高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，包括第一分束器、第二分束器、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、連接機(jī)構(gòu)以及傾斜反射鏡：第一分束器的分束膜與第一平面反射鏡平行；第二平面反射鏡與第三平面反射鏡平行設(shè)置構(gòu)成平行反射鏡組，平行反射鏡組固定連接轉(zhuǎn)軸；平行反射鏡組與連接機(jī)構(gòu)固定設(shè)置，且第一分束器以及第一平面反射鏡與連接機(jī)構(gòu)固定設(shè)置；傾斜反射鏡具有傾角，平行反射鏡組的出射光垂直入射傾斜反射鏡。采用一對(duì)平行平面鏡保證了入射光線和出射光線平行，第一平面反射鏡和平面鏡組的旋轉(zhuǎn)保證了系統(tǒng)自穩(wěn)定性和減少了探測時(shí)間，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，降低了加工裝調(diào)難度和生產(chǎn)成本的。
【專利說明】局穩(wěn)定性轉(zhuǎn)I競干涉儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜探測與成像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高穩(wěn)定性時(shí)間調(diào)制型雙光束干涉儀。
【背景技術(shù)】
[0002]傅里葉變換紅外光譜儀(FourierTransform Infrared Spectrometer, FTIR)是利用光的干涉實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的光譜進(jìn)行測量的儀器，具有多通道、高通量、高信噪比、高精確度等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、環(huán)境監(jiān)測、食品安全、航空航天遙感等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]干涉儀是FTIR的核心部件，干涉儀的性能決定了儀器測量結(jié)果的優(yōu)劣。目前FTIR的干涉儀通常都是基于邁克爾遜干涉儀及其變形結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)通常由分束器、動(dòng)鏡和定鏡三部分構(gòu)成，動(dòng)鏡和定鏡通常采用平面鏡或立方體反射鏡，通過動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)探測不同光程差的干涉數(shù)據(jù)。動(dòng)鏡的運(yùn)動(dòng)方式主要有兩種，一種是直線運(yùn)動(dòng)，一種是轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0004]對(duì)于動(dòng)鏡直線運(yùn)動(dòng)的干涉儀，最直接和簡潔的方案是采用平面動(dòng)鏡，至今仍是一些國際著名廠商的核心專利技術(shù)，如美國Nicolet公司的Vectra專利。但其對(duì)動(dòng)鏡的運(yùn)動(dòng)精度要求非常嚴(yán)格，對(duì)材料、設(shè)計(jì)都有很高的要求。運(yùn)動(dòng)過程需要設(shè)置輔助光路，利用激光對(duì)動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)的方向準(zhǔn)直性、速度均勻性、位移量等進(jìn)行實(shí)時(shí)精確監(jiān)測和修正；另外，因?yàn)閯?dòng)鏡的傾斜晃動(dòng)對(duì)測量精度影響很大，就需要一套高精度的控制系統(tǒng)使動(dòng)鏡勻速平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，但是這在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)起來仍然比較困難且成本較高；再次，動(dòng)鏡直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道的加工工藝依賴性較強(qiáng)，且易受抖動(dòng)或震動(dòng)等外界環(huán)境的干擾。這些原因都導(dǎo)致干涉儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，抗干擾能力低。
[0005]為了克服平面動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)精度要求太高的困難，出現(xiàn)了不少采用角反射體動(dòng)鏡直線運(yùn)動(dòng)的干涉儀方案，大大降低了對(duì)動(dòng)鏡軸承和運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的要求，但由于動(dòng)鏡直線運(yùn)動(dòng)的往復(fù)特點(diǎn)，導(dǎo)致光譜探測速率較低。
