专利名称：新型双角反射体干涉仪的制作方法
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新型双角反 射体干涉仪。
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。使用猫眼镜(cat，s-eye retroreflector)或角反射体(cube-corner mirrors)代替平面动镜可 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 H系统的失灵概率就越 高，而且该系统对机械振动引起的扰动非常敏感。转镜式或摆镜式干涉仪消除了平面动镜倾斜带來的误差，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新型双角反射体干涉仪，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，在傅里叶变换光谱仪的应用中大 大地提高了精度；光程差为双角反射体位移(相对于其零光程差位置)的8倍，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新型双角反射体干涉仪，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、第二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三平面镜、第四平面镜，所述第一平面镜设置在上述分束器和第二平 面镜之间的光束光路上，所述第三平面镜设置在上述分束器和第四平面镜之间的光束光路 上；还包括设置在上述第一平面镜和第二平面镜之间光束光路上的第一角反射体和设置在上 述第三平面镜和第四平面镜之间光束光路上的第二角反射体；还包括探测器、以及将经第二 平面镜和第四平面镜反射的光束会聚到探测器上的收集镜；其特征在于所述的第一角反射体和第二角反射体被一个刚性结构背对背地固定在一起作为一个单 独的运动部件；所述的第一角反射体的顶点与第二角反射体的顶点之间的距离极小；所述的 第一角反射体和第二角反射体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 面镜和第三平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第二平面镜和第四平面镜关于分束器半 反射面对称；所述的第二平面镜、第四平面镜、分束器半反射面之间相互平行；所述的分束 器、第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜的中心位于同一个平面内。
上述的新型双角反射体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 面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度。
上述的新型双角反射体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三平面镜与分束 器半反射面的夹角均为22.5度。
上述的新型双角反射体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 面镜和第三平面镜与分束器半反射面的夹角均为30度。
上述的新型双角反射体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三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. 该干涉仪完全消除了倾斜和横移问题。
2. 光程差为双角反射体位移(相对于其零光程差位置)的8倍，适用于各种光谱工作 区的高分辨率光谱仪。
3. 用于固定两个角反射体的刚性结构尺寸较小，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为本发明光学结构原理示意图(分束器45度角设置在入射光束光路上)。 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为本发明光学结构原理示意图(分束器30度角设置在入射光束光路上)。 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
新型双角反射体干涉仪包含一个分束器、四个固定的平面反射镜(即第一平面镜、第二 平面镜、第三平面镜和第四平面镜)、和被一个刚性结构背对背地固定在一起作为一个单独 的运动部件的两个扫描角反射体(即第一角反射体和第二角反射体)；第一角反射体的顶点 与第二角反射体的顶点之间的距离极小；第一平面镜和第三平面镜关于分束器半反射面对 称；第二平面镜和第四平面镜关于分束器半反射面对称；第二平面镜、第四平面镜、分束器 半反射面之间相互平行；分束器、第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜的中 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；第一平面镜和第三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；第一平面镜和第三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；第一平面镜和第三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; 第一平面镜和第三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、第一角反射体、第二平面镜、 第一角反射体、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、 第二角反射体、第四平面镜、第二角反射体、第三平面镜反射后射向分束器并透过分束器； 这两束光相交时发生干涉，经收集镜会聚到探测器上。
光束I和n之间的光程差是由双角反射体(即第一角反射体和第二角反射体背对背地固定在一起所构成的一个单独的运动部件)的直线往复运动产生的，光程差为双角反射体位 移(相对于其零光程差位置)的函数。双角反射体沿分束器半反射面的法线方向做直线往复 运动。当双角反射体移动距离a时,有两种情况 一种情况是光束I的光程增加了 4a而光束II 的光程减少'了 4a，于是光束I和光束II之间光程差的变化量为8a;另外一种情况是光束I 的光程减少了 4a而光束II的光程增加了 4a，则光束I和光束II之间光程差的变化量仍为 8a。因此，光程差值的改变量为双角反射体移动距离的8倍。光程差x与双角反射体位移 (相对于其零光程差位置)/之间的关系为<formula>formula see original document page 6</formula> (1)则新型双角反射体干涉仪的干涉强度与双角反射体位移(相对于其零光程差位置)之间 的关系为<formula>formula see original document page 6</formula> (2)式中(7为波数，5(C7)为光谱强度，X为光程差。当双角反射体发生横移时，第一角反射体的横移正好补偿了第二角反射体的横移，因此 新型双角反射体干涉仪完全消除了横移问题。新型双角反射体干涉仪完全消除了倾斜和横移问题。
权利要求
1. 一种新型双角反射体干涉仪，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、第二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三平面镜、第四平面镜，所述第一平面镜设置在上述分束器和第二平面镜之间的光束光路上，所述第三平面镜设置在上述分束器和第四平面镜之间的光束光路上；还包括设置在上述第一平面镜和第二平面镜之间光束光路上的第一角反射体和设置在上述第三平面镜和第四平面镜之间光束光路上的第二角反射体；还包括探测器、以及将经第二平面镜和第四平面镜反射的光束会聚到探测器上的收集镜；其特征在于所述的第一角反射体和第二角反射体被一个刚性结构背对背地固定在一起作为一个单独的运动部件；所述的第一角反射体的顶点与第二角反射体的顶点之间的距离极小；所述的第一角反射体和第二角反射体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三平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第二平面镜和第四平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第二平面镜、第四平面镜、分束器半反射面之间相互平行；所述的分束器、第一平面镜、第二平面镜、第三平面镜、第四平面镜的中心位于同一个平面内。
2. 根据权利要求1所述的新型双角反射体干涉仪，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三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所述的新型双角反射体干涉仪，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 平面镜和第三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所述的新型双角反射体干涉仪，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三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l所述的新型双角反射体干涉仪，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三平面镜 与分束器半反射面的夹角均为30度。
6. 根据权利要求2 5任一所述的新型双角反射体干涉仪，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
一种新型双角反射体干涉仪包含一个分束器、四个固定的平面反射镜、和被一个刚性结构背对背地固定在一起作为一个单独的运动部件的两个扫描角反射体；两个角反射体的顶点之间的距离极小；第一平面镜和第三平面镜关于分束器半反射面对称；第二平面镜和第四平面镜关于分束器半反射面对称；第二平面镜、第四平面镜、分束器半反射面之间相互平行；双角反射体沿分束器半反射面的法线方向做直线往复运动；光程差为双角反射体位移的8倍。这种干涉仪完全消除了倾斜和横移问题，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G02B17/08GK101290391SQ20081001827
公开日2008年10月22日 申请日期2008年5月23日 优先权日2008年5月23日
发明者杨庆华 申请人:杨庆华