[发明专利]一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置及其使用方法

权利要求书

1.一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，包括光学调节系统、用于发射信号光束和干涉光束的光信号系统和读数调节系统；

所述的光学调节系统包括依次设置的观察屏(38)、扩束镜(37)、凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)和全反镜(10)，所述的凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)和全反镜(10)上均设有挡板(24-27)；所述的光信号系统设于扩束镜(37)与凹透镜(7)之间；所述的读数调节系统与全反镜(10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，所述的光信号系统包括光源(1)、感光器(2)、信号光纤(3)、发射光纤(4)、光纤耦合器(5)、显示屏(33)、单片机(34)、干涉光纤((6)和图像光纤(36)；

所述的光源(1)与发射光纤(4)连接，感光器(2)与信号光纤(3)连接，所述的发射光纤(4)、信号光纤(3)和图像光纤(36)分别与光纤耦合器(5)靠近扩束镜(37)一端连接，所述的光源(1)和感光器(2)分别与单片机(34)电连接，所述的单片机(34)与显示屏(33)电连接，所述的干涉光纤((6)与光纤耦合器(5)靠近凹透镜(7)一端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，还包括套件(19-23)和伸缩杆(11-15)，所述的凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)、全反镜(10)和干涉光纤((6)通过套件(19-23)固定，所述的伸缩杆(11-15)与套件(19-23)底部连接。

4.根据权利要求3所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，所述的读数调节系统包括伸缩螺杆(28)、主尺(29)、基座、粗调手轮(30)和细调手轮(31)，所述的伸缩螺杆(28)依次贯穿粗调手轮(30)、细调手轮(31)和基座，所述全反镜(10)下的伸缩杆(11-15)与伸缩螺杆(28)连接，所述的主尺(29)设于基座上。

5.根据权利要求1所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，还包括导轨支架(18)，所述的光学调节系统、光信号系统和读数调节系统均设于导轨支架(18)上。

6.根据权利要求3所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，所述的套件(19-23)包括固定座、移动座、调节弹簧(16)和调节螺丝(17)，所述的调节螺丝(17)贯穿固定座和调节弹簧(16)，调节螺丝(17)尾部螺纹与移动座螺纹连接，所述的套件(19-23)上设有标线(36A)。

7.根据权利要求3所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，所述的凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)、全反镜(10)和干涉光纤((6)均通过三个套件(19-23)固定，所述的套件(19-23)呈等腰三角形设置，两个设于底角，一个设于顶角。

8.根据权利要求1所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置，其特征在于，所述的挡板(24-27)上设有带有刻度的垂直线(38A)和水平线(37A)。

9.一种光纤智能迈克尔逊干涉仪的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：调整光路调节系统，使干涉光束的光点均落在挡板的中心点上；

