各洌中，於對應於二逆反射鏡7 1及7 2之隨後中間模 請先閲碛背面之注意事項再填寫本頁) .裝· •訂· •線_ 甲 4 (210X 297 公发） 13 A 6 B6 ^98750 五、發明說明（） 組之另二旋轉式逆反射鏡中呈二分開的光束而反射：，如此 ，藉箸交叉放置基本上對應於中間模組M2之中間模組，實 際上，可如期望地延長光徑差。 依據較佳具體例，欲求進一步增加依本發明之模組式 干涉儀之光譜解析度，若非使用二固定式逆反射鏡8 1及S2 ，可提供另二旋轉式逆反射鏡，冽如逆反射鏡？ 5及7 S，藉 此獲得第5圖所示之延長的中間模組Μ4。與中間模組Μ 2所 提供之固定式逆反射鏡81及82類似地，另二旋轉式逆反射 鏡也各別以其背側相向，而其轉軸7 5 D及7 6 D與對應的光軸 114及114 '夾角一傾斜角α ,轉軸相對於對稱中心75S及 7 6S (通過旋轉式逆反射鏡75及7 6之梢）傜呈對應軸向偏 位d排列。 就旋轉角位置而言，二旋轉式逆反射鏡75及？ 6傜與模 組M4之各別相關的逆反射鏡71及7 2及终止模組M3之逆反射 鏡7 3及74同相推動：如此可籍替縮短或渖長與光軸Π *及 114 '及112及112 Μ申展之光束光徑而強化其效應，反之 亦然。如此，總光徑變化為一値逆反射鏡之幾何學光徑變 化的24倍。 經由於輸入/輸出棋組Μ 1與砍第6圔修改的终止模組 M3 '間依次排列多（固中間模組Η4又可進一步增加光徑差； 此種情況下，經修改的终止模組M3 '之基本结構完全對應 於终止模組M3 (容後詳述）。欲指出不同的排列及對齊，· 第6圖之旋轉式逆反射鏡以加上識號（’）之參考數字來與 第4圖之對應逆反射鏡區別： 甲4(210Χ 297公发） {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· .訂. •綠. A6 ___B6__ 五、發明説明（） 依本發明之模組式干涉儀之一待別簡單的具體例，然 而其充分適合各種用途者，可藉下述方式獲得：將第2 11 所示之輸入/輸出模組Ml與第6圖所示之终止模組M3 /組 合，且直接固定連接，而其中未插入中間模組。 於第7圔之具髏例中，與前述干涉儀之對應組件_目同 的組件標上相同的參考數字，因此不再説明依第7圖之 干i步儀又包括一第一固定鏡3 3及與其垂直的一第二固定鏡 34 ,二者與光束分裂器1夾角4 5。。二逆反射鏡7 1及7 2之 轉軸7 1 D及7 2 D相對於二逆反射鏡之對稱軸Π S及7 2 S側向偏 位一段距離d ,且以夾角α -傾斜。於第7圖所示之干涉 儀中，對二逆反射鏡7 1及7 2而言，推動器傜使用各別的馬 達（:未示出）或共用馬達（也未示出）且具有二十字接頭 軸或皮帶傅動。 二逆反射鏡7 1及7 2固定於其夾角位置及旋鞞方向，因 此，有效徑畏之方向相反。由於作業過程中並未改變設定 ，如此可確保二逆反射鏡7 1及？ 2之旋轉運動同步進行：供 此目的之用，推動器藉已知方式，以機诚或電氣方式偶合 。藉此方式逹成如下目的：由於二千涉儀错之相對光徑改 變，對待定測量時間而言，光徑差及®而光譜解析度於第 7圖之干涉儀中加倍；雖然反射鏡.之尺寸相等及幾何路徑 相同，&能逹成此-·目的 於第8圖之干涉儀之具體例中 < 其中與前述干涉潢之 對應組件相同的組件標示以相同的_驾數字· ΕΙ此不再説 明）與第7圔之具證例相反，二反射鏡71及72以其鏡徑彼 甲 4(210Χ 297公发） 15 (請先聞讀卄面之注意事項再填寫本頁) •装. ο 5 B1 9 --丄

