专利名称：双面反射动镜干涉仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种干涉仪，具体涉及一种应用于高分辨率傅里叶变换光谱仪的双面反射动 镜干涉仪。
背景技术：
傅里叶变换光谱仪具有高光谱分辨率、高通量、多通道等优点，影响迈克尔逊 (Michelson)干涉仪在傅里叶光谱仪中应用的最大问题是平面动镜在扫描过程中的倾斜问 题。使用猫目艮镜(cat，s-eye retroreflector)或角反射体(cube-corner mirrors)代替平面云力镜可 以很好地解决倾斜问题，唯一的缺点是单个猫眼动镜或单个扫描角反射体存在横向偏移问 题。另外一种办法是使用动态校正伺服系统，但分辨率越高，这种校正系统的失灵概率就越 高，而且该系统对机械振动弓1起的扰动非常敏感。转镜式或摆镜式干涉仪消除了平面动镜倾斜带来的误差，提高了仪器的稳定性和可靠 性，但其产生的光程差与转角为非线性关系，只适用于低分辨率光谱仪。发明内容本发明的目的在于提供一种双面反射动镜干涉仪，其解决了背景技术中平面动镜倾斜、 单个扫描猫眼镜和单个扫描角反射体横移的技术问题，光程差为双面反射动镜位移(相对于 其零光程差位置)的4倍，在傅里叶变换光谱仪的应用中相对于迈克尔逊干涉仪大大地提高 了精度；在制造误差和运动误差相同的条件下，可获得更高的仪器分辨率。本发明的技术解决方案是一种双面反射动镜干涉仪，包括设置在入射光束光路上的一个分束器；还包括设置在上 述分束器半反射面反射光束光路上的第一平面镜和设置在上述分束器半反射面透射光束光 路上的第二平面镜；还包括设置在上述第一平面镜反射光束光路上和第二平面镜反射光束光 路上的一个双面反射动镜；还包括探测器、以及将经双面反射动镜反射的两束光会聚到探测 器上的收集镜；其特征在于所述的双面反射动镜为一个两表面均镀反射膜的平面平行玻璃板；所述的双面反射动镜3与分束器半反射面相互平行；所述的双面反射动镜沿分束器半反射面的法线方向做直线往复 运动；所述的第一平面镜和第二平面镜关于分束器半反射面对称；所述的分束器、第一平面 镜、第二平面镜的中心位于同一个平面内。
上述的双面反射动镜干涉仪可为所述的分束器45度角设置在入射光束光路上，该分 束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面 镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
上述的双面反射动镜干涉仪可为所述的分束器为两块胶合的直角棱镜，直角棱镜的斜 面为胶合面，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第二平面镜与分束器 半反射面的夹角均为22.5度。
上述的双面反射动镜干涉仪可为所述的分束器30度角设置在入射光束光路上，该分 束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面 镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
上述的双面反射动镜干涉仪可为所述的分束器为两块胶合的等边三角形棱镜，胶合面 的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为 30度。
上述的收集镜为会聚透镜或会聚透镜组。 本发明的优点在于
1. 该干涉仪对动镜倾斜不敏感，即双面反射动镜轻微的倾斜对所得干涉图的调制度和 相位影响很小。
2. 光程差为双面反射动镜位移(相对于其零光程差位置)的4倍，适用于各种光谱区 域的高分辨率光谱仪。
3. 该干涉仪结构紧凑、体积小、成本低。
4. 分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板或两块胶合的直角棱镜或两块胶合的等边三 角形棱镜，从而提高了该干涉仪的机械稳定性和热稳定性。
图1为本发明结构原理示意图(等腰直角三角形的整体结构)。
图2为两块胶合的平面平行玻璃平板分光装置(45度角设置在入射光束光路上)。
图3为两块胶合的直角棱镜分光装置。
图4为本发明结构原理示意图(等边三角形的整体结构)。
图5为两块胶合的平面平行玻璃平板分光装置(30度角设置在入射光束光路上)。 图6为两块胶合的等边三角形棱镜分光装置。
具体实施例方式
双面反射动镜干涉仪包含一个分束器、两个固定的平面反射镜(即第一平面镜和第二平 面镜)、和一个双面反射动镜；双面反射动镜为一个两表面均镀反射膜的平面平行玻璃板； 双面反射动镜与分束器半反射面相互平行；第一平面镜和第二平面镜关于分束器半反射面对 称；分束器、第一平面镜、第二平面镜的中心位于同一个平面内。
实施方式l:分束器45度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻 璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；第一平面镜和第二平面镜与分束器半反射面的 夹角均为22.5度。
实施方式2:分束器为两块胶合的直角棱镜，直角棱镜的斜面为胶合面，胶合面的一个 面为分束器半反射面；第一平面镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
