紧凑型数字分光干涉仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种集成有多种光学实验仪器的数字化实验教学仪器一一数字分光干涉仪。
【背景技术】
[0002]传统分光仪属于普通光学仪器的一种，它一般适用于高校实验教学之中，而现代光机电仪器正不断朝向小型化、智能化、多功能、高精度的方向发展，传统分光仪已逐渐不能满足于高精密仪器性能的各项要求。其原因主要如下:第一，传统分光仪已有十几年没有改进，体积较大、较为笨重、结构不够紧凑，不便于移动到其他场合进行实验；第二，传统分光仪仅能通过肉眼观测分光现象，不仅非常不便于观测，而且调节难度大，调整过程会影响到观测所得的结果精确度。第三，仅能应用于普通光学玻璃折射率的测量与分光实验，功能较为单一，应用场合有限。综上所述，重新优化设计传统分光仪，使其不断朝向小型化、数字化、多功能、高精度等方向发展具有高等学校教学、科研与工程等实际意义。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种优化升级传统分光仪综合性能的数字分光干涉仪，既达到分光仪与干涉仪功能有效结合的目的，同时有效精缩传统分光仪的体积、降低重量，并具备一定的数字化程度，扩展其功能范围，促进传统光学实验教学仪器的现代化进程。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用了下述技术方案:
[0005]第一，改进传统分光仪部分机械结构的设计，实现其体积精缩、结构紧凑。第二，对观测机构重新设计，改进传统分光仪观测光谱分光现象的方式，使其实现图像采集的数字化。使用CXD代替传统目镜，通过电脑显示屏进行实时观测光谱及分光现象，也可采用毛玻璃屏代替目镜，在毛玻璃屏上直接观测光谱分光现象，以便于实验演示。第三，扩大数字分光仪的实验功能，使其实验功能不仅局限于一般分光实验，同时集成有迈克尔孙(Michelson)干涉仪、法布里-泊罗(F-P)干涉仪以及光的干涉一牛顿环等光学实验功能。第四，保证实验的精确度。通过设计出合理的微位移调节机械装置保证较高的实验精确度。设计出机械杠杆与普通微分头和精确微分头的组合机械装置共同调节动镜移动的位移量。其原理为:首先利用普通微分头粗调动镜的移动量，粗调后再利用精确微分头对动镜的移动量进行微调，由于普通微分头与精确微分头之间通过机械杠杆活动连接，杠杆臂比例为10:1至20:1之间，所以精确微分头的调节量将会由于杠杆效应使得其微调精度再提高一个数量级。第五，所设计的零部件需具备一定的通用性及互换性，以方便今后仪器的维护以及仪器功能的再次优化升级。
[0006]本实用新型的技术效果是:在实验之前，只需对数字分光干涉仪做一次仪器调节，调整满足实验精度要求后，即可做:光学玻璃折射率的测量、观测光谱分光现象的实验、Michelson干涉实验、F-P多光束干涉实验以及光的干涉一牛顿环实验。避免了每次调节各台实验仪器所耗费的时间及产生的累积随机误差，不仅扩展了传统分光仪的实验功能，而且实现了数字实时显示等功能，提高了实验精度。本实用新型在一定程度上促进了光学实验仪器朝向小型化、数字化、多功能、高精度的方向发展。在软件方面，根据干涉图像处理技术并结合计算机软件编程技术，编写出与本仪器相匹配的功能检测软件。通过数据采集卡将CCD与计算机连接到一起后，即可通过软件实时采集并显示所需观测的干涉图像。本实用新型设计了机械杠杆与精确微分头的组合机械装置共同调节全反射镜移动的微位移量，可使读数精度达到10_4mm。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的结构原理平面示意图；
[0008]图2为A-A剖视图；
[0009]图3为带镜微调装置的F-P实验镜示意图；
[0010]图4为平面反射镜示意图；
[0011]图5为本实用新型所述分光器件的示意图；
[0012]图6为分光棱镜的结构不意图；
[0013]图7为本实用新型所述牛顿环实验装置的结构示意图。
[0014]图8为分光计实验时的结构原理示意图。
[0015]图9为F-P干涉实验的结构原理示意图。
[0016]图10为Michelson干涉实验结构原理示意图。
[0017]图11为牛顿环干涉实验的结构原理示意图。
