[發(fā)明專利]一種基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610292054.9
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105717660B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金施群;邢金玉;胡鵬浩;王行芳
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B27/42
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種反射式Sagnac干涉元件，更具體地說是一種能滿足白光偏振干涉儀使用的反射式Sagnac干涉元件。

背景技術(shù)

干涉儀依據(jù)光的干涉原理，來自同一個光源的不同光束經(jīng)過不同的光程后合并，可顯出干涉條紋。在光譜學(xué)、微生物學(xué)、分析化學(xué)、物理學(xué)、遙感科學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事科學(xué)、精密機(jī)械、精密測量與精密控制等方向有著重要作用。干涉儀的光路中大多采用反射、折射、衍射來實(shí)現(xiàn)光的分離、偏折和會聚。

干涉儀測量的依據(jù)是干涉條紋，干涉條紋的可見度對干涉儀至關(guān)重要；傳統(tǒng)干涉儀中，影響干涉條紋的可見度的主要因素是相干光束的振幅比、光源的大小和光源的非單色性。相干光束的振幅比越大，可見度越低，設(shè)計干涉系統(tǒng)時應(yīng)盡量使相干光束的振幅比為1，即相干光束的振幅相等；由于實(shí)際光源都有一定的大小，光源的大小會影響干涉儀的空間相干性，因此，設(shè)計干涉儀時應(yīng)將光源限定在一定大小范圍內(nèi)；光源的非單色性會影響干涉儀的時間相干性，相干光的單色性與頻譜寬度是一個概念，單色性好即頻譜寬度窄，頻譜寬度越窄，干涉條紋可見度越高。

在遙感等技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，需要一種以波長為380-760nm的可見光即白光為光源的干涉儀，絕大部分白光最初光源來自太陽，因此光源的振幅比、大小、非單色性都是非常數(shù)，所以設(shè)計白光干涉儀必須盡量使振幅比為1，光源大小較小，縮緊頻譜寬度。

但是，光源大小會直接影響遙感等設(shè)備的成像質(zhì)量和范圍，限制頻譜寬度但必須滿足可見光范圍；一種干涉結(jié)構(gòu)必須具備以下條件才能滿足非限定白光光源情況下使用的要求：一是干涉儀中光束頻率相同；二是干涉儀中光束相位差與波長成一個定比；三是干涉儀中光束的振動方向相同或相反。

同時，由于遙感設(shè)備一般要求適用于星載或者機(jī)載或者車載，并且由于目標(biāo)光源的限制，遙感設(shè)備對元件體積、重量、通光效率等都有較高的要求，體積越小、重量越輕、通光效率越高則更加優(yōu)越。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件，使其具備光束頻率相同、光束相位差與波長成一個定比以及光束的振動方向相同或相反的性能，以滿足白光偏振干涉儀的要求；同時具有體積小、重量輕、通光效率高以適應(yīng)遙感設(shè)備的技術(shù)要求。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案

本發(fā)明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件，是針對平行的入射光束在干涉圖樣接收面上獲得干涉圖樣；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：設(shè)置所述干涉元件的結(jié)構(gòu)形式為：由第一反射式閃耀光柵、偏振分光鏡和第二反射式閃耀光柵構(gòu)成干涉單元；

平行的入射光束經(jīng)偏振分光鏡分束為偏振方向相互垂直的兩束線偏振光，分別是反射形成的第一光束和透射形成的第二光束；

所述第一光束在干涉單元的作用下經(jīng)偏振分光鏡的反射形成沿著與入射光束相互垂直的方向傳播的第一光束第一次出射光；所述第二光束在干涉單元的作用下經(jīng)偏振分光鏡的透射形成沿著與入射光束相互垂直的方向傳播的第二光束第一次出射光；

所述第一光束第一次出射光和第二光束第一次出射光分別通過半波片后在普羅棱鏡中形成沿著與入射光束垂直的方向投向偏振分光鏡的反射光束；所述反射光束再次經(jīng)偏振分光鏡進(jìn)入干涉單元，在經(jīng)所述干涉單元的再次作用之后，通過干涉單元中的偏振分光鏡輸出四束平行光束；所述四束平行光束分別是：由第一光束第一次出射光經(jīng)干涉單元形成的偏振方向相互垂直的第一出射光和第二出射光；由第二光束第一次出射光經(jīng)干涉單元形成的偏振方向相互垂直的第三出射光和第四出射光；所述四束平行光束分別經(jīng)反射鏡的反射，并分別依次經(jīng)偏振片和成像光學(xué)系統(tǒng)投射到干涉圖樣接收面上，形成干涉圖樣。

本發(fā)明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述第一光束依次經(jīng)第二反射式閃耀光柵、第一反射式閃耀光柵以及偏振分光鏡的反射后沿著與入射光束相互垂直的方向傳播形成第一光束第一次出射光；所述第二光束依次經(jīng)第一反射式閃耀光柵和第二反射式閃耀光柵的反射，再經(jīng)偏振分光鏡的透射之后沿著與入射光束相互垂直的方向傳播形成第二光束第一次出射光。

本發(fā)明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：設(shè)置所述第一光束在第一反射式閃耀光柵上的入射角為22.5°；第二光束在第二反射式閃耀光柵上的入射角為22.5°；設(shè)置半波片的快軸與入射光束的前進(jìn)方向成22.5°夾角；設(shè)置偏振片的透光軸與四束平行光束都成45°夾角；設(shè)置普羅棱鏡與入射光束的前進(jìn)方向成45°夾角。

本發(fā)明基于折返光路的反射式Sagnac干涉元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：令：