[发明专利]高稳定性转镜干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及光谱探测与成像技术领域，尤其涉及一种高稳定性时间调制型双光束干涉仪。 

背景技术

傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer，FTIR)是利用光的干涉实现对目标的光谱进行测量的仪器，具有多通道、高通量、高信噪比、高精确度等一系列优点，在工农业生产、科学研究、环境监测、食品安全、航空航天遥感等领域有着广泛的应用。 

干涉仪是FTIR的核心部件，干涉仪的性能决定了仪器测量结果的优劣。目前FTIR的干涉仪通常都是基于迈克尔逊干涉仪及其变形结构，其结构通常由分束器、动镜和定镜三部分构成，动镜和定镜通常采用平面镜或立方体反射镜，通过动镜运动探测不同光程差的干涉数据。动镜的运动方式主要有两种，一种是直线运动，一种是转动运动。 

对于动镜直线运动的干涉仪，最直接和简洁的方案是采用平面动镜，至今仍是一些国际著名厂商的核心专利技术，如美国Nicolet公司的Vectra专利。但其对动镜的运动精度要求非常严格，对材料、设计都有很高的要求。运动过程需要设置辅助光路，利用激光对动镜运动的方向准直性、速度均匀性、位移量等进行实时精确监测和修正；另外，因为动镜的倾斜晃动对测量精度影响很大，就需要一套高精度的控制系统使动镜匀速平稳运动，但是这在实际中实现起来仍然比较困难且成本较高；再次，动镜直线往复运动对运动轨道的加工工艺依赖性较强，且易受抖动或震动等外界环境的干扰。这些原因都导致干涉仪结构复杂，系统稳定性差，抗干扰能力低。 

为了克服平面动镜运动精度要求太高的困难，出现了不少采用角反射体动镜直线运动的干涉仪方案，大大降低了对动镜轴承和运动检测系统的要求，但由于动镜直线运动的往复特点，导致光谱探测速率较低。 

在此基础上，人们提出采用转动或摆动形式的干涉仪方案，并形成了诸多专利技术，其中德国Bruker公司引以为荣的基于两个角反射体摆动的Rocksolid专利，已经产品化；美 国Perkin Elmer公司的基于双平行反射镜摆动的Dynascan专利，克服了干涉仪动镜运动过程中的高精度要求，实现了很高的稳定性。但由于摆动依然是往复运动，探测速度还是比较低。 

另一方面，从航天遥感角度看，无论是直线往复运动还是摆动，都无法避免加速减速的过程，其对卫星平台的扰动难以克服。 

国际上也有人提出基于匀速旋转反射镜的干涉仪，克服了往复运动的不足。但是这种干涉仪一般需要转镜和多个定镜组成，结构较为复杂，增大了设计研制难度，对便携性也有一定影响。 

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种高稳定性转镜干涉仪，提高稳定性、简化结构，同时，克服往复运动的加速减速过程，使之能够适应高速探测、航天遥感等更广阔的应用领域。 

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种高稳定性转镜干涉仪，包括第一分束器、第二分束器、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、倾斜反射镜以及能量收集镜： 

所述第一平面反射镜与所述第二分束器的分束膜平行设置并固定连接； 

所述第二平面反射镜与所述第三平面反射镜平行设置构成平行反射镜组，所述平行反射镜组固定连接转轴； 

所述平行反射镜组与所述第二分束器固定连接； 

所述倾斜反射镜具有倾角； 

进入所述第一分束器的光束经分光后得到的反射光到达所述第二分束器； 

进入所述第二分束器的光束经分光后，一路反射到达所述第一平面反射镜得到第一反射光束，另一路透射到达所述平行反射镜组得到第一透射光束； 

所述第一透射光束经过所述平行反射镜组后垂直入射到所述倾斜反射镜，经所述倾斜反射镜反射后沿原光路返回，再次通过所述第二分束器透射后得到第二透射光束； 

第一反射光束经所述第一平面反射镜反射后垂直入射到所述倾斜反射镜，经所述倾斜反射镜反射后沿原光路返回，再次通过所述第二分束器反射后得到第二反射光束； 

所述第二反射光线与所述第二透射光线经所述第一分束器透射到达所述能量收集镜会聚后在探测器互相干涉。 

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，采用一对平行平面镜保证了入射光线和出射光线平行，旋转反射镜组在旋转过程中，出射光线的方向始终不变，保证了系统的 稳定性和出射光束的相干性。由于旋转反射镜组可实现高速旋转，提高了系统探测速率。整个系统结构简单，降低了加工装调难度和生产成本。 

附图说明