[0006]在此基礎(chǔ)上，人們提出采用轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)形式的干涉儀方案，并形成了諸多專利技術(shù)，其中德國Bruker公司引以為榮的基于兩個(gè)角反射體擺動(dòng)的Rocksolid專利，已經(jīng)產(chǎn)品化；美國Perkin Elmer公司的基于雙平行反射鏡擺動(dòng)的Dynascan專利，克服了干涉儀動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)過程中的高精度要求，實(shí)現(xiàn)了很高的穩(wěn)定性。但由于擺動(dòng)依然是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，探測速度還是比較低。
[0007]另一方面，從航天遙感角度看，無論是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)還是擺動(dòng)，都無法避免加速減速的過程，其對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)的擾動(dòng)難以克服。
[0008]國際上也有人提出基于勻速旋轉(zhuǎn)反射鏡的干涉儀，克服了往復(fù)運(yùn)動(dòng)的不足。但是這種干涉儀一般需要轉(zhuǎn)鏡和多個(gè)定鏡組成，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，增大了設(shè)計(jì)研制難度，對(duì)便攜性也有一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，提高穩(wěn)定性、簡化結(jié)構(gòu)，同時(shí)，克服往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速減速過程，使之能夠適應(yīng)高速探測、航天遙感等更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0010]本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，包括第一分束器、第二分束器、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、連接機(jī)構(gòu)以及傾斜反射鏡:
[0012]所述第一平面反射鏡與所述第一分束器的分束膜平行；
[0013]所述第二平面反射鏡與所述第三平面反射鏡平行設(shè)置構(gòu)成平行反射鏡組，所述平行反射鏡組固定連接轉(zhuǎn)軸；
[0014]所述平行反射鏡組與所述連接機(jī)構(gòu)固定設(shè)置，且所述第一分束器以及所述第一平面反射鏡與所述連接機(jī)構(gòu)固定設(shè)置；
[0015]所述傾斜反射鏡具有傾角；
[0016]進(jìn)入所述第二分束器的光束經(jīng)分光后得到的反射光到達(dá)所述第一分束器；
[0017]進(jìn)入所述第一分束器的光束經(jīng)分光后，一路反射到達(dá)所述第一平面反射鏡得到第一反射光束，另一路透射到達(dá)所述平行反射鏡組得到第一透射光束；
[0018]所述第一透射光束經(jīng)過所述平行反射鏡組后垂直入射到所述傾斜反射鏡，經(jīng)所述傾斜反射鏡反射后沿原光路返回，再次通過所述第一分束器透射后得到第二透射光束；
[0019]第一反射光束經(jīng)所述第一平面反射鏡反射后垂直入射到所述傾斜反射鏡，經(jīng)所述傾斜反射鏡反射后沿原光路返回，再次通過所述第一分束器反射后得到第二反射光束；
[0020]所述第二反射光線與所述第二透射光線經(jīng)互相干涉。
[0021]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，采用平行反射鏡組和第一平面反射鏡保證了垂直入射到傾斜射鏡組的光束沿原光路返回，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)平行反射鏡組和第一平面反射鏡旋轉(zhuǎn)引起系統(tǒng)光程周期性改變，同時(shí)也保證了系統(tǒng)的自穩(wěn)定性和減少了測量時(shí)間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀構(gòu)成示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀中反射鏡組法線與入射光線轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀光路示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀的應(yīng)用流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，包括第一分束器11、第二分束器12、第一平面反射鏡13、第二平面反射鏡14、第三平面反射鏡15、連接機(jī)構(gòu)16以及傾斜反射鏡17:
[0030]第一分束器11的分束膜111與第一平面反射鏡13平行；
