一种基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的制作方法
【技术领域】
[000?]本发明涉及一种反射式Sagnac干涉元件，更具体地说是一种能满足白光偏振干涉仪使用的反射式Sagnac干涉元件。
【背景技术】
[0002]干涉仪依据光的干涉原理，来自同一个光源的不同光束经过不同的光程后合并，可显出干涉条纹。在光谱学、微生物学、分析化学、物理学、遥感科学、医学、军事科学、精密机械、精密测量与精密控制等方向有着重要作用。干涉仪的光路中大多采用反射、折射、衍射来实现光的分离、偏折和会聚。
[0003]干涉仪测量的依据是干涉条纹，干涉条纹的可见度对干涉仪至关重要；传统干涉仪中，影响干涉条纹的可见度的主要因素是相干光束的振幅比、光源的大小和光源的非单色性。相干光束的振幅比越大，可见度越低，设计干涉系统时应尽量使相干光束的振幅比为I，即相干光束的振幅相等；由于实际光源都有一定的大小，光源的大小会影响干涉仪的空间相干性，因此，设计干涉仪时应将光源限定在一定大小范围内；光源的非单色性会影响干涉仪的时间相干性，相干光的单色性与频谱宽度是一个概念，单色性好即频谱宽度窄，频谱宽度越窄，干涉条纹可见度越高。
[0004]在遥感等技术的实际应用中，需要一种以波长为380-760nm的可见光即白光为光源的干涉仪，绝大部分白光最初光源来自太阳，因此光源的振幅比、大小、非单色性都是非常数，所以设计白光干涉仪必须尽量使振幅比为I，光源大小较小，缩紧频谱宽度。
[0005]但是，光源大小会直接影响遥感等设备的成像质量和范围，限制频谱宽度但必须满足可见光范围；一种干涉结构必须具备以下条件才能满足非限定白光光源情况下使用的要求:一是干涉仪中光束频率相同；二是干涉仪中光束相位差与波长成一个定比;三是干涉仪中光束的振动方向相同或相反。
[0006]同时，由于遥感设备一般要求适用于星载或者机载或者车载，并且由于目标光源的限制，遥感设备对元件体积、重量、通光效率等都有较高的要求，体积越小、重量越轻、通光效率越高则更加优越。
【发明内容】
[0007]本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件，使其具备光束频率相同、光束相位差与波长成一个定比以及光束的振动方向相同或相反的性能，以满足白光偏振干涉仪的要求；同时具有体积小、重量轻、通光效率高以适应遥感设备的技术要求。
[0008]本发明为解决技术问题采用如下技术方案
[0009]本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件，是针对平行的入射光束在干涉图样接收面上获得干涉图样;其结构特点是:设置所述干涉元件的结构形式为:由第一反射式闪耀光栅、偏振分光镜和第二反射式闪耀光栅构成干涉单元；[00?0]平行的入射光束经偏振分光镜分束为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，分别是反射形成的第一光束和透射形成的第二光束；
[0011]所述第一光束在干涉单元的作用下经偏振分光镜的反射形成沿着与入射光束相互垂直的方向传播的第一光束第一次出射光AU;所述第二光束在干涉单元的作用下经偏振分光镜的透射形成沿着与入射光束相互垂直的方向传播的第二光束第一次出射光Al 2;
[0012]所述第一光束第一次出射光AU和第二光束第一次出射光Α12分别通过半波片后在普罗棱镜中形成沿着与入射光束垂直的方向投向偏振分光镜的反射光束;所述反射光束再次经偏振分光镜进入干涉单元，在经所述干涉单元的再次作用之后，通过干涉单元中的偏振分光镜输出四束平行光束;所述四束平行光束分别是:由第一光束第一次出射光Al I经干涉单元形成的偏振方向相互垂直的第一出射光Bll和第二出射光Β12;由第二光束第一次出射光Α21经干涉单元形成的偏振方向相互垂直的第三出射光Β21和第四出射光Β22;所述四束平行光束分别经反射镜的反射，并分别依次经偏振片和成像光学系统投射到干涉图样接收面上，形成干涉图样。
[0013]本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于:所述第一光束依次经第一反射式闪耀光栅、第二反射式闪耀光栅以及偏振分光镜的反射后沿着与入射光束相互垂直的方向传播形成第一光束第一次出射光AU;所述第二光束依次经第二反射式闪耀光栅和第一反射式闪耀光栅的反射，再经偏振分光镜的透射之后沿着与入射光束相互垂直的方向传播形成第二光束第一次出射光Al 2。
[0014]本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于:设置所述第一光束在第一反射式闪耀光栅上的入射角为22.5° ;第二光束在第二反射式闪耀光栅上的入射角为22.5° ;设置半波片的快轴与入射光束A的前进方向成22.5°夹角;设置偏振片的透光轴与四束平行光束都成45°夹角;设置普罗棱镜与入射光束的前进方向成45°夹角。
