本发明涉及一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，具体涉及一种快速调整平凹腔法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，属于光学技术领域。
背景技术：
法布里-珀罗干涉仪采用多光束干涉原理，由于其在测量分辨力方面较双光束干涉仪具有显著优势，在纳米级准确度微位移测量技术研究中倍受重视。用于微位移测量的法布里-珀罗干涉仪包括由两块平面反射镜组成的平平腔干涉仪和由一块平面反射镜与一块凹面反射镜组成的平凹腔干涉仪等形式。采用法布里-珀罗干涉仪测量微位移的基本原理是将可调激光器的频率锁定在法布里-珀罗腔的谐振峰上，通过测量激光频率随法布里-珀罗腔长度的变化，从而确定法布里-珀罗干涉仪中测量镜的位移。这种测量方法的准确度与法布里-珀罗干涉仪输出信号的精细度直接相关。根据多光束干涉原理，要获得高精细度的干涉信号，除组成法布里-珀罗腔的两块反射镜要具有很高的反射率外，两反射镜的平行性或对准精度也十分重要。
常用的平腔法布里-珀罗干涉仪的调整方法是用低压汞灯或激光束垂直照射法布里-珀罗腔，逆着光的方向观察灯丝或激光束被两块反射镜所成的一系列像，首先调节反射镜使像重合在一起，然后继续调节反射镜，直到出现清晰的干涉条纹，而且条纹中心不随观察者眼睛的移动而发生变化。这种调整两反射镜平行性的方法并不适用于平凹腔法布里-珀罗干涉仪，将凹面反射镜与平面反射镜对正的调整过程要复杂一些，目前尚缺少简单而精确的调节方法。一般情况下，可以用激光照射在平凹腔上，然后观察两反射镜的反射光斑，通过调整反射镜使两个光斑对准，来实现两块反射镜的对准。然而，在法布里-珀罗干涉仪调整过程中，面临的一个普遍问题就是法布里-珀罗腔的透射率太低。由于法布里-珀罗干涉仪反射镜的反射率高达99％以上，在通常的激光干涉测量系统所用的光源强度下，透过反射镜的光强度很小，导致光斑和干涉条纹不易观察，因此，直接用上述方法对法布里-珀罗干涉仪进行调整十分困难。本发明提出一种快速、精确的平凹腔法布里-珀罗干涉仪调整方法，对促进法布里-珀罗干涉仪在高准确度微位移测量中的应用具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决平凹腔法布里-珀罗干涉仪两块反射镜的难对准的问题，提供了一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置。由于在平面反射镜的边缘加工一部分未镀反射膜区域，并且引入一块环形平面反射镜作为过渡参考镜，避免了透过法布里-珀罗腔的反射光斑和干涉条纹不易观察的问题，能够快速实现平面反射镜与凹面反射镜的对准。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法，为了解决因为法布里-珀罗腔透射率低所造成的调整过程中反射光斑和干涉条纹不易观察的问题，在组成法布里-珀罗腔的平面反射镜的边缘加工一部分未镀反射膜区域，便于观察后面反射镜所反射的光斑和由两反射镜的反射光所形成的干涉条纹；为了实现凹面反射镜与平面反射镜的对准，引入一块过渡参考镜，在调整平凹腔法布里-珀罗干涉仪时，首先调整过渡参考镜，使其与凹面反射镜对准，然后调整平面反射镜，使其与过渡参考镜对准，从而实现平面反射镜与凹面反射镜的对准；在调整过程中，采用一束扩大的平行激光束照射法布里-珀罗腔。
一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的装置，包括：激光器、聚光镜、光阑、准直镜、分光镜、透镜、观察屏、平面反射镜、过渡参考镜和凹面反射镜。
上述各组成部分的连接关系为：平面反射镜和凹面反射镜同光轴，组成法布里-珀罗腔；平面反射镜的左侧依次为分光镜、准直镜、光阑、聚光镜和激光器，分光镜的正下方为透镜和观察屏；平面反射镜的右侧依次为过渡参考镜和凹面反射镜。
调整平凹腔法布里-珀罗干涉仪的工作过程为：
步骤1：利用激光器、聚光镜、光阑和准直镜组成激光扩束系统。使从激光器发出的光束，经过聚光镜汇聚在光阑处，然后经准直镜后形成一束扩大的平行光束，该光束透过分光镜射向法布里-珀罗腔。
步骤2：安装凹面反射镜，用平行激光束垂直照射凹面反射镜，沿光轴观察反射光斑，调整激光扩束系统方位，使光轴与凹面反射镜的轴线相重合。
步骤3：在凹面反射镜前放置过渡参考镜，激光束的外围部分被过渡参考镜反射，两束反射光被分光镜反射，经过透镜射向观察屏。前后移动观察屏观察两反射镜的反射光斑，调整过渡参考镜方位，使其反射面与光轴方向垂直。
步骤4：安装平面反射镜，激光束的中间圆形部分被该反射镜的镀反射膜区反射，边缘环形部分通过该反射镜的未镀反射膜区，被过渡参考镜反射；在观察屏上观察反射光斑，调整平面反射镜，首先使其反射光斑与过渡参考镜的反射光斑对正，然后，观察环形区域的干涉条纹，继续调整平面反射镜，尽可能拉宽干涉条纹，使平面反射镜与过渡参考镜的反射面相平行。
步骤5：观察法布里-珀罗干涉仪的多光束干涉信号，对法布里-珀罗腔进行精确调整。经过步骤1至步骤4，组成法布里-珀罗腔的平面反射镜和凹面反射镜的光轴已基本平行，最后，可通过观察干涉信号，进一步对法布里-珀罗腔进行精调，直到获得满意的干涉信号。