S2：启动光信号系统；

S3：调整读数调节系统，读取试验数值。

10.根据权利要求1所述的一种光纤智能迈克尔逊干涉仪的使用方法，其特征在于：

步骤S1的具体过程为：

S101、将全反镜(10)装在套件(23)内，盖上全反镜(10)的挡板(27)；

S102、调节干涉光纤(6)的伸缩杆(11)和全反镜(10)的伸缩杆(15)，使干涉光纤(6)中心和全反镜(10)的中心与导轨支架(18)的面等高；

S103、调节干涉光纤(6)的套件(23)，使光点落在全反镜(10)的挡板(27)的中心点上；

其调节方法即中心调节法如下：

S103a、先调节两底角的调节螺丝(17)，使光点落在全反镜(10)的挡板(27)的中心垂直线上；

S103b、再调顶角调节螺丝(17)，使光点落在全反镜(10)的挡板(27)的中心点上；

S104、翻开全反镜(10)的挡板(27)，用中心调节法，调节套件(23)，使反射回来的光点照到干涉光纤(6)的中心，再盖上全反镜(10)的挡板(27)；

S105、将半透半反镜(9)装在套件(22)内，盖上半透半反镜(9)的挡板(26)；

调节半透半反镜(9)的伸缩杆(14)，使光点照在半透半反镜(9)的挡板(26)的中心；

S106、将凸透镜(8)装在套件(21)内，盖上凸透镜(8)的挡板(25)；

调节凸透镜(8)的伸缩杆(13)，使光点照在凸透镜(8)的挡板(25)的中心；

S107、将凹透镜(7)装在套件(20)内，盖上凹透镜(7)的挡板(24)；

调节凹透镜(7)的伸缩杆(12)，使光点照在凹透镜(7)的挡板(24)的中心；

S108、翻开凹透镜(7)的挡板(24)；

用中心调节法，调节凹透镜(7)的套件(20)的调节螺丝(17)，使光圈的中心落在凸透镜(8)的挡板(25)中心；

S109、移动凸透镜(8)的伸缩杆(13)，使凸透镜(8)的伸缩杆(13)与凹透镜(7)的伸缩杆(12)的距离为L，L＝f₂-f₁，其中L为凸透镜(8)与凹透镜(7)的距离、f₂为凸透镜(8)焦距、f₁为凹透镜(7)焦距；

S110、翻开凸透镜(8)的挡板(25)；

用中心调节法，调节套件(21)的调节螺丝(17)，使光圈的中心落在半透半反镜(9)的挡板(26)中心；

S111、翻开半透半反镜(9)的挡板(26)；

用中心调节法，调节套件(22)的调节螺丝(17)，使光圈的中心落在全反镜(10)的挡板(27)中心；

S112、翻开全反镜(10)的挡板(27)，再次调节套件(22)的调节螺丝(17)，使其与全反镜(10)完全平行；

其平行调节方法如下：

S112a、干涉信号I₀’经干涉光纤(6)、光纤耦合器(5)，分出图像信号I₀”；

S112b、图像信号I₀”经图像光纤(36)、扩束镜(37)扩散照在观察屏(38)上；

S113c、先调节两腰角调节螺丝(17)，使观察屏(38)上倾斜的干涉条纹变成垂直；

S114d、再调节顶角调节螺丝(17)，使干涉条纹变粗最后消失变全明或全暗；

步骤S2的具体过程为：

S201、当按下按钮(35)开关按键，由单片机(34)控制与其相连的光源(1)发射光束，通过发射光纤(4)、光纤耦合器(5)和干涉光纤(6)照射出来；

此时可方便进行光路调节；

S202、干涉光信号经过干涉光纤(6)、光纤耦合器(5)、分出干涉光信号

S203、干涉光信号经信号光纤(3)和感光器，将信号传输到与感光器(2)相连接的单片机(34)；

S204、当按下按钮(35)测量按键，单片机(34)内部程序进行信号处理，此时明暗变化次数清零，再有由暗淡变明亮再变暗淡时其数加一，并在显示屏(33)显示明暗变化的次数；

其中，干涉光束的走向过程如下：

Ⅰ、干涉光纤(6)将小束平行光源I射出，经凹透镜(7)扩散成散射光照到凸透镜(8)上；

Ⅱ、凸透镜(8)将散射光转成大束的平行光I₀垂直照向半透半反镜(9)；

Ⅲ、I₀经半透半反镜(9)，通过其镜在其底面分成两束光：I₁垂直反射回来、I₂垂直透照向全反镜(10)1₀；

Ⅳ、I₂经全反镜(10)的表面，垂直反射回来；

Ⅴ、I₁与I₂经过玻璃的厚度相同，I₁与I₂存在着光层差△d形成干涉光I’；返照回凸透镜(8)；

Ⅵ、I’经凸透镜(8)聚光后，再经凹透镜(7)变成小束干涉光I₀’，返照回干涉光纤(6)；

Ⅶ、在移动全反镜(10)时，由于半透半反镜(9)与全反镜(10)完全平行，因此

当光层差Δd：(K＝1,2,3…)时，其中λ为光源波长，其干涉信号为明亮；

当光层差Δd＝Kλ(K＝1,2,3…)时，其中λ为光源波长，其干涉信号为暗淡；

在步骤S3中，测量时细调手轮(31)只准许向一个方向旋转，不可反转，读数读取主尺mm的整数位，加上粗手轮mm小数点后两位的整数，再加细调手轮mm小数后四位再估读一位的数值。