A B 五、發明説明（) 此相對排列，且就對稱平面1而言呈倒反鏡排列。光束分 裂器1於對稱平面I中排列，相對於二逆反射鏡71及7 2之 側向偏位。介於其鏡徑相對的二逆反射鏡71與7 2間，排列 有平面鏡33 '及34 '取代二固定鏡33及34·:. 此種倩況下，設置二平面鏡3 3 '及34 '且選定其波帽 ，因此來自逆反射鏡7 1或7 2中任一者的光束11 ^ *或111 1 ,於二逆反射鏡71及？ 2之每痼位置完全撞_平面鏡3 3 / & 34 / ,換言之，對各別光束而言，整體直徑皆撞擊。# 而，建議不要超過？i此所界定的二平面鏡3 3 >及：Η ' = & 巾§ Ο 於第8圖之干涉儀中，二逆反射鏡7 1及7 2具有一 # $ 轉軸7 D ,其與平面鏡3 3 '及34 '上之特定垂直線呈夾角α 傾斜。平面鏡3 3 '及3 4 '彼此傾斜一 {固角度/3 :二角α 及/3於本具Κ例中之大小為/3 = 2 α % 本具體到中，轉軸7 D相對於二逆反射鏡7 1及7 2之# $ 對稱中心71S及72S倒向偏位一段距離d。逆反射鏡71及72 相對於對稱軸I彼此以對稱方式相對，因此偏心旋轉：ι此 種倩況下，考廉持定傾斜角，測定_位d ,然後利用傾斜 角及櫧位，定義千涉儀之光譜解析度。 於第8圖之干渉儀中，二逆反射鏡7 1及7 2較好秘二各 別示意顯示的步進馬逹7 1 Μ及7 2 Μ推動；且光徑资化之相位 相反。如此，再度可推得前述光徑差之無限制对變調整； 及因而，獲得光譜解析度之無限制可變調整:此種目的可 葙箸改變二反射鏡彼此之旋_位置或藉箸改變其相位之“ 甲 4(210X 297公发） 16 【請先閏讀背面之注意事項存典灸本頁) .装. •緣. A 6 B6 198750 五、發明説明（) 非同步”程度而逹成；對相位13(Γ而言，非同步為最大 值，如同光徑差一般；對相位0°而言.二者皆為零。 於欣第9圖之干涉儀之具體例中，其中再度如同前述 具體例之組件標示以相同的參考數字，此具體例與第7及 8圖之具體例相反，二逆反射鏡7 1及7 2以其外側相對排列 ,且與對稱平面I呈鏡面對稱排列。二平面鏡3 3 '及3 4 ' 再度相對於二逆反射鏡7 1及7 2之鏡徑排列。由第9圖可見 ，四偏光鏡3 5 i至3 5 ί之排列方式使得來自光束分裂器之光 束I ^ 1及11 i :'回到光束分裂器，如繪出之光徑所示c, 於依第9圖之干涉儀之具體例中，反射鏡7 1及7 2也硬 性地連到以方塊代表的馬達7M之二軸端中之一端，馬逹7H 之軸係與轉軸7A重合。 依本發明之干涉儀之模組構造，如此可有彈性地達成 事實上幾乎所有期望的光譜解析度.:，藉著中間模組以任何 期望之方式串連連接，藉本發明之模組式干涉儀可克服及 消除先前光譜解析度之限制。本發明之特殊優點在於：由 於二干涉儀臂中有相對光徑變化之故，對待定測量時間而 言，光譜解析度增加多倍。結果，也無需增加轉速，此亦 有利於整髖配置之平衡。因此對旋轉式逆反射鐮之持k轉 速而言及對相同光諸解析度而言，&可賴著使用較多中間 模組來倍增測量速度3 比較其中使用可轉位移動的鏡子之傳統遇克爾遜干涉 儀，此種®點特別顯著：俜统干涉儀中，對同樣短測量時 間而言，僅能Μ箸鏡子速度增高而達成高光譜解析度：然 甲4(210Χ 297公沒） 請先聞讀背面之注意事項再4.S本页 .装. i9B7bO a6 _B6_ 五、發明説明（) 而，當鏡子起動及停止時會出現高度交替加速。相反地， 使用本發明之模組式干涉儀，光譜解析度及測量時間彼此 無闊；此外，由於逆反射鏡傜連續旋轉之故，故不會出現 交替加速現象。 (請先閲讀背面之注老事項再填寫本页) *裝· •打· 甲 4(210X 297公沒）

Claims (1)

