[发明专利]一种横向剪切干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种棱镜横向剪切干涉仪，尤其涉及一种等腰屋脊棱镜横向剪切干涉仪。

背景技术

高通量静态傅里叶变换成像光谱技术是目前国际上的研究热点，这类成像光谱仪其中的一种实现方式是在平行光路中放置横向剪切干涉仪实现等倾干涉成像，这种干涉成像的实现方式不受光学系统相对孔径的制约及干涉域和成像面始终共面的技术特点，因而可实现大相对孔径高灵敏度的干涉光谱探测。

常用于这类光谱成像的横向剪切干涉仪多采用具有分束面的基于分振幅干涉的方式实现，结构型式有基于循环回路的Sagnac干涉仪，以Michelson干涉仪为基础的采用直角反射镜(或直角反射棱镜)或三面直角反射镜(或角锥棱镜)的干涉仪以及改进的Mach-Zehnder干涉仪。

基于循环回路的Sagnac干涉仪由于其共光路的技术特点从而可实现稳定的干涉图而广泛地应用于航天遥感仪器中，这种干涉仪分束与合束的两路光束走过相同的路径，从出射面出射的两束光其中一束两次透过分束面，另一束光从分束面两次反射，因此要求分束面要严格实现分光比及消偏振，这使得实现宽谱段分光的分光膜系设计实现非常严格，分光比及消偏振差异会使两出射光束强度不相等并因此降低了干涉分光效率。

基于Michelson光路的横向剪切干涉仪产生的两束光在分束与合束的光路过程中分别透射一次和反射一次，因而两束出射光可实现等强度干涉，对分光膜系的要求较低，干涉效率高。当这种干涉仪采用实体形式的棱镜方式实现时具有结构紧凑，稳定性好，结构件夹持容易的技术特点，但实现纵向等光程胶合会非常严格甚至难以保证。

基于Mach-Zehnder横向剪切干涉仪的光路布局方式有很大的灵活性，并且这种光路具有双端入射和出射的特点，是一种非常有发展前途的干涉仪类型。

经典的Mach-Zehnder横向剪切干涉仪常采用偏转反射镜的方式实现，这种方式无法实现平行光路中的等倾干涉，改进的Mach-Zehnder干涉仪将反射镜改为双反射镜来实现平行光路中的横向剪切。同样，Mach-Zehnder干涉仪也可以采用组合棱镜的实体干涉仪方式来实现，从而保证其稳定性。组合棱镜的实现方式需要采用多次胶合的方式实现，而多次胶合带来的胶合误差同样会带来干涉图的偏差。

基于上述棱镜Michelson光路和Mach-Zehnder光路的横向剪切干涉仪其剪切方向及光路走向均在主截面内实现，因此在实现横向剪切的胶合过程调整时残留的对齐误差会同时引入纵向光程差从而带来难以调整的干涉图的零位误差。

发明内容

本发明提出了一种横向剪切干涉仪，可方便准确地实现干涉仪的胶合与剪切量的调整，同时具有棱镜形式简单加工容易等特点。

本发明的技术方案如下：

横向剪切干涉仪，其特殊之处在于：包括两个相同的等腰屋脊棱镜，

等腰屋脊棱镜包括侧面一和与侧面一相邻的侧面二；侧面一有两个，这两个侧面一相对；侧面二有两个，这两个侧面二相对；

侧面一的正投影为等腰梯形；

侧面二的正投影包括一等腰直角三角形和一矩形，等腰直角三角形的底边与矩形的一个边重合，相对的两个侧面二上的等腰直角三角形构成等腰直角三角棱镜，等腰直角三角棱镜的两个直角面为屋脊面；相对的两个侧面二上的矩形构成矩形棱镜，两个等腰屋脊棱镜沿所述矩形棱镜相胶合，相胶合的面为分光面，两个等腰屋脊棱镜在垂直于屋脊棱并平行于分光面的方向存在错位；

位于分光面上方的等腰屋脊棱镜为上棱镜，位于分光面下方的等腰屋脊棱镜为下棱镜；

横向剪切干涉仪包括第一端和第二端，上棱镜的一个侧面二和下棱镜的一个侧面二位于第一端，上棱镜的另一个侧面二和下棱镜的另一个侧面二位于第二端，

当入射光从横向剪切干涉仪的第一端的一个侧面二入射至分光面时，入射光的一部分经分光面反射形成反射光、另一部分经分光面透射形成透射光，反射光和透射光分别被相应的屋脊面反射至分光面后，反射光的一部分经分光面反射形成第一反射光、另一部分经分光面透射形成第一透射光，透射光光的一部分经分光面反射形成第二反射光、另一部分经分光面透射形成第二透射光，第一反射光和第二透射光由第二端的一个侧面二出射，第二反射光和第一透射光由第二端的另一个侧面二出射。

等腰屋脊棱镜的高为h、底边宽为a，入射至所述横向剪切干涉仪的光束的通光口径为D；

h、a和D满足h＝a＝1.732D。

等腰屋脊棱镜的侧面二与分光面之间的夹角为45°。

本发明具有以下技术效果：