[0015]本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于:
[0016]令:
[0017]第一光束在所述第一反射式闪耀光栅上的入射角为al，出射角为a2;
[0018]第一光束在所述第二反射式闪耀光栅上的入射角为bl，出射角为b2;
[0019]第二光束在所述第二反射式闪耀光栅上的入射角为Cl，出射角为c2;
[0020]第二光束在所述第一反射式闪耀光栅上的入射角为dl，出射角为d2;
[0021 ]并令:a = a2_al，b = b2_bl，c = c2_cl，d = d2_dl
[0022]设置第一反射式闪耀光栅和第二反射式闪耀光栅的闪耀方向，使得在a、b、c和d之间存在关系:8 =匕=(-(3) = (-(1)。
[0023]本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于:设置所述第一反射式闪耀光栅和第二反射式闪耀光栅为一级衍射效率不低于80%的相同器件。
[0024]本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于:设置偏振分光镜对于P光具有不低于85%的反射效率;对于S光具有不低于85%的透射效率。
[0025]本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于:设置干涉图样接收面是处在所述成像光学系统的焦平面上。
[0026]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0027]1、本发明用同一束光作为光源，利用偏振分光镜、反射式闪耀光栅、半波片、普罗棱镜、偏振片、成像光学系统组成的反射式Sagnac干涉结构，将入射光束分成沿四个不同方向振动的光束，利用偏振片检偏，最终经过成像系统后在干涉成像面上形成干涉，完全满足光束频率相同、光束相位差与波长成一个定比以及光束的振动方向相同或相反的白光偏振干涉仪的技术要求；
[0028]2、本发明所用器件少、结构紧凑，安装精度要求低，其产品体积小、重量轻、通光效率高，尤其适合遥感设备。
【附图说明】
[0029]图1为本发明结构不意图；
[0030]图中标号:11第一反射式闪耀光栅，1偏振分光镜，12第二反射式闪耀光栅，2半波片，30普罗棱镜，31反射镜，4偏振片，5成像光学系统，6干涉图样接收面。
【具体实施方式】
[0031]参见图1，本实施例中基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件是针对平行的入射光束在干涉图样接收面6上获得干涉图样;设置干涉元件的结构形式为:由第一反射式闪耀光栅11、偏振分光镜10和第二反射式闪耀光栅12构成干涉单元。
[0032]平行的入射光束经偏振分光镜10分束为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，分别是反射形成的第一光束和透射形成的第二光束。
[0033]第一光束在干涉单元的作用下经偏振分光镜10的反射形成沿着与入射光束相互垂直的方向传播的第一光束第一次出射光AU;第二光束在干涉单元的作用下经偏振分光镜10的透射形成沿着与入射光束相互垂直的方向传播的第二光束第一次出射光A12。
[0034]第一光束第一次出射光All和第二光束第一次出射光A12分别通过半波片2后在普罗棱镜30中形成沿着与入射光束垂直的方向投向偏振分光镜10的反射光束;反射光束再次经偏振分光镜10进入干涉单元，在经干涉单元的再次作用之后，通过干涉单元中的偏振分光镜10输出四束平行光束；四束平行光束分别是:由第一光束第一次出射光Al I经干涉单元形成的偏振方向相互垂直的第一出射光BI I和第二出射光BI2 ;由第二光束第一次出射光A21经干涉单元形成的偏振方向相互垂直的第三出射光B21和第四出射光B22;四束平行光束分别经反射镜31的反射，并分别依次经偏振片4和成像光学系统5投射到干涉图样接收面6上，形成干涉图样。
[0035]图1所示，本实施例中干涉单元的作用原理为:第一光束依次经第一反射式闪耀光栅11、第二反射式闪耀光栅12以及偏振分光镜10的反射后沿着与入射光束相互垂直的方向传播形成第一光束第一次出射光Al I ;第二光束依次经第二反射式闪耀光栅12和第一反射式闪耀光栅11的反射，再经偏振分光镜1的透射之后沿着与入射光束相互垂直的方向传播形成第二光束第一次出射光Al I。
[0036]由前置光学系统形成的平行的入射光束由偏振分光镜10分束