19b7b0 A7 B7 C7 D7 經濟部中央標準局印製 六、申請專利範面 1. 一種可産生光徑差之邁克爾遜干涉儀，其中包括一旋 轉式逆反射鏡（71), —光束分裂器（1), 一偏光鏡（2) ,一呈彼此辐角90°的二平面鏡形式之外側鍍銀角形 鏡（3), —兩側鍍銀的平面平行板（4), 一集光透鏡（5) ，及一輻射偵測器（6);其$ 由光束分裂器（1)、偏光鏡（2)、外倒鍍銀的角形 鏡（3),集光透鏡（5)和輻射偵測器（6)，組成一输入 /輸出模組（Ml),其中角形鏡（3)之一平面鏡（31)傜 與光束分裂器（1)對齊，後者偽與嬬光鏡（2)平行，旦 同時與對稱平面（I)夾角4 5 ° ;而角形鏡（3 )之另一平 面鏡（32)傜與光束分裂器（1)呈垂直排列； 由一旋轉式逆反射鏡Ο 1), —第二旋轉式逆反射 鏡（？ 2 ),和二額外逆反射鏡（8 1 , 8 2),組成一中間模 組（M2),其中二旋轉式逆反射鏡（7 1. 72)相對於對稱 平面（I)呈倒反鏡排列，彼此以其鏡徑相向；其中二 額外逆反射鏡（81, 82)同樣地，相對於對稱平面（I) 呈倒反鏡排列，彼此以其後側相向，且其個別的餘入 側鏡徑該半係與二旋轉式逆反射鏡（7 1 , 7 2 )其中之一 之輸出側鏡徑該半對齊；及其中，二旋轉式逆反射鏡 (71, 72)之轉軸（71D, 72D),相對於旋轉式逆反射鏡 (71, 72)之中心（71S, 72S),個別於側向以等距抵消 ，且相對於旋轉式逆反射鏡（7 1 , 7 2 )之屆別光軸以某 一夾角（d)傾斜； 由另二旋轉式逆反射鏡（7 3 , 7 4 )和兩側鍍银的平 f 4(210X 297 公尨） .............................:……i .............¾...............................ir..........ί .......*.......^ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本百) 198750 A7 B7 C7 D7 六 、申請專利範团 面平行板（4)組成一終止模組（M3),其中另二旋轉式 逆反射鏡（73 , 74)相對於對稱平面（I)呈倒反鏡排列 ，彼此以鏡徑結合；其中二旋轉式逆反射鏡（73, 74) 之個別輸出側該半位置，係與位在對稱平面（I)内之 平面平行板（4)之對應反射面相對；及其中.另二旋 轉式逆反射鏡（7 3 , 74)之轉軸（73D, 74D)相對於另二 旋轉式逆反射鏡（7 3, 74)之中心（73S, 73S),個別於 側向以等距（d)偏位，且相對於旋轉式逆反射鏡（7 3 ,74)之個別光軸以某一夾角（d)傾斜；以及 呈輸入/輸出模組（Ml),中間模組（M2)和終止模 組（M3)形式之三模組以固定關係組合成干涉儀，因而 使得彼此以90°偏角的輸入/輸出模組（H1)之角形鏡 (3)中之平面鏡（31, 32),各自位置與中間模組（M2) 之二旋轉式逆反射鏡（71, 72)個別的輸入側該半相對 ，且介於二反射鏡（71, 72)之間；及中間模組（M2)之 二旋轉式逆反射鏡（71, 72)位置直接次於、Bft連於終 止模組（M3)的另二旋轉式逆反射鏡（73, 74),因而使 得二固定式逆反射鏡（81, 82)之輸出側鏡徑該半，與 終止模組（M3)之另二旋轉式逆反射鏡（73, 74)之輸出 側鏡徑該半.位置相對地對齊；各模組（Μ 1 , M2 . M3) 的毗鄰的旋轉式逆反射鏡（71, 73; 7 2, 74 )彼此個別 固定連接，相對於其旋轉角位置以同相作業，而相對 於對應的位置相對的逆反射鏡（71, 72; 7 3 , 74 )以180’ 反相旋轉。