双视场多普勒外差干涉仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种双视场多普勒外差干涉仪，以实现同时探测两相互垂直方位角目标光谱的Doppler频移信息。该双视场多普勒外差干涉仪，包括面向垂直视场设置的两个平面反射镜，两个平面反射镜上下错开，将光瞳分成上下两半区域，两个平面反射镜的水平投影的两直线夹角为45°；在两个平面反射镜的后方沿光路依次设置有一个棱镜、一个扩视场棱镜、一个衍射光栅、成像光学系统以及面阵探测器；棱镜中，两个30°-60°-90°直角棱镜拼接在一起的短直角面面向扩视场棱镜，其中一个直角棱镜的斜边侧面面向所述两个平面反射镜，两个平面反射镜的反射面与所述斜边侧面的夹角均为67.5°。
【专利说明】双视场多普勒外差干涉仪
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种多普勒外差干涉仪。
【背景技术】
[0002] -、多普勒外差干涉仪基本原理的数学表达式
[0003] 大气风场测量目标是上层大气中自然形成的亚稳态原子氧禁戒跃迁中所辐射的 两条单谱线0 CS)和0 CD)，其波长分别为557. 7nm和630. Onm。亚稳态原子氧在跃迁前同周 围气体分子发生多次碰撞，并与周围大气形成热平衡，形成了共同的温度和整体速度。根据 Doppler效应，探测到的携带有风场信息的谱线中心频率将产生频移，即Δλ/λ = Δσ/ σ =v/c。依据这一关系，通过测量谱线的Doppler频移量即可反演出上层大气的运动速 度。
[0004] 多普勒外差干涉仪将Michelson干涉仪中两臂的平面反射镜分别用与光轴有一 定倾角且位置固定的衍射光栅代替，并在干涉仪两臂之间引入一定基础光程差Ad。干涉仪 出瞳处有两个呈一定夹角β (仪器布局和光栅参数确定后，β的大小仅与入射的波数σ有 关）的出射波前，这两个出射波前相互叠加产生Fizeau型干涉条纹并被成像在探测器上。 条纹的空间频率是该波数σ与外差波数 〇 J对应β = 0° )之差的函数，如式（1)所示。
[0005]
【权利要求】
1. 双视场多普勒外差干涉仪，其特征在于：包括面向垂直视场设置的两个平面反射 镜，两个平面反射镜上下错开，将光瞳分成上下两半区域，两个平面反射镜的水平投影的两 直线夹角为45°，以接收方位角相差90°的目标准直光束； 在两个平面反射镜的后方沿光路依次设置有一个分光棱镜、一个扩视场棱镜、一 个衍射光栅、成像光学系统以及面阵探测器；所述分光棱镜米用K^stcrs棱镜，由两个 30° -60° -90°直角棱镜沿长直角面胶合而成，胶合面作为分光面镀有半透半反膜； 两个30° -60° -90°直角棱镜拼接在一起的短直角面面向所述扩视场棱镜，其中一个 30° -60° -90°直角棱镜的斜边侧面面向所述两个平面反射镜，两个平面反射镜的反射 面与所述斜边侧面的夹角均为67. 5°，使得： 两个入射的目标准直光束经平面镜反射后的水平投影重合，在空间上二者相互独立， 均经Kilters棱镜分成两束强度相等的光平行出射，进入扩视场棱镜，到达衍射光栅，经衍 射光栅衍射后的光束再沿原路返回进入扩视场棱镜、K5st erS棱镜，经KSsters棱镜这两束 强度相等的光合束出射，波前叠加产生Fizeau型干涉条纹，经成像光学系统成像在面阵探 测器上。
2. 根据权利要求1所述的双视场多普勒外差干涉仪，其特征在于：所述衍射光栅采用 一级闪耀光栅。
3. 根据权利要求1所述的双视场多普勒外差干涉仪，其特征在于：面阵探测器采用CCD 探测器。
4. 根据权利要求1所述的双视场多普勒外差干涉仪，其特征在于：所述成像光学系统 包括依次设置的两个成像镜组和一个柱面镜镜组，其中柱面镜镜组仅在垂直方向有光焦 度。
5. 根据权利要求4所述的双视场多普勒外差干涉仪，其特征在于：两个成像镜组将定 域干涉条纹以1:1的比例成像在面阵探测器处。
【文档编号】G01J3/45GK203881445SQ201420262791
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】费小云, 冯玉涛, 白清兰, 孙剑, 李勇 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所