[0018]图12为本实用新型的三维结构原理示意图。
[0019]在图中，1、支撑板；2、带有扩束与准直装置的绿光LD I ;3、固定底板I ;4、微分头；5、支撑板连接轴固定部件；6、支撑板连接轴；7、微调装置；8、毛玻璃；9、滑块；10、十字光阑；11、支撑板；12、支撑板连接轴；13、准直双胶合透镜；14、滑块嵌板；15、刻度盘；16、游标盘；17、带有扩束与准直装置绿光LD II ;18、载物台；19、仪器转轴；20、牛顿环装置固定孔；21、聚焦双胶合物镜；22，26、望远镜部件连接器；23、望远镜部件；24、望远镜部件固定板；25、微调螺钉；27、游标；28、望远镜部件转动连杆；29、CCD或毛玻璃屏；30、精确微分头；31、杠杆；32、固定底板II ;33、固定转销；34、顶针；35、全反镜；36、全反镜移动板；37、普通微分头；38、牛顿环实验装置；39、分光棱镜；40、镜微调装置；41、装夹有全反镜或F-P实验镜的光学器件；42、光栅；381、光源固定板；382、带有扩束与准直装置绿光LD III ；383、分光镜固定板；384、45°角平面玻璃分光镜；385、连接支撑杆；386、固定转销II。
【具体实施方式】
[0020]一种紧凑型数字分光干涉仪，其结构如图1所示，包括底座，底座内设置电源控制装置，底座中心安装一根仪器转轴(19)，仪器转轴(19)自下而上依次安装望远镜部件转动连杆(28 )和载物台(18 )，所述载物台(18 )上设有牛顿环装置固定孔(20 )，载物台(18 )外围设有刻度盘(15 )和游标盘(16 )，游标盘(16 )上设有两个游标(17 )，望远镜部件转动连杆21的端部安装望远镜部件固定板(24)，望远镜部件(23)通过3个微调螺钉(25)固定在望远镜部件固定板(24)上，望远镜部件(23)的两端设有望远镜部件连接器(22，26)，前端的望远镜部件连接器(26 )上安装CXD或毛玻璃屏(29 )，后端的望远镜部件连接器(22 )上安装聚焦双胶合物镜(21);与望远镜部件(23)对称，在载物台(18)的一边安装固定底板I (3)，固定底板I (3)上安装微分头(4)和滑块嵌板(14)，滑块嵌板(14)嵌合滑块(9)，滑块(9)上安装支撑板连接轴固定部件(5)和镜片支撑板连接轴(12)，支撑板连接轴固定部件(5)上安装支撑板连接轴(6 )，支撑板连接轴(6 )上安装支撑板(I)，支撑板(I)上安装带有扩束与准直装置的绿光LD I (2)和微调装置(7)，微调装置(7)内安装毛玻璃(8)和十字光阑
(10);镜片支撑板连接轴(12)顶端设置镜片支撑板(11)，镜片支撑板(11)内安装准直双胶合镜(13);在载物台(18)后方安装带有扩束与准直装置绿光LD II (17)，在载物台(18)的前方安装固定底板II (32)，其上安装全反镜移动板(36 )和杠杆(31)，全反镜移动板(36 )内安装全反镜(35)，全反镜移动板(36)的前方安装普通微分头(37)，后方安装顶针(34)，顶针(34)顶在通过固定转销I (33)安装在固定底板II (32)上的杠杆(31)上，杠杆(31)的另一端设置精确微分头(30)，带有扩束与准直装置绿光LD II (17)与全反镜(35)与放置在载物台(18)中心的分光棱镜(39)在同一直线上；
[0021]还包括:
[0022]如图3所示的带镜微调装置F-P实验镜(40)；
[0023]如图4所示的装夹有半反半透平面反光镜光学器件(41);
[0024]如图5所示的透射光栅(42 );
[0025]如图6所不的分光棱镜(39)；
[0026]如图7所示的牛顿环实验装置(38)，包括一块光源固定板(381)，光源固定板(381)两端分别连接连接支撑杆(385)，光源固定板(381)中间安装带有扩束与准直装置绿光LD II (382)，分光镜固定板(383)通过固定转销II (386)固定在两根连接支撑杆(385)上，分光镜固定板(383)上安装45°角平面玻璃分光镜(384)。
[0027]实验之前，为精确测量，首先必须调整好仪器，即使望远镜部件(23)接受平行光成像到CXD或毛玻璃屏(29)上，并保证望远镜部件(23)与数字分光仪的仪器转轴(19)互相垂直，从而保证实验的精确度。
[0028]打开带有扩束与准直装