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· •打· .線· f 4(210X297 公濩) 20 198750 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 蛭濟部中央標準局印裝 2 ·如申請專利範圍第1項所述之干渉儀，其中於中間模 組（M 2 )之後及终止模組α 3 )之前，欲求加大光徑差 •可提供一或一以上經修改的中間模組，其修改方式 為：於各例中，各別經修改之中間模組之另二旋轉式 逆反射鏡與前一中間模組之二固定式逆反射鏡（3 1 , 3 2 )對齊，因而使得前一中間模組之二固定式逆反射 \ 鏡（81，82)之出射光束呈二各別光束反射入下一中間 模組之又二對應的旋轉式逆反射鏡内。 3 .如申請專利範圍第1項所述之干涉儀，其中欲增加光 譜解析度，若不用又二逆反射鏡（81, 82),中間模組 (M4)tt可包括另二旋轉式逆反射鏡（7 5 , 7 6 )其波此以 背側相向，且其轉軸（75D, 76D)相對於光軸（Ih , Π ^ )有一對應傾斜角（α )，及相對其中心（75S， 7 6S)有對應軸向偏位（d);及於作業中，以其背侧彼 此相向的逆反射鏡（7 5 , 7 6 )就其旋轉角位置而言，偽 同相旋轉，以及逆反射鏡（7 1 , 7 2 )位置與其相對。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之邁克爾遜干i步儀，其中 欲進一步增加光徑差，於千涉儀中，介於_入/輸出 模組（Μ 1)與终止楔組（Μ 3 ')間，又提供二或二以上中 間模組（Μ4)。 5. —種可産生光徑差之邁克雨遜干涉餹，其中包括一旋 轉式逆反射鏡（7 3 -)，一光束分裂器（1) ，偏光鏡 (2 )，一呈彼此偏角9 0。的二平面鏡形式之外侧镀银 角形鏡（3 ),...-兩側鍍銀的平面平Π板（4 )，一 _光透 (請先閲讀背面之注意事碩再填寫本11) •裝. •^ 甲 4(210X 297 公廣) 經濟部中央標準局印敢 x9Q?5〇 b； C7 〜----------D7_ 六、申請專利範面 鏡（5 )，及一輻射偵測器（s);其中 由光;束分器（1)、偏光鏡（2 )、外側鍍銀的角形 鏡（3)，集光透鏡（5)和輻射偵測器（6)組成一 _入/ 輸出模組（Ml),其中角形鏡（3)之一平面鏡（31)傺與 光束分裂器（1)對齊，後者偽與偏光鏡（2)平行，且同 時與對稱平面（I)夾角45。；而角形鏡（3)之另一平面 鏡（32)偽與光束分裂器（：〇呈垂直排列； 由旋_式逆反射鏡（7 3 -), —第二旋轉式逆反射 鏡（74 ')及兩側鍍銀的平面平行板（4)組成一終止模 組（M3 / ),其中另二旋轉式逆反射鏡（73 '，74 ')相 對於對稱平面（I)呈倒反鏡排列，彼此以鏡徑结合； 其中二旋轉式逆反射鏡（7 3 74 ')之個別輸出側該 半位置偽與位在對稱平面（I)内之平面平行板（4)之對 應反射面相對；及其中，另二旋轉式逆反射鏡（7 3 一 ,7 4 -)之轉軸（7 3 ' D , 7 4 " D)相對於另二旋轉式逆 反射鏡（73 ' , 74 ')之中心（73 ' S, S),膣別於 側向以等距（d)偏位，且相對於旋轉式逆反射鏡（73 一 ,74 ')之値別光軸以某一夾角（α )傾斜；以及 呈输入/輸出模組（Μ 1)及终止模組（M3 ')之二模 組以固定連接方式組合生成干涉儀，因此彼此夾角9 0 之角形鏡（3 )之平面鏡〇 1 , 3 2 )各自與二旋轉式逆反 射鏡（7 3 >,? 