[发明专利]一种基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种反射式Sagnac干涉元件，更具体地说是一种能满足白光偏振干涉仪使用的反射式Sagnac干涉元件。

背景技术

干涉仪依据光的干涉原理，来自同一个光源的不同光束经过不同的光程后合并，可显出干涉条纹。在光谱学、微生物学、分析化学、物理学、遥感科学、医学、军事科学、精密机械、精密测量与精密控制等方向有着重要作用。干涉仪的光路中大多采用反射、折射、衍射来实现光的分离、偏折和会聚。

干涉仪测量的依据是干涉条纹，干涉条纹的可见度对干涉仪至关重要；传统干涉仪中，影响干涉条纹的可见度的主要因素是相干光束的振幅比、光源的大小和光源的非单色性。相干光束的振幅比越大，可见度越低，设计干涉系统时应尽量使相干光束的振幅比为1，即相干光束的振幅相等；由于实际光源都有一定的大小，光源的大小会影响干涉仪的空间相干性，因此，设计干涉仪时应将光源限定在一定大小范围内；光源的非单色性会影响干涉仪的时间相干性，相干光的单色性与频谱宽度是一个概念，单色性好即频谱宽度窄，频谱宽度越窄，干涉条纹可见度越高。

在遥感等技术的实际应用中，需要一种以波长为380-760nm的可见光即白光为光源的干涉仪，绝大部分白光最初光源来自太阳，因此光源的振幅比、大小、非单色性都是非常数，所以设计白光干涉仪必须尽量使振幅比为1，光源大小较小，缩紧频谱宽度。

但是，光源大小会直接影响遥感等设备的成像质量和范围，限制频谱宽度但必须满足可见光范围；一种干涉结构必须具备以下条件才能满足非限定白光光源情况下使用的要求：一是干涉仪中光束频率相同；二是干涉仪中光束相位差与波长成一个定比；三是干涉仪中光束的振动方向相同或相反。

同时，由于遥感设备一般要求适用于星载或者机载或者车载，并且由于目标光源的限制，遥感设备对元件体积、重量、通光效率等都有较高的要求，体积越小、重量越轻、通光效率越高则更加优越。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件，使其具备光束频率相同、光束相位差与波长成一个定比以及光束的振动方向相同或相反的性能，以满足白光偏振干涉仪的要求；同时具有体积小、重量轻、通光效率高以适应遥感设备的技术要求。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案

本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件，是针对平行的入射光束在干涉图样接收面上获得干涉图样；其结构特点是：设置所述干涉元件的结构形式为：由第一反射式闪耀光栅、偏振分光镜和第二反射式闪耀光栅构成干涉单元；

平行的入射光束经偏振分光镜分束为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，分别是反射形成的第一光束和透射形成的第二光束；

所述第一光束在干涉单元的作用下经偏振分光镜的反射形成沿着与入射光束相互垂直的方向传播的第一光束第一次出射光；所述第二光束在干涉单元的作用下经偏振分光镜的透射形成沿着与入射光束相互垂直的方向传播的第二光束第一次出射光；

所述第一光束第一次出射光和第二光束第一次出射光分别通过半波片后在普罗棱镜中形成沿着与入射光束垂直的方向投向偏振分光镜的反射光束；所述反射光束再次经偏振分光镜进入干涉单元，在经所述干涉单元的再次作用之后，通过干涉单元中的偏振分光镜输出四束平行光束；所述四束平行光束分别是：由第一光束第一次出射光经干涉单元形成的偏振方向相互垂直的第一出射光和第二出射光；由第二光束第一次出射光经干涉单元形成的偏振方向相互垂直的第三出射光和第四出射光；所述四束平行光束分别经反射镜的反射，并分别依次经偏振片和成像光学系统投射到干涉图样接收面上，形成干涉图样。

本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于：所述第一光束依次经第二反射式闪耀光栅、第一反射式闪耀光栅以及偏振分光镜的反射后沿着与入射光束相互垂直的方向传播形成第一光束第一次出射光；所述第二光束依次经第一反射式闪耀光栅和第二反射式闪耀光栅的反射，再经偏振分光镜的透射之后沿着与入射光束相互垂直的方向传播形成第二光束第一次出射光。

本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于：设置所述第一光束在第一反射式闪耀光栅上的入射角为22.5°；第二光束在第二反射式闪耀光栅上的入射角为22.5°；设置半波片的快轴与入射光束的前进方向成22.5°夹角；设置偏振片的透光轴与四束平行光束都成45°夹角；设置普罗棱镜与入射光束的前进方向成45°夹角。

本发明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的结构特点也在于：令：