[发明专利]一种用于静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜及其制作方法

说明书

本发明公开了一种用于静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜及其制作方法，包括以下步骤：取用立体分光镜，所述立体分光镜包括依次相邻设置的第一平面、第二平面、第三平面和第四平面，所述第一平面为进光面，所述第二平面、第三平面和第四平面为出光面，所述第一平面垂直于第二平面设置，所述第三平面垂直于第四平面设置；使用光学冷加工工艺对所述第二平面加工并获得倾斜面，得到斜面分光镜；通过离子束刻蚀法在所述倾斜面上刻蚀出阶梯表面；在所述阶梯表面和所述第三平面上镀反射膜。其结构简单紧凑，而且具有更好的稳定性，精度高。

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，具体涉及一种用于静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜及其制作方法。

背景技术

传统色散型光谱仪依靠光栅、棱镜等色散元件将波长分开，然后进行光谱测量。为了保证较好的光谱分辨率，这种光谱仪需要狭缝，一般只有20～50微米宽。由于狭缝的存在，这种光谱仪的光通量较小，因而信噪比也受到一定的影响。傅里叶变换光谱有别于色散型光谱仪，它基于光的干涉原理，通过光程扫描和傅里叶变换来实现波长解析。但是传统的傅里叶变换光谱仪体积大，且需要精密控制干涉臂的运动，测量耗时相对较长，且价格昂贵。

静态傅里叶变换光谱仪以阶梯状的反射镜代替经典迈克尔逊干涉仪中的平面反射镜，该阶梯反射镜可在空间不同位置产生不同的光程差，因此只需要一副干涉测量图就可以通过光谱反演得到对应的光源光谱。它具有体积小、重量轻、低成本、测量速度快、无运动部件等诸多优点。图1为传统的静态傅里叶变换光谱仪的结构示意图。M1是反射镜，和M2是阶梯反射镜，BS代表分光镜，CCD为探测器。入射光从左方射入分光镜，被一分为二，分别经过M1和M2的反射后在由分光镜BS合成一束，并产生干涉，干涉图经过滤波等处理后被CCD图像探测器接收。通过对探测器探测的图像进行光谱反演得到输入光源的光谱。在静态傅里叶变换光谱仪中，阶梯反射镜是核心元件，如何制造出高精度的阶梯反射镜是静态傅里叶变换光谱仪的关键。

中国专利申请号为201310362780.X的专利公开了“基于楔形玻璃条的微阶梯反射镜的制作方法”，该专利提出了一种用楔形玻璃条逐个粘贴在大楔形玻璃板上从而得到微阶梯反射镜的制备方法。然而，用楔形玻璃条制作微阶梯反射镜的制备方法工艺过程十分繁琐，费时费力。存在大量手工操作的步骤，工艺精度较难控制。此外，采用紫外胶固定的方法还存在紫外胶收缩变形、应力等问题。这样制作的阶梯反射镜工艺误差较大，长期稳定性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜及其制作方法，其结构简单紧凑，而且具有更好的稳定性，精度高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了用于静态傅里叶变换光谱仪的微阶梯反射镜，包括第一直角棱镜和第二直角棱镜；所述第一直角棱镜具有第一斜面，所述第二直角棱镜具有第二斜面，所述第一斜面与第二斜面贴合设置且所述第一斜面与第二斜面的贴合面为半透面；所述第一直角棱镜包括互相垂直的第一平面和第二平面，所述第二直角棱镜包括互相垂直的第三平面和第四平面；所述第二平面与第三平面相邻设置，所述第一平面与第四平面相邻设置；所述第二平面上设置有阶梯表面，所述阶梯表面和第三平面上皆镀有反射膜；

光线垂直于所述第一平面入射，之后经所述半透面分光成参考光束和测试光束；所述参考光束经第三平面反射后折回，并由所述半透面反射后由第四平面射出；所述测试光束经阶梯表面反射，并经所述半透面从第四平面射出。

作为优选的，所述阶梯表面包括多个第五平面，多个所述第五平面的高度沿x轴方向或y轴方向依次递减；其中，所述x轴垂直于第三平面设置，所述y轴平行于所述第三平面设置，所述x轴与y轴垂直设置。

作为优选的，所述阶梯表面包括多个第五平面，多个所述第五平面的高度沿x轴方向和y轴方向依次递减；所述x轴方向垂直于第三平面设置，所述y轴方向平行于第三平面设置，所述x轴与y轴垂直设置。

本发明公开了一种静态傅里叶变换光谱仪，包括上述的微阶梯反射镜。