專利名稱：新型雙貓眼動鏡干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干涉儀，具體涉及一種應(yīng)用于高分辨率傅里葉變換光譜儀的新型雙貓眼動鏡干涉儀。

背景技術(shù)：
傅里葉變換光譜儀具有高光譜分辨率、高通量、多通道等優(yōu)點，影響邁克爾遜(Michelson)干涉儀在傅里葉光譜儀中應(yīng)用的最大問題是平面動鏡在掃描過程中的傾斜問題。
使用貓眼鏡(cat’s-eye retroreflector)或角反射體(cube-corner mirrors)代替平面動鏡可以很好地解決傾斜問題，唯一的缺點是單個貓眼動鏡或單個掃描角反射體存在橫向偏移問題。另外一種辦法是使用動態(tài)校正伺服系統(tǒng)，但分辨率越高，這種校正系統(tǒng)的失靈概率就越高，而且該系統(tǒng)對機械振動引起的擾動非常敏感。
轉(zhuǎn)鏡式或擺鏡式干涉儀消除了平面動鏡傾斜帶來的誤差，提高了儀器的穩(wěn)定性和可靠性，但其產(chǎn)生的光程差與轉(zhuǎn)角為非線性關(guān)系，只適用于低分辨率光譜儀。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型雙貓眼動鏡干涉儀，其解決了背景技術(shù)中平面動鏡傾斜、單個掃描貓眼鏡和單個掃描角反射體橫移的技術(shù)問題，在傅里葉變換光譜儀的應(yīng)用中大大地提高了精度；光程差為雙貓眼動鏡位移(相對于其零光程差位置)的8倍，在制造誤差和運動誤差相同的條件下，可獲得更高的儀器分辨率。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種新型雙貓眼動鏡干涉儀，包括設(shè)置在入射光束光路上的一個分束器；還包括設(shè)置在上述分束器半反射面反射光束光路上的第一平面鏡、第二平面鏡和設(shè)置在上述分束器半反射面透射光束光路上的第三平面鏡、第四平面鏡，所述第一平面鏡設(shè)置在上述分束器和第二平面鏡之間的光束光路上，所述第三平面鏡設(shè)置在上述分束器和第四平面鏡之間的光束光路上；還包括設(shè)置在上述第一平面鏡和第二平面鏡之間光束光路上的第一貓眼動鏡和設(shè)置在上述第三平面鏡和第四平面鏡之間光束光路上的第二貓眼動鏡；還包括探測器、以及將經(jīng)第二平面鏡和第四平面鏡反射的光束會聚到探測器上的收集鏡； 其特征在于 所述的第一貓眼動鏡和第二貓眼動鏡被一個剛性結(jié)構(gòu)背靠背地固定在一起作為一個單獨的運動部件；所述的第一貓眼動鏡和第二貓眼動鏡沿分束器半反射面的法線方向做直線往復(fù)運動；所述的兩個貓眼動鏡的次鏡均為平面鏡、主鏡之間的距離極?。凰龅牡谝回堁蹌隅R的次鏡、第二貓眼動鏡的次鏡、分束器半反射面之間相互平行；所述的第一平面鏡和第三平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；所述的第二平面鏡和第四平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；所述的第二平面鏡、第四平面鏡、分束器半反射面之間相互平行；所述的分束器、第一平面鏡、第二平面鏡、第三平面鏡、第四平面鏡的中心位于同一個平面內(nèi)。
上述的新型雙貓眼動鏡干涉儀可為所述的分束器半反射面45度角設(shè)置在入射光束光路上，該分束器為兩塊膠合的平面平行玻璃平板，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為22.5度。
上述的新型雙貓眼動鏡干涉儀可為所述的分束器為兩塊膠合的直角棱鏡，直角棱鏡的斜面為膠合面，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為22.5度。
上述的新型雙貓眼動鏡干涉儀可為所述的分束器半反射面30度角設(shè)置在入射光束光路上，該分束器為兩塊膠合的平面平行玻璃平板，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為30度。
上述的新型雙貓眼動鏡干涉儀可為所述的分束器為兩塊膠合的等邊三角形棱鏡，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為30度。
上述的收集鏡為會聚透鏡或會聚透鏡組。
本發(fā)明的優(yōu)點在于 1.該干涉儀完全消除了傾斜和橫移問題。
