[发明专利]双角反射体干涉仪

说明书

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，这种校正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来的误差，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4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：

一种双角反射体干涉仪，包括45度角设置在入射光束光路上的一个分束器，该分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为半反射面；还包括设置在上述半反射面反射光束光路上的第一平面镜和设置在上述半反射面透射光束光路上的第二平面镜；还包括设置在第一平面镜反射光束光路上的第一角反射体和设置在第二平面镜反射光束光路上的第二角反射体；还包括探测器、以及将经第一角反射体和第二角反射体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和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二平面镜关于分束器半反射面对称；所述的第一平面镜和第二平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度；所述的分束器、第一平面镜、第二平面镜的中心位于同一个平面内。

上述的分束器可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。

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4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，加之采用两块胶合的平面平行玻璃平板或两块胶合的直角棱镜作为分束器，从而提高了该干涉仪的机械稳定性和热稳定性。

附图说明

图1为本发明光学结构原理示意图。

图2为两块胶合的平面平行玻璃平板分光装置。

图3为两块胶合的直角棱镜分光装置。

具体实施方式

双角反射体干涉仪包含一个分束器、两个固定的平面反射镜(即第一平面镜和第二平面镜)、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)；分束器为两块胶合的平面平行玻璃平板，胶合面的一个面为半反射面，分束器与入射光束的夹角为45度；第一角反射体的顶点和第二角反射体的顶点之间的距离极小；第一平面镜和第二平面镜关于分束器半反射面对称，且两个平面镜与分束器半反射面的夹角均为22.5度；分束器、第一平面镜、第二平面镜的中心位于同一个平面内。

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、第二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II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的法线方向做直线往复运动。