[发明专利]新型双动镜干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种干涉仪，具体涉及一种应用于高光谱分辨率傅里叶变换光谱仪的新型双动镜干涉仪。

背景技术

迈克尔逊(Michelson)干涉仪由一个分束器、一个固定的平面反射镜和一个扫描平面反射镜构成；动镜和定镜正交，它们与分束器的夹角均为45度；分束器与入射光束的夹角也为45度。这种干涉仪的性能主要取决于动镜对分束器所成虚像与定镜是否严格保持平行。傅里叶变换光谱仪具有高光谱分辨率、高通量、多通道等优点。影响迈克尔逊干涉仪在傅里叶光谱仪中应用的最大问题是动镜在扫描过程中的倾斜问题，尤其是在紫外光谱工作区和高分辨率傅里叶光谱仪的应用中。

使用猫眼镜(cat’s-eye retroreflector)或角反射体(cube-corner mirrors)代替平面动镜是两种解决办法。如果猫眼镜或角反射体各方面的性能都很理想，就可以很好地解决平面动镜的倾斜问题，但同时存在横向偏移问题而限制了其应用。另外一种办法是使用动态校正伺服系统，但分辨率越高，这种校正系统的失灵概率就越高，而且该系统对机械振动引起的扰动非常敏感。

还有一种解决办法是采用转镜或摆镜代替做直线运动的动镜，虽然可以消除平面动镜倾斜带来的误差，而且提高了稳定性和可靠性，但其产生的光程差与转角为非线性关系，只适用于低分辨率光谱仪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型双动镜干涉仪，动镜移动较小的距离即可获得较大的光程差，其解决了背景技术中动镜倾斜以及猫眼镜或角反射体横移的技术问题，在傅里叶变换光谱仪的应用中相对于迈克尔逊干涉仪大大地提高了精度，而且在动镜位移相同时能够获得更大的光程差。

本发明的技术解决方案是：

一种新型双动镜干涉仪，包括30度角设置在入射光束光路上的一个分束器，该分束器适于从一个入射光束产生一个第一和一个第二光束；还包括设置在分束器反射光束光路上的第一平面镜和设置在分束器透射光束光路上的第二平面镜，所述的第一平面镜和第二平面镜与分束器之间的夹角均为30度；还包括设置在光束光路上的第一动镜和第二动镜、以及探测器和将经第一动镜和第二动镜反射的光束会聚到探测器上的收集镜。

其特征在于：

所述的第一动镜位于所述第一平面镜的反射光束光路上，所述的第二动镜位于所述第二平面镜的反射光束光路上，它们均为平面反射镜；所述的第一动镜和第二动镜被一个刚性结构背靠背地平行固定在一起，作为一个单独的运动部件；所述的第一动镜和第二动镜之间的距离几乎为零，它们的反射面处于相反的方向；所述的第一动镜、第二动镜、分束器之间相互平行，它们与入射平行光束之间的夹角均为30度；所述的第一动镜和第二动镜沿分束器的法线方向做直线往复运动。

所述的第一平面镜和入射光束相互平行，所述的第二平面镜与入射光束之间的夹角为60度；所述的第一平面镜、第二平面镜与分束器之间的夹角均为30度；所述的分束器、第一平面镜、第二平面镜、第一动镜、第二动镜的中心位于同一个平面内。

若上述的分束器沿入射光束方向上第二面为半反射面，则在该分束器与第二平面镜之间的光路上还设置有同时补偿各种波长光程差的补偿板；该补偿板与分束器完全相同且平行放置；此时第一平面镜和第二平面镜关于分束器的半反射面对称，分束器的半反射面、第一平面镜、第二平面镜的中心位于等边三角形的三个顶点上。

若上述的分束器沿入射光束方向上第一面为半反射面，则在该分束器与第一平面镜之间的光路上还设置有同时补偿各种波长光程差的补偿板；该补偿板与分束器完全相同且平行放置；此时第一平面镜和第二平面镜关于分束器的半反射面对称，分束器的半反射面、第一平面镜、第二平面镜的中心位于等边三角形的三个顶点上。

上述的收集镜可为会聚透镜或会聚透镜组。

本发明的优点在于：

1.光程差为双动镜位移(相对于其零光程差位置)的4倍，即双动镜移动较小的距离即可获得较大的光程差，适用于各种光谱工作区的高光谱分辨率光谱仪。

2.该干涉仪对动镜倾斜不敏感，即双动镜轻微的倾斜对所得干涉图的调制度和相位影响较小。

3.固定第一动镜和第二动镜的刚性结构非常简单，其受温度变化的影响极小。

4.该干涉仪结构紧凑、体积小、成本低。

附图说明

图1为本发明光学结构原理示意图；

图2为本发明光学结构原理分析图；图中M1′为第一动镜在第一平面镜中的虚像，M2′为第二动镜在第二平面镜中的虚像。