2.光程差為雙貓眼動鏡位移(相對于其零光程差位置)的8倍，適用于各種光譜工作區(qū)的高分辨率光譜儀。
3.用于固定兩個貓眼動鏡的剛性結(jié)構(gòu)尺寸較小，分束器為兩塊膠合的平面平行玻璃平板或兩塊膠合的直角棱鏡或兩塊膠合的等邊三角形棱鏡，從而提高了該干涉儀的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。



圖1為本發(fā)明光學結(jié)構(gòu)原理示意圖(分束器半反射面45度角設(shè)置在入射光束光路上)。
圖2為兩塊膠合的平面平行玻璃平板分光裝置(45度角設(shè)置在入射光束光路上)。
圖3為兩塊膠合的直角棱鏡分光裝置。
圖4為本發(fā)明光學結(jié)構(gòu)原理示意圖(分束器半反射面30度角設(shè)置在入射光束光路上)。
圖5為兩塊膠合的平面平行玻璃平板分光裝置(30度角設(shè)置在入射光束光路上)。
圖6為兩塊膠合的等邊三角形棱鏡分光裝置。

具體實施例方式 新型雙貓眼動鏡干涉儀包含一個分束器、四個固定的平面反射鏡(即第一平面鏡、第二平面鏡、第三平面鏡和第四平面鏡)、和被一個剛性結(jié)構(gòu)背靠背地固定在一起作為一個單獨的運動部件的兩個掃描貓眼鏡(即第一貓眼動鏡和第二貓眼動鏡)；兩個貓眼動鏡的次鏡均為平面鏡，兩個貓眼動鏡的主鏡之間的距離極??；第一貓眼動鏡的次鏡、第二貓眼動鏡的次鏡、分束器半反射面之間相互平行；第一平面鏡和第三平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；第二平面鏡和第四平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；第二平面鏡、第四平面鏡、分束器半反射面之間相互平行；分束器、第一平面鏡、第二平面鏡、第三平面鏡、第四平面鏡的中心位于同一個平面內(nèi)。
實施方式1分束器半反射面45度角設(shè)置在入射光束光路上，該分束器為兩塊膠合的平面平行玻璃平板，膠合面的一個面為分束器半反射面；第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為22.5度。
實施方式2分束器為兩塊膠合的直角棱鏡，直角棱鏡的斜面為膠合面，膠合面的一個面為分束器半反射面；第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為22.5度。
實施方式3分束器半反射面30度角設(shè)置在入射光束光路上，該分束器為兩塊膠合的平面平行玻璃平板，膠合面的一個面為分束器半反射面；第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為30度。
實施方式4分束器為兩塊膠合的等邊三角形棱鏡，膠合面的一個面為分束器半反射面；第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為30度。
對于上述任何一種實施方式，入射的平行光束在分束器的半反射面上反射和透射，并被分為強度相等的兩束光I和II，光束I依次被第一平面鏡、第一貓眼動鏡、第二平面鏡、第一貓眼動鏡、第一平面鏡反射后射向分束器并透過分束器；光束II依次被第三平面鏡、第二貓眼動鏡、第四平面鏡、第二貓眼動鏡、第三平面鏡反射后射向分束器并透過分束器；這兩束光相交時發(fā)生干涉，經(jīng)收集鏡會聚到探測器上。
光束I和II之間的光程差是由雙貓眼動鏡(即第一貓眼動鏡和第二貓眼動鏡背靠背地固定在一起所構(gòu)成的一個單獨的運動部件)的直線往復(fù)運動產(chǎn)生的，光程差為雙貓眼動鏡位移(相對于其零光程差位置)的函數(shù)。雙貓眼動鏡沿分束器半反射面的法線方向做直線往復(fù)運動。
當雙貓眼動鏡移動距離a時，有兩種情況一種情況是光束I的光程增加了4a而光束II的光程減少了4a，于是光束I和光束II之間光程差的變化量為8a；另外一種情況是光束I的光程減少了4a而光束II的光程增加了4a，則光束I和光束II之間光程差的變化量仍為8a。因此，光程差值的改變量為雙貓眼動鏡移動距離的8倍。光程差x與雙貓眼動鏡位移(相對于其零光程差位置)l之間的關(guān)系為 x＝8l(1) 則新型雙貓眼動鏡干涉儀的干涉強度與雙貓眼動鏡位移(相對于其零光程差位置)之間的關(guān)系為 I(x)＝B(σ)[1+cos(16pσl)](2) 式中σ為波數(shù)，B(σ)為光譜強度，x為光程差。