有益效果
1、本发明的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，因为在法布里-珀罗腔的平面反射镜边缘加工一部分未镀反射膜区域，可以透过该区域观察反射光斑和干涉条纹，解决了调整过程中光斑和干涉条纹不易观察的问题。
2、本发明的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，因为采用一块过渡参考镜，解决了平凹腔法布里-珀罗干涉仪的凹面反射镜与平面反射镜的对准问题。
3、本发明的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的装置，结构简单，在法布里-珀罗干涉仪上容易实现。
综上所述，本发明的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，因为解决了法布里-珀罗干涉仪调整过程中的腔镜透射率低和凹面反射镜与平面反射镜难对准的问题，使法布里-珀罗干涉仪的调整精度和调整速度得到提高。
附图说明
图1是本发明所述的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置的实施例的光学系统示意图；
图2是本发明所述的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置的实施例的过渡参考镜的示意图；
图3是本发明所述的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置的实施例的平面反射镜的示意图；
其中，1—激光器，2—聚光镜，3—光阑，4—准直镜，5—分光镜，6—透镜，7—观察屏，8—平面反射镜，9—过渡参考镜，10—凹面反射镜，11—镀反射膜区，12—未镀反射膜区。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
本发明的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法，为了解决法布里-珀罗腔透射率低的问题，在组成法布里-珀罗腔的平面反射镜8的边缘加工一部分未镀反射膜区域，便于观察其后面反射镜的反射光斑和由两块反射镜的反射光所形成的干涉条纹；为了实现凹面反射镜10与平面反射镜8的对准，引入一块环形的过渡参考镜9，在调整平凹腔法布里-珀罗干涉仪时，首先调整过渡参考镜9，使其与凹面反射镜10对准，然后再调整平面反射镜8，使其与过渡参考镜9平行，从而实现平面反射镜8与凹面反射镜10的对准；在调整过程中，采用一束扩大的平行激光束照射法布里-珀罗腔。
本发明的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的装置，包括：激光器1、聚光镜2、光阑3、准直镜4、分光镜5、透镜6、观察屏7、平面反射镜8、过渡参考镜9和凹面反射镜10，如图1所示。
上述各组成部分的连接关系为：平面反射镜8和凹面反射镜10同光轴，组成平凹腔法布里-珀罗干涉仪；平面反射镜8的左侧依次为分光镜5、准直镜4、光阑3、聚光镜2和激光器1，分光镜5的正下方为透镜6和观察屏7；平面反射镜8的右侧依次为过渡参考镜9和凹面反射镜10。
所述过渡参考镜9为一环形的平面反射镜，如图2所示；
所述平面反射镜8，为了便于调整其与过渡参考镜9的平行性，在其中间有一圆形的镀反射膜区11，周围为环形的未镀反射膜区12，如图3所示。
本发明的一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，工作过程为：
步骤1：利用激光器1、聚光镜2、光阑3和准直镜4组成激光扩束系统。使从激光器1发出的光束，经过聚光镜2汇聚在光阑3处，然后经准直镜4后形成一束扩大的平行光束，该光束透过分光镜5射向法布里-珀罗腔。
步骤2：安装凹面反射镜10，用平行激光束垂直照射凹面反射镜10，沿光轴观察反射光斑，调整激光扩束系统方位，使光轴与凹面反射镜10的轴线相重合。
步骤3：在凹面反射镜10前放置过渡参考镜9，激光束的外围部分被过渡参考镜9反射，两束反射光被分光镜5反射，经过透镜6，射向观察屏7。前后移动观察屏7观察两反射镜的反射光斑，调整过渡参考镜9方位，使过渡参考镜9的反射面与光轴方向垂直。
步骤4：安装平面反射镜8，激光束的中间圆形部分被平面反射镜8镀反射膜区11反射，边缘环形部分通过平面反射镜8未镀反射膜区12，被过渡参考镜9反射；在观察屏7上观察反射光斑，调整平面反射镜8，首先使其反射光斑与过渡参考镜9的反射光斑对正，然后，观察环形区域的干涉条纹，继续调整平面反射镜8，尽可能拉宽干涉条纹，使平面反射镜8与过渡参考镜9相平行。
步骤5：观察法布里-珀罗干涉仪的多光束干涉信号，对法布里-珀罗腔进行精确调整。经过步骤1至步骤4，组成法布里-珀罗腔的平面反射镜8和凹面反射镜9的光轴已基本平行，最后，可通过观察干涉信号，进一步对法布里-珀罗腔进行精调，直到获得满意的干涉信号。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。