[0031]第二平面反射鏡14與第三平面反射鏡15平行設(shè)置構(gòu)成平行反射鏡組140，平行反射鏡組140固定連接轉(zhuǎn)軸18 ；
[0032]平行反射鏡組140與連接機(jī)構(gòu)16固定設(shè)置，且第一分束器11以及第一平面反射鏡13與連接機(jī)構(gòu)16固定設(shè)置；
[0033]傾斜反射鏡17具有傾角，平行反射鏡組140的出射光垂直入射傾斜反射鏡17，第一平面反射鏡13出射光垂直入射傾斜反射鏡17 ；
[0034]進(jìn)入第二分束器12的光束經(jīng)分光后得到的反射光到達(dá)第一分束器11 ；
[0035]進(jìn)入第一分束器11的光束經(jīng)分光后，一路反射到達(dá)第一平面反射鏡13得到第一反射光束，另一路透射到達(dá)平行反射鏡組140得到第一透射光束；
[0036]第一透射光束經(jīng)過行平行反射鏡組140后垂直入射到傾斜反射鏡17，經(jīng)傾斜反射鏡17反射后沿原光路返回，再次通過第一分束器11透射后得到第二透射光束；
[0037]第一反射光束經(jīng)第一平面反射鏡13反射后垂直入射到傾斜反射鏡17，經(jīng)傾斜反射鏡17反射后沿原光路返回，再次通過第一分束器11反射后得到第二反射光束；
[0038]第二反射光線與第二透射光線互相干涉。
[0039]如圖1所示，為了便于理解，示意出光源10。
[0040]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀是一種高穩(wěn)定性時(shí)間調(diào)制型雙光束干涉儀，其采用平行反射鏡組和第一平面反射鏡保證了垂直入射到傾斜射鏡組的光束沿原光路返回，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)平行反射鏡組和第一平面反射鏡旋轉(zhuǎn)引起系統(tǒng)光程周期性改變，同時(shí)也保證了系統(tǒng)的自穩(wěn)定性和減少了測量時(shí)間。
[0041]具體而言，平行反射鏡組固定連接轉(zhuǎn)軸的方式，可以為:
[0042]第二平面反射鏡與第三平面反射鏡通過第一連接桿固定連接，第三平面反射鏡與轉(zhuǎn)軸固定連接。
[0043]連接桿可以為I條或多條。
[0044]或者，第二平面反射鏡通過第二連接桿與轉(zhuǎn)軸固定連接，第三平面反射鏡與轉(zhuǎn)軸固定連接。
[0045]可見，在轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，第二平面反射鏡和第三平面反射鏡式始終保持平行。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，旋轉(zhuǎn)反射鏡組固定連接轉(zhuǎn)軸的方式不受上述示例性限制，任何其他可實(shí)現(xiàn)方式具在保護(hù)范圍內(nèi)。
[0046]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀中，傾斜反射鏡可以包括反射平面(AB所示平面)和水平面(AC所示平面)，傾斜反射鏡的傾角Θ為反射斜面與水平面之間的夾角反射平面為平面反射鏡面。
[0047]或者，傾斜反射鏡為傾斜設(shè)置的平面反射鏡，傾斜反射鏡的傾角Θ為傾斜反射鏡傾斜設(shè)置時(shí)與水平面之間的夾角。
[0048]也就是，傾斜反射鏡可以是以傾角Θ傾斜設(shè)置的平面反射鏡，或者，傾斜反射鏡為楔形，其反射平面和水平面為傾角Θ。傾斜反射鏡的設(shè)置方式，配合平行反射鏡組實(shí)現(xiàn)平行反射鏡組的出射光入射傾斜反射鏡。
[0049]仍如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，還可以包括第一探測器19和第二探測器110:
[0050]進(jìn)入第二分束器12的光束經(jīng)分光后得到的透射光到達(dá)第一探測器19 ；
[0051]第二反射光線與第二透射光線經(jīng)第一分束器透射后到達(dá)第二探測器110互相干涉。隨著轉(zhuǎn)軸的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，第二探測器接收到不同光程差時(shí)的干涉強(qiáng)度，形成時(shí)間序列排列的干涉圖。
[0052]其中，透射光到達(dá)第一探測器19，用以標(biāo)定光源強(qiáng)度的穩(wěn)定性，當(dāng)光源強(qiáng)度不穩(wěn)定時(shí)可以用來修正干涉結(jié)果，提高測量精度。
[0053]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參考現(xiàn)有技術(shù)理解探測器，在此不作贅述。
[0054]本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，述第一分束器為分束鏡或分光棱鏡，第二分束器為分束鏡或分光棱鏡。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參考現(xiàn)有技術(shù)理解分束鏡和分光棱鏡，在此不作贅述。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，連接機(jī)構(gòu)可以為連接桿或者框架，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解連接機(jī)構(gòu)可以固定平行反射鏡組、第一分束器以及第一平面反射鏡，還要避免影響光路。
