[实用新型]双视场多普勒外差干涉仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多普勒外差干涉仪。

背景技术

一、多普勒外差干涉仪基本原理的数学表达式

大气风场测量目标是上层大气中自然形成的亚稳态原子氧禁戒跃迁中所辐射的两条单谱线O(¹S)和O(¹D)，其波长分别为557.7nm和630.0nm。亚稳态原子氧在跃迁前同周围气体分子发生多次碰撞，并与周围大气形成热平衡，形成了共同的温度和整体速度。根据Doppler效应，探测到的携带有风场信息的谱线中心频率将产生频移，即Δλ/λ＝Δσ/σ＝v/c。依据这一关系，通过测量谱线的Doppler频移量即可反演出上层大气的运动速度。

多普勒外差干涉仪将Michelson干涉仪中两臂的平面反射镜分别用与光轴有一定倾角且位置固定的衍射光栅代替，并在干涉仪两臂之间引入一定基础光程差Δd。干涉仪出瞳处有两个呈一定夹角β(仪器布局和光栅参数确定后，β的大小仅与入射的波数σ有关)的出射波前，这两个出射波前相互叠加产生Fizeau型干涉条纹并被成像在探测器上。条纹的空间频率是该波数σ与外差波数σ_L(对应β＝0°)之差的函数，如式(1)所示。

I(x)=∫0∞B(σ)[1+cos{2π[4(σ-σL)tanθL]·[x+Δd2tanθL]}]dσ---(1)]]>

当入射目标谱线存在大气运动引起的Doppler频移时，Δσ/σ＝v/c，干涉函数(1)变为：