一种傅立叶变换光谱仪的制作方法

本发明涉及光学器件领域，尤其是一种傅立叶变换光谱仪。

背景技术：

现有的傅立叶变换光谱仪大多结构比较复杂，尤其是在实现迈克尔干涉的结构中，需要对一个壁中的反射镜进行距离控制，使其能够匀速的进行运动，构成扫描元件，以实现对干涉光强谱的扫描，进而获得频谱信息。一半采用的pzt控制，继电器控制等方法，其较难实现匀速长距离扫描，另外就是其精度由单级数毫米到厘米数量级的扫描调整难度大。

技术实现要素：

针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种结构简单、实施便利且调节简单的傅立叶变换光谱仪。

本专利采用微型马达用转动臂杆带动单个或一组折叠光路角锥，利用光线转动臂一段角锥近似直线运动特点作为傅立叶叶变换光谱仪扫描元件构成简易付立叶变换光谱仪。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种傅立叶变换光谱仪，其包括电机、转动杆、两对光学角锥、第一pd探测器、第一反射镜、第一半透半反膜片、第二pd探测器、第二反射镜、第二半透半反膜片和激光器，所述的第一半透半反膜片和第二半透半反膜片相对入射光45度放置，并且相互垂直设置，所述转动杆的一端设于第一半透半反膜片和第二半透半反膜片之间，转动杆的中心与电机的转轴连接并由电机驱动转动杆转动，所述的两对光学角锥分别固定在转动杆的两端且分别用于与第一半透半反膜片和第二半透半反膜片相对，实现对入射过来的光进行反射使其原路返回；

所述的第一pd探测器设于第一半透半反膜片远离连接杆的相对侧，所述的第一反射镜设于第一半透半反膜片另外两侧的其中一侧，第一半透半反膜片另外两侧的另一侧用于待测光的输入，当待测光射入第一半透半反膜片时，50%一半光透过第一半透半反膜片后，射入第一反射镜并被原路反射回来，在第一半透半反膜片处45度反射，另外50%一半光反射至其相对的光学角锥上，再由光学角锥反射回第一半透半反膜片且穿过第一半透半反膜片，使被第一半透半反膜片分成的两路待测信号光实现干涉射入第一pd探测器且探测干涉光的光强信号；

所述的第一pd探测器，第一半透半反膜片，和第一半透半反膜片相对的光学角锥，第一反射镜等构成第一迈克尔干涉结构，通过电机的旋转带动角锥运动，实现扫描功能，进而实现对待测光傅立叶光谱测量。

所述的第二pd探测器设于第二半透半反膜片远离连接杆的相对侧，所述的第二反射镜和激光器设于第二半透半反膜片另外相对两侧，当激光器射出的光进入第二半透半反膜片时，被第二半透半反膜片分成50%的两股，其中一股被第二半透半反膜片反射依序进入到和其相对的光学角锥中并由光学角锥将其反射回第二半透半反膜片并透射过第二半透半反膜片，被第二pd探测器接收，另一股穿过第二半透半反膜片后被第二反射镜反射回第二半透半反膜片，并由第二半透半反膜片反射至第二pd探测器中，两路光实现干涉并入射到第二pd探测器；

所述的第二pd探测器，第二半透半反膜片，和第二半透半反膜片对应的光学角锥，第二反射镜等构成第二迈克尔干涉结构，通过电机的旋转带动角锥运动，实现扫描功能。其中的激光器为单频或者双频激光器，由于单频或者双频迈克尔干涉结构的特点，可以通过对实时pd信号接收到的干涉信号进行分析进而得到对应的第二角锥的移动距离。而由于第一角锥与第二角锥在电机驱动杆端点处的同一位置，因此其移动的距离是相同的。因此单频或者双频的第二迈克尔干涉结构，用来标定角锥的移动距离，进而实现第一迈克尔干涉结构对待测光的傅立叶扫描测量分析。

其中的电机连接杆中心到角锥的距离长度为r，及电机旋转半径为r，当旋转角θ足够小时，角锥的运动方向沿垂直连接杆方向近似直线运动，并且运动距离l=r*θ,电机匀速旋转，每当角锥到达与单频或者双频参考光以及待测光垂直位置附近时，在一段时间以及一段距离内，第一第二迈克尔干涉结构都可以探测到干涉信号。如前面所述，实现对待测光的扫描测试，得到傅立叶变换光谱。