[0056]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，轉(zhuǎn)軸豎直設(shè)置，轉(zhuǎn)軸一端穿過傾斜反射鏡，如根據(jù)第三平面反射鏡與其法線(虛線所示)的交點(diǎn)位置，轉(zhuǎn)軸一端在位置與第三平面反射鏡固定連接。轉(zhuǎn)軸的另一端連接電機(jī)，電機(jī)輸出勻速轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)要保證經(jīng)過平反射鏡組和第一平面反射鏡的光束均與傾斜反射鏡垂直。
[0057]可見，第一平面反射鏡、第一分束器、平行反射鏡組三者固連在一起，電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)固連在一起的上述三者進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0058]如圖2、3所示，首先考慮經(jīng)過平行反射鏡組的光束:
[0059]設(shè)傾斜反射鏡傾斜面的傾角為Θ，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為ω，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)任意時(shí)刻t，平行反射鏡組法線與轉(zhuǎn)軸的夾角為α，穿過平行反射鏡組內(nèi)部光束與平行反射鏡組法線夾角為β。
[0060]穿過平行反射鏡組內(nèi)部光束分別與平行反射鏡組交于O、O'兩點(diǎn)，過平行反射鏡組與轉(zhuǎn)軸交點(diǎn)O做平行于面AB的輔助平面I與光束(V G交于D點(diǎn)，令:
[0061]L1 = 00' ;L2 = O' D ；
[0062]平行反射鏡組之間的垂直距離為h。
[0063]由三角關(guān)系可得:
[0064]L1 = h/cos β 公式(I)
[0065]L2 = L1Cos (2 β )公式(2)
[0066]所以:
[0067]L = L1 + U = Hi cos" β = 2h cos β 公式(3)
[0068]推導(dǎo)公式(I)中cos@的表達(dá)式:[0069]平行反射鏡組的法線繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，其幾何關(guān)系如圖3所示，OH相當(dāng)于轉(zhuǎn)軸，EO為法線，F(xiàn)O相當(dāng)于分束器和平行反射鏡組之間的光束，ZEHF= on。令:HE = R1, HF = R2, EO=a, FO = b, FE = C。為方便推導(dǎo)，再令OH = I。
[0070]則由三角關(guān)系，有:
[0071]a = I/cos α 公式(4)
[0072]b = I/cos Θ 公式(5)
[0073]R1 = tan α 公式(6)
[0074]R2 = tan Θ 公式(7)
[0075]c2 = R； + R； -2RJi2 cos(w/)公式(8)
[0076]c2 = a2+b2-2abcos β 公式(9)
[0077]聯(lián)立公式(4) — (9)，可得:
[0078]cos β = cos a cos Θ+sin a sin Θ cos (ω t)公式(10)
[0079]推導(dǎo)出L的表達(dá)式
[0080]由公式⑶和(10)，可得
[0081]L = 2h [cos a cos Θ+sin a sin Θ cos (ω t)]公式(11)
[0082]接著，對(duì)于經(jīng)過第一平面反射鏡光束:
[0083]如圖4所示，過光束MH與第一平面反射鏡41的交點(diǎn)H做平行于I的平面m，令第一平面反射鏡41的法線與轉(zhuǎn)軸的夾角為α，、第一平面反射鏡41與第一分束器42的分束膜間421的垂直距離為h'。
[0084]由于第一平面反射鏡41和第一分束器42的分束膜421平行，同理，可以根據(jù)以上推導(dǎo)得到:
[0085]V = MH+NH = 2h' (cos α ' cos Θ +sin α ' sin Θ cos (J1- ω t))公式(12)
[0086]所以，根據(jù)幾何關(guān)系，整個(gè)系統(tǒng)的光程差為:
「 I Ai1., =L-L' = 4(/7 cos a - h' cos ?r) cos θ +,/ 、
[0087]腦1f公式(13)


4(/? sin a + //sin a^sin ^cos(rt)r)
[0088]其中，h表示第二平面反射鏡43與第三平面反射鏡44之間的垂直距離，α表示平行反射鏡組的法線與轉(zhuǎn)軸45的夾角，h'表示第一平面反射鏡41與第一分束器42的分束膜421間的垂直距離，a'表示第一平面反射鏡41的法線與轉(zhuǎn)軸45的夾角、Θ表示傾斜反射鏡46的傾角。