4 -)之輸入側半刨相對排列且排列|够 二旋轉式逆反射鏡（73 74 / )間；於作業中，二_ 逆反射鏡相對於其旋轉角位置以180°反相旋轉1: ^ 甲 4(210X297 公尨） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -装. •訂· 198750 at B7 Cl ___D7 六'申請專利範園 (請先聞讀背面之注意事項再瑱寫本頁) 6.—種可産生光徑差之遇克爾遜干涉儀，其中包括一旋 轉式逆反射鏡（71), —光束分裂器（1)，一第一固定 式平面鏡（3 3 —)及一第二固定式平面鏡04') 其中 提供一第二旋轉式逆反射鏡（72), 二逆反射鏡（71, 72)相對其對稱平面（I)以倒反 鏡方式排列，彼此以其鏡徑側相向且有一共用轉軸 (7D),轉軸（7D)與平面鏡（33 ' , 34 ·* )之個別垂直軸 夾角（α 〃）；且共用轉軸相對於二逆反射鏡（7 1, 7 2) 之痼別對稱中心（71S, 72S)側向鴒位一段距離， 相對於二逆反射鏡（71, 72)之各別鏡徑，設置二 平面鏡（33 / , 34 ')中之一者.二鏡彼此以夾角（/3 ) 傾斜， 光束分裂器（1)排列於對稱平面（I)中其側向偏位 ，部分介於逆反射鏡（71, 72)間，光束分裂器（1), 二平面鏡（33' , 34')及二逆反射鏡（7 1, 72)彼此相 對調整，因而使得個別光束垂直入射於二平面鏡（3 3 < ,34)上，由各別馬達（71Μ, 72Μ)同步或相對地推動 之二逆反射鏡（71, 72)以其彼此之夾角位置相互諏整 ,因此於一旋轉位置中，其中由第一平面鏡（3 3')至 逆反射鏡（71)之距離為最小值者，由第二平面鏡（34 ') 至第二逆反射鏡（7 2)之距離為最大值；結果於此位置 ,由光束分裂器（1)至第一平面鏡（33')之光束（ΙΙμ) 之光徑為最小值，而第二光束（ΙΙη-)由光束分裂器 甲4(210Χ 297公寿) 198750 AT . B7 C7 D7_ 六、申請專利範圍 至第二平面鏡對應光徑為最大值。 7 .如申請專利範圍述之干涉儀，其中二彼此相 關之逆反射鏡藉各别裝置（71H, 72M)旋轉設定， 推動裝置為同步；欲求無限可變地調整光徑差，因而 也可調整光譜解析度，二相關逆反射鏡間之相位可經 由控制推動裝置（71M, 72)而從180°調整至0° ,因 而使得逆反射鏡（71, 72)之轉速降至如同相位之同等 程度，反之亦然。 8.如申請專利範圍第6項所述之干涉儀，其中二逆反射 鏡（71, 72)之各別推動装置（71M, 72M)為電腦控制的 步進馬逹。 3.如申請專利範圍第6項所述之干涉儀，其中來自光束 分裂器（1)之光束（IIu, 11^·")通過對應排列且經 調整的偏光鏡（35,至35«)導入逆反射鏡（71, 72)内， 因而使得從二逆反射鏡（71, 72)出射之光束 IIh -)垂直入射至個別平面鏡（33< , 34')上。 t 10.如申請專利範圍第9項所述之干涉儀，其中逆反射鏡 (7,1, 72)以其鏡徑彼此旋轉遠離，而其共用轉軸（7D) 與共用推動馬逹（7M)之轉軸重合，及二逆反射鏡（71 ,72)中之一者連接到推動馬速（7M)之二軸端中之一 者。 甲4(210Χ 297公寿） .........................“…：(..................装..............................訂…：r……：;…：：ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 24