當雙貓眼動鏡發(fā)生橫移時，第一貓眼動鏡的橫移正好補償了第二貓眼動鏡的橫移，因此新型雙貓眼動鏡干涉儀完全消除了橫移問題。
新型雙貓眼動鏡干涉儀完全消除了傾斜和橫移問題。
本發(fā)明中的貓眼鏡可由其他類型的貓眼鏡代替。
權(quán)利要求
1.一種新型雙貓眼動鏡干涉儀，包括設(shè)置在入射光束光路上的一個分束器；還包括設(shè)置在上述分束器半反射面反射光束光路上的第一平面鏡、第二平面鏡和設(shè)置在上述分束器半反射面透射光束光路上的第三平面鏡、第四平面鏡，所述第一平面鏡設(shè)置在上述分束器和第二平面鏡之間的光束光路上，所述第三平面鏡設(shè)置在上述分束器和第四平面鏡之間的光束光路上；還包括設(shè)置在上述第一平面鏡和第二平面鏡之間光束光路上的第一貓眼動鏡和設(shè)置在上述第三平面鏡和第四平面鏡之間光束光路上的第二貓眼動鏡；還包括探測器、以及將經(jīng)第二平面鏡和第四平面鏡反射的光束會聚到探測器上的收集鏡；
其特征在于
所述的第一貓眼動鏡和第二貓眼動鏡被一個剛性結(jié)構(gòu)背靠背地固定在一起作為一個單獨的運動部件；所述的第一貓眼動鏡和第二貓眼動鏡沿分束器半反射面的法線方向做直線往復(fù)運動；所述的兩個貓眼動鏡的次鏡均為平面鏡、主鏡之間的距離極??；所述的第一貓眼動鏡的次鏡、第二貓眼動鏡的次鏡、分束器半反射面之間相互平行；所述的第一平面鏡和第三平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；所述的第二平面鏡和第四平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；所述的第二平面鏡、第四平面鏡、分束器半反射面之間相互平行；所述的分束器、第一平面鏡、第二平面鏡、第三平面鏡、第四平面鏡的中心位于同一個平面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙貓眼動鏡干涉儀，其特征在于所述的分束器半反射面45度角設(shè)置在入射光束光路上，該分束器為兩塊膠合的平面平行玻璃平板，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為22.5度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙貓眼動鏡干涉儀，其特征在于所述的分束器為兩塊膠合的直角棱鏡，直角棱鏡的斜面為膠合面，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為22.5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙貓眼動鏡干涉儀，其特征在于所述的分束器半反射面30度角設(shè)置在入射光束光路上，該分束器為兩塊膠合的平面平行玻璃平板，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為30度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙貓眼動鏡干涉儀，其特征在于所述的分束器為兩塊膠合的等邊三角形棱鏡，膠合面的一個面為分束器半反射面；所述的第一平面鏡和第三平面鏡與分束器半反射面的夾角均為30度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5任一所述的新型雙貓眼動鏡干涉儀，其特征在于所述的收集鏡為會聚透鏡或會聚透鏡組。
全文摘要
一種新型雙貓眼動鏡干涉儀包含一個分束器、四個固定的平面反射鏡、和被一個剛性結(jié)構(gòu)背靠背地固定在一起作為一個單獨的運動部件的兩個掃描貓眼鏡；兩個貓眼動鏡的次鏡均為平面鏡、主鏡之間的距離極?。粌蓚€貓眼動鏡的次鏡、分束器半反射面之間相互平行；第一平面鏡和第三平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；第二平面鏡和第四平面鏡關(guān)于分束器半反射面對稱；第二平面鏡、第四平面鏡、分束器半反射面之間相互平行；雙貓眼動鏡沿分束器半反射面的法線方向做直線往復(fù)運動；光程差為雙貓眼動鏡位移的8倍。這種干涉儀完全消除了傾斜和橫移問題，適用于各種光譜區(qū)域的高分辨率傅里葉變換光譜儀。
文檔編號G02B17/08GK101303254SQ20081015019
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者楊慶華 申請人:楊慶華