[发明专利]法布里-珀罗干涉仪

说明书

技术领域

本公开内容涉及法布里-珀罗干涉仪。

背景技术

JP2008-134388A（对应于US7733495B2）公开了法布里-珀罗干涉仪。法布里-珀罗干涉仪包括一对镜子。每一个镜子包括均具有高折射率的一对高折射层和具有低折射率的低折射层。通过由硅、锗等制成的半导体膜来提供所述一对高折射层。实际上为空隙层（space layer）的低折射层选择性地布置在所述一对高折射层之间。所述一对镜子布置为隔着空气间隙彼此面对。每一个镜子包括跨过空气间隙的桥部分。镜子的桥部分之一提供可移动的隔膜。桥部分包括透射部和围绕透射部布置的周边部，透射部中，低折射层由所述一对高折射层夹置。透射部至少包括一个镜子元件，所述镜子元件中，低折射层由所述一对高折射层夹置。分别包括在所述一对桥部分中的所述一对透射部布置为彼此面对。

在以上法布里-珀罗干涉仪中，镜子包括包括空隙层的光学多层。利用此配置，提供了宽的高反射带，并且相应地，提供了宽的光谱学带。然而，具有空隙层的每一个镜子的机械强度低。从而，布置在空隙层上的高折射层可能发生翘曲。为了确保机械强度，可以减小空隙层与透射部的比率。即，可以减小镜子元件的宽度。

诸如汽油、水、例如乙醇的醇、醋酸、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物（NOx）、二氧化硫的通常气体和通常液体的吸收波长在2微米（μm）至10的范围内，所述范围近似等于中波长红外范围。从而，上述法布里-珀罗干涉仪可以用于红外光探测器中或可以将红外光吸收传感器与红外光源配置到一起。红外光探测器和红外光吸收传感器可以用于探测气体或液体的组分和浓度。

然而，当减小镜子元件的宽度以提高机械强度时，镜子在中波长红外范围内用作狭缝，并且通过镜子的透射光发生衍射。当衍射发生时，不仅直线传播光，而且通过衍射而倾斜的衍射光，通过镜子共振。当通过间隙时，直线传播光的光路长度与衍射光的光路长度不同。从而，通过法布里-珀罗干涉仪的透射光的半高宽（full width at half maximum（FWHM））增大。即，减小了区分组分的红外光吸收传感器的分辨率。本公开内容的发明人发现了此结论。

发明内容

基于前述困难，本公开内容的目的是提供法布里-珀罗干涉仪，其适合探测具有中波长红外范围内的波长的气体或液体的组分。

根据本公开内容的一方面，一种法布里-珀罗干涉仪，包括：输入镜子，布置在光的输入侧；以及输出镜子，布置在所述光的输出侧。所述输出镜子隔着间隙在第一方向上面对所述输入镜子。所述输入镜子和所述输出镜子中的每一镜子包括一对高折射层和选择性地布置在所述一对高折射层之间的空隙层。所述一对高折射层中的每一高折射层的折射率大于所述空隙层的折射率。在所述输入镜子中，所述一对高折射层和所述空隙层提供输入侧桥部分，所述输入侧桥部分跨过限定于所述输入镜子与所述输出镜子之间的所述间隙。在所述输出镜子中，所述一对高折射层和所述空隙层提供输出侧桥部分，所述输出侧桥部分跨过限定于所述输入镜子与所述输出镜子之间的所述间隙。所述输入侧桥部分和所述输出侧桥部分中的至少之一可作为隔膜在所述第一方向上移动。所述输入侧桥部分和所述输出侧桥部分中的每一桥部分包括透射部和围绕所述透射部布置的周边部。所述透射部中的每一透射部包括镜子元件，在所述镜子元件中，所述空隙层由所述一对高折射层夹置。所述输入镜子的所述透射部布置为面对所述输出镜子的所述透射部。从所述输出镜子输出的光称为透射光。在垂直于所述第一方向的第二方向上，所述输入镜子的所述镜子元件的宽度大于所述透射光的最大波长的七倍，并且用作衍射限制镜子。

在以上法布里-珀罗干涉仪中，输入镜子的镜子元件的宽度设定位大于输出镜子的镜子元件的宽度。从而，由衍射引起的透射光的FWHM的增加受到限制。

附图说明

根据参照附图给出的以下详细描述，本公开内容的以上和其它目的、特征和优点将变得明显。图中：

图1是示出单狭缝衍射的图示；

图2是示出对于每一镜子元件宽度D，入射光的波长λ与参数D²/λ之间的关系的图示；

图3是示出菲涅耳衍射范围与夫琅和费衍射范围的图示；

图4是示出入射光具有10微米（μm）的波长λ时，对于每一镜子元件宽度D，衍射角θd与标准化光能量SLE之间的关系的图示；

图5是示出入射光具有10μm的波长λ时，镜子元件宽度D与半值衍射角（half value diffraction angle）θdh之间的关系的图示；