一種雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀及其干涉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橫向剪切干涉儀，尤其涉及一種雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀及其干涉方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的橫向剪切干涉技術(shù)采用薩尼亞克(Sagnac)干涉儀，由兩個(gè)半五角棱鏡組成，調(diào)整兩個(gè)半五角棱鏡的相對(duì)位置獲取不同的剪切量，如圖1所示。其分光后一半光能沿入射光路原路返回，一半光能出射到后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)用于干涉成像光譜儀器探測(cè)。由于一半光能沿入射光路返回，能量無(wú)法充分利用，降低了干涉效率，且該干涉儀對(duì)分光膜性能的要求很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能量利用效率高、干涉效率高的雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀及其干涉方法。
[0004]本發(fā)明所提供的一種雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀，其特殊之處在于:包括分光立方棱鏡一、分光立方棱鏡二、直角反射棱鏡一和直角反射棱鏡二 ；
[0005]入射光軸和分光立方棱鏡一的入射表面垂直且位于分光立方棱鏡一入射表面中心;
[0006]分光立方棱鏡二和分光立方棱鏡一的分光面位于一條直線上，分光立方棱鏡二位于分光立方棱鏡一透射光線的出射表面與直角反射棱鏡一斜邊表面之間；
[0007]直角反射棱鏡一位于分光立方棱鏡二的右側(cè)，其斜邊表面與分光立方棱鏡一的入射表面平行；
[0008]直角反射棱鏡二位于分光立方棱鏡二上側(cè)，其斜邊表面與分光立方棱鏡一反射光線的出射表面平行。
[0009]上述的直角反射棱鏡一位置可調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)直角反射棱鏡一產(chǎn)生橫向剪切。
[0010]分光立方棱鏡的尺寸由前置光學(xué)系統(tǒng)的出射光束孔徑和現(xiàn)場(chǎng)決定，直角反射棱鏡尺寸由兩個(gè)分光立方棱鏡尺寸和位置及光束視場(chǎng)角共同決定；
[0011]本發(fā)明所提供的雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀的干涉方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0012]I)光線經(jīng)前置光學(xué)系統(tǒng)收集并準(zhǔn)直后，進(jìn)入第一個(gè)分光立方棱鏡分光；
[0013]2)經(jīng)過(guò)第一分光立方棱鏡分光后的透射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡一的兩個(gè)直角表面分別反射后，進(jìn)入分光立方棱鏡二 ；
[0014]3)經(jīng)過(guò)第一分光立方棱鏡分光后的反射光線經(jīng)直角反射棱鏡二的兩個(gè)直角反射表面分別反射后，進(jìn)入分光立方棱鏡二 ；
[0015]4)進(jìn)入分光立方棱鏡二的透射、反射光線進(jìn)行第二次分光后，形成透射-透射光線、透射-反射光線、反射-透射光線、反射-反射光線；
[0016]5)透射-反射光線與反射-透射光線形成探測(cè)光路一；透射-透射光線與反射-反射光線形成探測(cè)光路二。
[0017]其中透射-透射光線是指光線經(jīng)分光立方棱鏡一形成的透射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡一的兩次反射后進(jìn)入分光立方棱鏡二形成的透射光線；
[0018]透射-反射光線是指光線經(jīng)分光立方棱鏡一形成的透射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡一的兩次反射后進(jìn)入分光立方棱鏡二形成的反射光線；
[0019]反射-透射光線是指光線經(jīng)分光立方棱鏡一形成的反射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡二的兩次反射后進(jìn)入分光立方棱鏡二形成的透射光線；
[0020]反射-反射光線是指光線經(jīng)分光立方棱鏡一形成的反射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡二的兩次反射后進(jìn)入分光立方棱鏡二形成的反射光線。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]1、本發(fā)明的橫向剪切干涉技術(shù)具有更高的干涉效率，提高了干涉儀性能，降低了干涉儀對(duì)分光膜性能的嚴(yán)苛要求；
[0023]2、本發(fā)明充分利用進(jìn)入到干涉儀的能量，形成雙光路探測(cè)，提高干涉儀器的信噪比。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是薩尼亞克干涉技術(shù)的原理圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖2所示，本發(fā)明雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀包括兩個(gè)分光立方棱鏡和兩個(gè)直角反射棱鏡，以前置光學(xué)系統(tǒng)出射光軸為基準(zhǔn)，前置光學(xué)系統(tǒng)出射光軸即分光立方棱鏡一的入射光軸與分光立方棱鏡一 I的入射表面垂直且位于入射表面中心；分光立方棱鏡二 2與分光立方棱鏡一 I的分光面在一條直線上，分布距離按后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)的分布空間為準(zhǔn)；直角反射棱鏡一 3位于分光立方棱鏡二 2右側(cè)，其斜邊表面與分光立方棱鏡一 I的入射面平行，通過(guò)調(diào)節(jié)直角反射棱鏡一 3產(chǎn)生橫向剪切；直角反射棱鏡二 4位于分光立方棱鏡二 2上側(cè)，其斜邊表面與分光立方棱鏡一 I反射光線的出射表面平行；后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)位于分光立方棱鏡二 2的下側(cè)和分光立方棱鏡二 2的左側(cè)，接收具有橫向剪切量的相干光線，進(jìn)行干涉成像光譜探測(cè)。
