[發明專利]高穩定性轉鏡干涉儀

有效

• 申請號: 201410284098.8
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104034423A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 相里斌;張文喜;方煜;譚政;周志盛;呂群波
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G01J3/26
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

技術領域

本發明涉及光譜探測與成像技術領域，尤其涉及一種高穩定性時間調制型雙光束干涉儀。

背景技術

傅里葉變換紅外光譜儀(Fourier?Transform?Infrared?Spectrometer，FTIR)是利用光的干涉實現對目標的光譜進行測量的儀器，具有多通道、高通量、高信噪比、高精確度等一系列優點，在工農業生產、科學研究、環境監測、食品安全、航空航天遙感等領域有著廣泛的應用。

干涉儀是FTIR的核心部件，干涉儀的性能決定了儀器測量結果的優劣。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構，其結構通常由分束器、動鏡和定鏡三部分構成，動鏡和定鏡通常采用平面鏡或立方體反射鏡，通過動鏡運動探測不同光程差的干涉數據。動鏡的運動方式主要有兩種，一種是直線運動，一種是轉動運動。

對于動鏡直線運動的干涉儀，最直接和簡潔的方案是采用平面動鏡，至今仍是一些國際著名廠商的核心專利技術，如美國Nicolet公司的Vectra專利。但其對動鏡的運動精度要求非常嚴格，對材料、設計都有很高的要求。運動過程需要設置輔助光路，利用激光對動鏡運動的方向準直性、速度均勻性、位移量等進行實時精確監測和修正；另外，因為動鏡的傾斜晃動對測量精度影響很大，就需要一套高精度的控制系統使動鏡勻速平穩運動，但是這在實際中實現起來仍然比較困難且成本較高；再次，動鏡直線往復運動對運動軌道的加工工藝依賴性較強，且易受抖動或震動等外界環境的干擾。這些原因都導致干涉儀結構復雜，系統穩定性差，抗干擾能力低。

為了克服平面動鏡運動精度要求太高的困難，出現了不少采用角反射體動鏡直線運動的干涉儀方案，大大降低了對動鏡軸承和運動檢測系統的要求，但由于動鏡直線運動的往復特點，導致光譜探測速率較低。

在此基礎上，人們提出采用轉動或擺動形式的干涉儀方案，并形成了諸多專利技術，其中德國Bruker公司引以為榮的基于兩個角反射體擺動的Rocksolid專利，已經產品化；美國Perkin?Elmer公司的基于雙平行反射鏡擺動的Dynascan專利，克服了干涉儀動鏡運動過程中的高精度要求，實現了很高的穩定性。但由于擺動依然是往復運動，探測速度還是比較低。

另一方面，從航天遙感角度看，無論是直線往復運動還是擺動，都無法避免加速減速的過程，其對衛星平臺的擾動難以克服。

國際上也有人提出基于勻速旋轉反射鏡的干涉儀，克服了往復運動的不足。但是這種干涉儀一般需要轉鏡和多個定鏡組成，結構較為復雜，增大了設計研制難度，對便攜性也有一定影響。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種高穩定性轉鏡干涉儀，提高穩定性、簡化結構，同時，克服往復運動的加速減速過程，使之能夠適應高速探測、航天遙感等更廣闊的應用領域。

本發明實施例的目的是通過以下技術方案實現的：

一種高穩定性轉鏡干涉儀，包括：

分束器、第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、傾斜反射鏡、第三平面反射鏡以及能量收集鏡，其中，所述第一平面反射鏡與所述第二平面反射鏡平行設置構成旋轉反射鏡組，所述旋轉反射鏡組固定連接轉軸，通過所述轉軸的旋轉使所述旋轉反射鏡組轉動，所述傾斜反射鏡具有傾角，所述旋轉反射鏡組的出射光垂直入射所述傾斜反射鏡。

平行光進入所述分束器后，一路透射光線垂直到達所述第三平面反射鏡得到第一透射光線，另一路反射光線到達所述第一平面反射鏡得到第一反射光線；

所述第一透射光線經所述第三反射鏡反射后沿原光路返回，再次通過所述分束器反射得到第二反射光線；

所述第一反射光線順序經過所述第一平面反射鏡和所述第二平面反射鏡反射后，垂直入射到所述傾斜反射鏡，經所述傾斜反射鏡反射光線順序經過所述第二平面反射鏡和所述第一平面反射鏡沿原光路返回，再次通過所述分束器透射后得到第二透射光線；

所述第二反射光線與所述第二透射光線經所述能量收集鏡會聚到達探測器形成干涉。

由上述本發明實施例提供的技術方案可以看出，采用一對平行平面鏡保證了入射光線和出射光線平行，旋轉反射鏡組在旋轉過程中，出射光線的方向始終不變，保證了系統的穩定性和出射光束的相干性。由于旋轉反射鏡組可實現高速旋轉，提高了系統探測速率。整個系統結構簡單，降低了加工裝調難度和生產成本。

附圖說明