[0089]由公式(13)可知，系統(tǒng)光程差與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速ω和距離量h、h'有關(guān)。只要能夠準(zhǔn)確測得轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，就可達(dá)到精確測量的目的。
[0090]所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速ω的大小可以根據(jù)使用需求設(shè)計(jì)，其主要取決于探測器采樣速率、入射輻射特性和靈敏度，在此不做贅述。獲得相位的方式，可以為通過激光標(biāo)定實(shí)現(xiàn)，具體可以參考現(xiàn)有技術(shù)得以理解，在此不做贅述。
[0091]另外，還可以通過改變平行反射鏡組之間的垂直距離h和第一平面反射鏡與第一分束器的分束膜間的垂直距離h'來改變干涉儀的分辨率。
[0092]如圖5所示，本發(fā)明干涉儀實(shí)現(xiàn)干涉的具體實(shí)施步驟為:
[0093]51、光源輻射光經(jīng)過準(zhǔn)直后轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄?，?jīng)第二分束器分光，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)平行反射鏡組勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0094]52、第二分束器分得的透射光由第一探測器接收，用以標(biāo)定光源的穩(wěn)定性，經(jīng)第二分束器分得的反射光射向第一分束器；
[0095]53、由于平行反射鏡組、第一平面反射鏡、第一分束器通過連接機(jī)構(gòu)固連在一起，因此，第一平面反射鏡、第一分束器、平行反射鏡組三者將一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0096]54、入射到第一分束器的光束通過第一分束器分光，一路反射到達(dá)第一平面反射鏡稱為第一反射光束，另一路透射到平行反射鏡組稱為第一透射光束；
[0097]55、第一透射光束經(jīng)過平行反射鏡組后，垂直入射到傾斜反射鏡斜面上；
[0098]56、入射到傾斜反射鏡的傾斜平面上的光束經(jīng)反射后沿原光路返回，再次通過第一分束器透射后得到第二透射光束；
[0099]57、第一反射光束經(jīng)第一平面反射鏡反射后垂直入射到傾斜反射鏡的傾斜平面上；
[0100]58、入射到傾斜反射鏡傾斜平面上的光束經(jīng)反射后沿原光路返回，再次通過第一分束器反射后得到第二反射光束；
[0101]59、第二透射光束和第二反射光束形成干涉，經(jīng)第二分束器透射后，由第二探測器得到干涉信號(hào)。
[0102]本發(fā)明實(shí)施例的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀:
[0103]將第一平面反射鏡、第一分束器、平行反射鏡組三者固連在一起旋轉(zhuǎn)，克服了動(dòng)鏡直線運(yùn)動(dòng)式干涉儀受運(yùn)動(dòng)誤差影響大缺點(diǎn)，提高了光譜儀的測量精度，具有較強(qiáng)的抗干擾能力；
[0104]只要使平行反射鏡組和第一平面反射鏡射向傾斜反射鏡的兩條光束均垂直射向傾斜平面，即可使由光源發(fā)出經(jīng)分束器分得的兩光束原路返回，與動(dòng)鏡直線運(yùn)動(dòng)式干涉儀相比，不再需要設(shè)置輔助光路對(duì)動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)的方向準(zhǔn)確性、速度均勻性、位移量等進(jìn)行實(shí)時(shí)精確監(jiān)測和修正，精簡了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
[0105]通過準(zhǔn)確測得轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，即可實(shí)現(xiàn)高精度的測量，且由于相對(duì)動(dòng)鏡直線運(yùn)動(dòng)式干涉儀的平動(dòng)來說，轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快，能夠?qū)崿F(xiàn)更快速的測量，減少了測量時(shí)間；
[0106]與動(dòng)鏡直線運(yùn)動(dòng)式干涉儀通過精密導(dǎo)軌控制動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)相比，使用勻速電機(jī)對(duì)干涉儀進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)控制相對(duì)容易，降低了系統(tǒng)的加工難度；
[0107]采用探測器對(duì)光源強(qiáng)度的穩(wěn)定性進(jìn)行標(biāo)定，修正干涉數(shù)據(jù)的誤差，提高了測量精度；