[0027]其中分光立方棱鏡一透射光線的出射表面與直角反射棱鏡一斜邊表面的下半部相對(duì)應(yīng)；分光立方棱鏡二的一個(gè)入射表面與直角反射棱鏡一斜邊表面的上半部相對(duì)應(yīng)；分光立方棱鏡一反射光線的出射表面與直角反射棱鏡二斜邊表面的左半部相對(duì)應(yīng)；分光立方棱鏡二的另一個(gè)入射表面與直角反射棱鏡二斜邊表面的右半部相對(duì)應(yīng)。
[0028]分光立方棱鏡的尺寸由前置光學(xué)系統(tǒng)的出射光束孔徑和現(xiàn)場(chǎng)決定，直角反射棱鏡尺寸由兩個(gè)分光立方棱鏡尺寸和位置及光束視場(chǎng)角共同決定。
[0029]調(diào)整一個(gè)直角反射棱鏡的位置獲取不同的剪切量，分光后的光能可以全部利用，形成雙光路探測(cè)模式，提高干涉成像光譜儀器的性能。
[0030]本發(fā)明的雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀是基于分振幅分光原理，共采用兩個(gè)分光立方棱鏡、兩個(gè)直角反射鏡實(shí)現(xiàn)。光線經(jīng)前置光學(xué)系統(tǒng)收集并準(zhǔn)直后，進(jìn)入分光立方棱鏡一 I分光。分光后的透射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡一3的兩個(gè)直角表面分別反射后，進(jìn)入分光立方棱鏡二 2 ;反射光線經(jīng)直角反射棱鏡二 4的兩個(gè)直角反射表面分別反射后，進(jìn)入分光立方棱鏡二 2。進(jìn)入分光立方棱鏡的透射、反射光線進(jìn)行第二次分光后，形成透射-透射光線、透射-反射光線、反射-透射光線，反射-反射光線。其中，透射-反射光線與反射-透射光線形成探測(cè)光路一；透射-透射光線與反射-反射光線進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)二形成探測(cè)光路二。光線的橫向剪切量通過(guò)上下移動(dòng)直角反射棱鏡一產(chǎn)生和調(diào)節(jié)。
[0031]針對(duì)現(xiàn)有橫向剪切干涉技術(shù)干涉效率低的情況，本發(fā)明的橫向剪切干涉儀具有更高的干涉效率，降低了干涉儀對(duì)分光膜性能的嚴(yán)苛要求。
[0032]設(shè)分光膜的透過(guò)率為t，反射率為r，入射光亮度為I。薩尼亞克干涉儀的干涉亮條紋亮度為=Inax= It2+Ir2+2Itr，暗條紋亮度為=Inin= It2+Ir2_2Itr ;調(diào)制度為:P = 2tr/(t2+r2) ( I ;本雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀的干涉亮條紋亮度為:I_= 4Itr，暗條紋亮度為O ;干涉條紋調(diào)制度為1，達(dá)到調(diào)制度的理論最大值。
[0033]因此，分光膜的分光比t:r嚴(yán)重影響薩尼亞克干涉儀的性能，而對(duì)本雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀理論上無(wú)影響。本發(fā)明的雙光路探測(cè)橫向剪切儀在理論上的干涉條紋調(diào)制度大于薩尼亞克干涉技術(shù)，提高了干涉儀的性能，降低了分光膜的性能要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀，其特征在于:包括分光立方棱鏡一、分光立方棱鏡二、直角反射棱鏡一和直角反射棱鏡二； 入射光軸和分光立方棱鏡一的入射表面垂直且位于分光立方棱鏡一入射表面中心； 分光立方棱鏡二和分光立方棱鏡一的分光面位于一平面上，分光立方棱鏡二位于分光立方棱鏡一透射光線的出射表面與直角反射棱鏡一斜邊表面之間； 直角反射棱鏡一斜邊表面與分光立方棱鏡一的入射表面平行； 直角反射棱鏡二位于分光立方棱鏡二上側(cè)，其斜邊表面與分光立方棱鏡一反射光線的出射表面平行。2.一種權(quán)利要求1所述的雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀的干涉方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)光線經(jīng)前置光學(xué)系統(tǒng)收集并準(zhǔn)直后，進(jìn)入分光立方棱鏡一分光； 2)經(jīng)分光立方棱鏡一分光后的透射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡一的兩個(gè)直角表面分別反射后，進(jìn)入分光立方棱鏡二 ； 3)經(jīng)分光立方棱鏡一分光后的反射光線經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡二的兩個(gè)直角反射表面分別反射后，進(jìn)入分光立方棱鏡二 ； 4)進(jìn)入分光立方棱鏡二的透射、反射光線進(jìn)行第二次分光后，形成透射-透射光線、透射-反射光線、反射-透射光線、反射-反射光線； 5)透射-反射光線與反射-透射光線形成探測(cè)光路一；透射-透射光線與反射-反射光線形成探測(cè)光路二。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙光路探測(cè)橫向剪切干涉儀，包括分光立方棱鏡一、分光立方棱鏡二、直角反射棱鏡一和直角反射棱鏡二；入射光軸和分光立方棱鏡一的入射表面垂直且位于分光立方棱鏡一入射表面中心；分光立方棱鏡二和分光立方棱鏡一的分光面位于一平面上，分光立方棱鏡二位于分光立方棱鏡一透射光線的出射表面與直角反射棱鏡一斜邊表面之間；直角反射棱鏡一斜邊表面與分光立方棱鏡一的入射表面平行；直角反射棱鏡二位于分光立方棱鏡二上側(cè)，其斜邊表面與分光立方棱鏡一反射光線的出射表面平行。本發(fā)明的橫向剪切干涉技術(shù)具有更高的干涉效率，提高了干涉儀性能，降低了干涉儀對(duì)分光膜性能的嚴(yán)苛要求。
【IPC分類】G01J3/45, G02B17/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105067118
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510518613
【發(fā)明人】鄒純博, 李立波, 白清蘭, 胡炳樑, 劉學(xué)斌, 孫劍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日