实施方式3:分束器30度角设置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻 璃平板，胶合面的一个面为分束器半反射面；第一平面镜和第二平面镜与分束器半反射面的 夹角均为30度。
实施方式4:分束器为两块胶合的等边三角形棱镜，胶合面的一个面为分束器半反射面;
第一平面镜和第—平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
对于上述任何一种实施方式，入射的平行光束在分束器的半反射面上反射和透射，并被 分为强度相等的两束光I和II，光束I依次被第一平面镜、双面反射动镜、第一平面镜反
射后射向分束器并透过分束器；光束II依次被第二平面镜、双面反射动镜、第二平面镜反 射后射向分束器并透过分束器；这两束光相交吋发生干涉，经收集镜会聚到探测器上。
光束I和II之间的光程差是山双面反射动镜的直线往复运动产生的，双面反射动镜沿 分束器半反射面的法线方向做直线往复运动。
当双面反射动镜移动距离a时,有两种情况 一种情况是光束I的光程增加了 2a而光束 II的光程减少了 2a，于是光束I和光束II之间光程差的变化量为4a:另外…种情况是光束 I的光程减少了 2a而光束II的光程增加了 2a，则光束I和光束II之间光程差的变化量仍为4a。因此，光程差值的改变量为双面反射动镜移动距离的4倍。光程差x与双面反射动 镜位移(相对于其零光程差位置)/之间的关系为
x = 4/ (1)
在理想情况(即双面反射动镜在运动过程中没有倾斜的情况)下，干涉强度为 <formula>formula see original document page 6</formula>(2)
式中ct为波数，B((t)为光谱强度，x为光程差。
因此双面反射动镜干涉仪的干涉强度与双面反射动镜位移(相对于其零光程差位置)之 间的关系为<formula>formula see original document page 6</formula> (3)
当双面反射动镜在运动过程中倾斜^角时，以双面反射动镜不发生倾斜时与光轴交点 处的光程差xQ为基准，对于正方形光束孔径，探测器上得到的干涉强度为
<formula>formula see original document page 6</formula>
(4)
式中i)为入射光束孔径，A为在光束I光路上从双面反射动镜到探测器的光路长度，A为 在光束II光路上从双面反射动镜到探测器的光路长度。
权利要求
1.一种双面反射动镜干涉仪，包括设置在入射光束光路上的一个分束器；还包括设置在上述分束器半反射面反射光束光路上的第一平面镜和设置在上述分束器半反射面透射光束光路上的第二平面镜；还包括设置在上述第一平面镜反射光束光路上和第二平面镜反射光束光路上的一个双面反射动镜；还包括探测器、以及将经双面反射动镜反射的两束光会聚到探测器上的收集镜；其特征在于所述的双面反射动镜为一个两表面均镀反射膜的平面平行玻璃板；所述的双面反射动镜与分束器半反射面相互平行；所述的双面反射动镜沿分束器半反射面的法线方向做直线往复运动；所述的第一平面镜和第二平面镜关于分束器半反射面对称；所述的分束器、第一平面镜、第二平面镜的中心位于同一个平面内。
2. 根据权利要求1所述的双面反射动镜干涉仪，其特征在于所述的分束器45度角设 置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器 半反射面；所述的第一平面镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
3. 根据权利要求1所述的双面反射动镜千涉仪，其特征在于所述的分束器为两块胶合 的直角棱镜，直角棱镜的斜面为胶合面，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平 面镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
4. 根据权利要求1所述的双面反射动镜干涉仪，其特征在于所述的分束器30度角设 置在入射光束光路上，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为分束器 半反射面；所述的第一平面镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
5. 根据权利要求1所述的双面反射动镜干涉仪，其特征在于所述的分束器为两块胶合 的等边三角形棱镜，胶合面的一个面为分束器半反射面；所述的第一平面镜和第二平面镜与 分束器半反射面的夹角均为30度。
6. 根据权利要求2 5任一所述的双面反射动镜干涉仪，其特征在于所述的收集镜为 会聚透镜或会聚透镜组。
全文摘要
一种双面反射动镜干涉仪包含一个分束器、两个固定的平面反射镜、和一个双面反射动镜；双面反射动镜为一个两表面均镀反射膜的平面平行玻璃板；双面反射动镜与分束器半反射面相互平行；第一平面镜和第二平面镜关于分束器半反射面对称；双面反射动镜沿分束器半反射面的法线方向做直线往复运动；光程差为双面反射动镜位移(相对于其零光程差位置)的4倍。这种干涉仪结构紧凑、体积小、成本低，适用于各种光谱区域的高分辨率傅里叶变换光谱仪。
文档编号G02B17/08GK101320126SQ20081001835
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者杨庆华 申请人:杨庆华