[0108]僅通過3片平面反射鏡和一片傾斜反射鏡以及一個(gè)勻速電機(jī)就實(shí)現(xiàn)了高精度的干涉，與目前的動(dòng)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)式干涉儀相比，穩(wěn)定性更高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，降低了加工裝調(diào)難度和生產(chǎn)成本。
[0109]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，包括第一分束器、第二分束器、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡、連接機(jī)構(gòu)以及傾斜反射鏡: 所述第一平面反射鏡與所述第一分束器的分束膜平行； 所述第二平面反射鏡與所述第三平面反射鏡平行設(shè)置構(gòu)成平行反射鏡組，所述平行反射鏡組固定連接轉(zhuǎn)軸； 所述平行反射鏡組與所述連接機(jī)構(gòu)固定設(shè)置，且所述第一分束器以及所述第一平面反射鏡與所述連接機(jī)構(gòu)固定設(shè)置； 所述傾斜反射鏡具有傾角； 進(jìn)入所述第二分束器的光束經(jīng)分光后得到的反射光到達(dá)所述第一分束器； 進(jìn)入所述第一分束器的光束經(jīng)分光后，一路反射到達(dá)所述第一平面反射鏡得到第一反射光束，另一路透射到達(dá)所述平行反射鏡組得到第一透射光束； 所述第一透射光束經(jīng)過所述平行反射鏡組后垂直入射到所述傾斜反射鏡，經(jīng)所述傾斜反射鏡反射后沿原光路返回，再次通過所述第一分束器透射后得到第二透射光束； 第一反射光束經(jīng)所述第一平面反射鏡反射后垂直入射到所述傾斜反射鏡，經(jīng)所述傾斜反射鏡反射后沿原光路返回，再次通過所述第一分束器反射后得到第二反射光束； 所述第二反射光線 與所述第二透射光線經(jīng)互相干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為ω，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)任意時(shí)刻t，光程差A(yù)Lttrtal為:A Ltotd = 4 (hcos a-h' cos α ' ) cos θ+4 (hsin a+h' sin α ' ) sin θ cos (cot)其中，h表示所述第二平面反射鏡與所述第三平面反射鏡之間的垂直距離，α表示所述平行反射鏡組的法線與所述轉(zhuǎn)軸的夾角，h'表示所述第一平面反射鏡與所述第一分束器的分束膜間的垂直距離，α ；表示所述第一平面反射鏡的法線與所述轉(zhuǎn)軸的夾角，Θ表示所述傾斜反射鏡的傾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述傾斜反射鏡包括反射平面和水平面，所述傾斜反射鏡的傾角為所述反射斜面與所述水平面之間的夾角所述反射平面為平面反射鏡面； 或者，所述傾斜反射鏡為傾斜設(shè)置的平面反射鏡，所述傾斜反射鏡的傾角為所述傾斜反射鏡傾斜設(shè)置時(shí)與水平面之間的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述第二平面反射鏡與所述第三平面反射鏡通過第一連接桿固定連接，所述第三平面反射鏡與所述轉(zhuǎn)軸固定連接； 或者，所述第二平面反射鏡通過第二連接桿與所述轉(zhuǎn)軸固定連接，所述第三平面反射鏡與所述轉(zhuǎn)軸固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀還包括第一探測器和第二探測器: 進(jìn)入所述第二分束器的光束經(jīng)分光后得到的透射光到達(dá)所述第一探測器，用以標(biāo)定光源強(qiáng)度的穩(wěn)定性對(duì)干涉結(jié)果進(jìn)行修正，提高測量精度； 所述第二反射光線與所述第二透射光線經(jīng)所述第一分束器透射后到達(dá)第二探測器互相干涉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述連接機(jī)構(gòu)為連接框架。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸豎直設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸一端穿過所述傾斜反射鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸的另一端連接電機(jī)，所述電機(jī)輸出勻速轉(zhuǎn)速。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高穩(wěn)定性轉(zhuǎn)鏡干涉儀，其特征在于，所述第一分束器為分束鏡或分光棱 鏡，所述第二分束器為分束鏡或分光棱鏡。
【文檔編號(hào)】G01J3/45GK104034422SQ201410284097
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】相里斌, 譚政, 方煜, 張文喜, 呂群波, 周志盛 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電研究院