进一步，所述的第一反射镜和第二反射镜均为全反射镜。

进一步，所述的激光器为单频激光器或双频激光器。

进一步，所述的光学角锥为45°直角光学角锥。

采用上述的技术方案，本发明的有益效果为：本发明方案通过利用光学角锥具有一定接受角以及圆弧和准直线运动的特点，再利用电机和转动杆对其进行驱动运动，来实现光谱仪的扫描由单机数毫米到厘米数量级的扫描，且能够再此基础上，降低了结构的尺寸占用，使光谱仪能够保持小体积状态。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述：

图1为本发明方案的简要实施结构示意图；

图2为转动杆带动光学角锥运动的简要轨迹示意图。

具体实施方式

如图1或2所示，本发明包括电机1、转动杆2、两对光学角锥3、第一pd探测器6、第一反射镜5、第一半透半反膜片4、第二pd探测器9、第二反射镜10、第二半透半反膜片8和激光器7，所述的第一半透半反膜片4和第二半透半反膜片8相对入射光45度设置，所述转动杆2的一端设于第一半透半反膜片4和第二半透半反膜片8之间，转动杆2的中心与电机1的转轴连接并由电机1驱动转动杆2转动，所述的两对光学角锥3分别固定在转动杆2的两端且分别用于与第一半透半反膜片4和第二半透半反膜片8相对，实现对入射过来的光进行反射使其原路返回；

所述的第一pd探测器6设于第一半透半反膜片4远离连接杆2的相对侧，所述的第一反射镜5设于第一半透半反膜片4另外两侧的其中一侧，第一半透半反膜片4另外两侧的另一侧用于待测光的输入，当待测光射入第一半透半反膜片4时，50%一半光透过第一半透半反膜片4后，射入第一反射镜5并被原路反射回来，在第一半透半反膜片4处45度反射，另外50%一半光反射至其相对的光学角锥3上，再由光学角锥3反射回第一半透半反膜片4且穿过第一半透半反膜片4，使被第一半透半反膜片4分成的两路待测信号光实现干涉射入第一pd探测器6且探测干涉光的光强信号；

所述的第一pd探测器6，第一半透半反膜片4，和第一半透半反膜片4相对的光学角锥3，第一反射镜5等构成第一迈克尔干涉结构，通过电机1的旋转带动光学角锥3运动，实现扫描功能，进而实现对待测光傅立叶光谱测量。

所述的第二pd探测器设于第二半透半反膜片远离连接杆的相对侧，所述的第二反射镜和激光器设于第二半透半反膜片另外相对两侧，当激光器射出的光进入第二半透半反膜片时，被第二半透半反膜片分成50%的两股，其中一股被第二半透半反膜片反射依序进入到和其相对的光学角锥中并由光学角锥将其反射回第二半透半反膜片并透射过第二半透半反膜片，被第二pd探测器接收，另一股穿过第二半透半反膜片后被第二反射镜反射回第二半透半反膜片，并由第二半透半反膜片反射至第二pd探测器中，两路光实现干涉并入射到第二pd探测器；

所述的第二pd探测器9，第二半透半反膜片8，和第二半透半反膜片8对应的光学角锥3，第二反射镜10等构成第二迈克尔干涉结构，通过电机1的旋转带动光学角锥3运动，实现扫描功能。其中的激光器为单频或者双频激光器，由于单频或者双频迈克尔干涉结构的特点，可以通过对实时pd信号接收到的干涉信号进行分析进而得到对应的光学角锥的移动距离。而由于两对光学角锥在电机驱动杆端点处的同一位置，因此其移动的距离是相同的。因此单频或者双频的第二迈克尔干涉结构，用来标定角锥的移动距离，进而实现第一迈克尔干涉结构对待测光的傅立叶扫描测量分析。

其中的电机1连接杆中心到角锥的距离长度为r，及电机1旋转半径为r，当旋转角θ足够小时，角锥的运动方向沿垂直连接杆方向近似直线运动，并且运动距离l=r*θ,电机匀速旋转，每当角锥到达与单频或者双频参考光以及待测光垂直位置附近时，在一段时间以及一段距离内，第一第二迈克尔干涉结构都可以探测到干涉信号。如前面所述，实现对待测光的扫描测试，得到傅立叶变换光谱。

其中，所述的第一反射镜5和第二反射镜10均为全反射镜；所述的激光器7为单频激光器或双频激光器；所述的光学角锥3为45°直角光学角锥3。

本发明采用上述的技术方案，通过利用光学角锥3具有一定接受角以及圆弧和准直线运动的特点，再利用电机1和转动杆2对其进行驱动运动，来实现光谱仪的扫描由单机数毫米到厘米数量级的扫描，且能够再此基础上，降低了结构的尺寸占用，使光谱仪能够保持小体积状态。

以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。