[發(fā)明專利]一種大口徑寬光譜F-P可調(diào)諧濾波器的高精密裝配系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810090458.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN108388023B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 叢蕊;劉定權(quán);蔡清元;陳剛;周晟;蔣林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G02B27/62
• 分類號(hào): G02B27/62;G01J3/26
• 代理公司: 上海滬慧律師事務(wù)所 31311
• 代理人: 李秀蘭

本發(fā)明公開了一種大口徑寬光譜F?P可調(diào)諧濾波器的高精密裝配系統(tǒng)，該裝配系統(tǒng)主要由定鏡安裝模塊、動(dòng)鏡安裝模塊、壓電慣性驅(qū)動(dòng)器、三維微位移平臺(tái)和二維電動(dòng)位移臺(tái)組成，采用粗調(diào)、微調(diào)和精調(diào)三重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)對(duì)F?P腔的初始腔長(zhǎng)和反射鏡面間平行度進(jìn)行精確設(shè)定，腔長(zhǎng)調(diào)節(jié)分辨率可以達(dá)到10nm量級(jí)，腔內(nèi)兩反射鏡面間平行度可以達(dá)到10supgt;?1/supgt;μrad量級(jí)。該高精密裝配系統(tǒng)位移定位精度高，平行度調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，能夠確保大口徑寬光譜范圍F?P可調(diào)諧濾波器的F?P腔的初始腔長(zhǎng)和反射鏡面間平行度滿足高光譜遙感應(yīng)用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及F-P可調(diào)諧濾波器，特別涉及一種大口徑寬光譜范圍F-P可調(diào)諧濾波器的高精密裝配系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高光譜遙感技術(shù)以“圖譜合一”的特點(diǎn)和強(qiáng)大的信息獲取能力，在地球科學(xué)、國(guó)防安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)和深空探測(cè)等諸多應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異。近年來(lái)，高光譜遙感技術(shù)在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、小衛(wèi)星有效載荷等某些特殊技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)成像光譜儀的小型化、輕量化提出了更高的要求。

分光技術(shù)是高光譜遙感技術(shù)中的核心關(guān)鍵技術(shù)之一，現(xiàn)有的高光譜成像儀多基于棱鏡-光柵-棱鏡組件或光柵分光^[1-3]，分光系統(tǒng)占據(jù)空間較大，導(dǎo)致整機(jī)的重量較重。成像光譜儀更小更輕的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)分光技術(shù)提出了更高的要求。

法布里-珀羅干涉儀(Fabry-Perot?Interferometer,FPI)是利用多光束干涉原理進(jìn)行光譜選擇的分光器件，在超精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域應(yīng)用廣泛^[4]。Fabry-Perot(F-P)可調(diào)諧濾波器(Tunable?Fabry-Perot?Filters，TFPF)利用F-P腔的通帶波長(zhǎng)可隨其腔長(zhǎng)變化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可調(diào)濾波。

TFPF主要由平行放置的內(nèi)表面鍍有高反射率膜層的兩塊透明平板組成，平板之間的空氣間隙利用微小的壓電陶瓷塊調(diào)節(jié)。TFPF構(gòu)型扁平，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，在光譜成像系統(tǒng)中使用時(shí)可以放置在平行光路里，也可直接置于探測(cè)器前。采用TFPF分光可大大簡(jiǎn)化成像光譜儀的分光系統(tǒng)，大幅降低高光譜成像儀的體積、重量和功耗。

TFPF作為可掃描的分光元件在高光譜遙感系統(tǒng)中使用時(shí)，其通光孔徑通常需要達(dá)到幾十個(gè)mm，為保證寬的工作光譜范圍(≥500nm)和nm級(jí)的光譜分辨率，F(xiàn)-P腔的腔長(zhǎng)要小至μm尺度甚至更小，腔內(nèi)反射鏡面間要維持優(yōu)于10^-1μrad級(jí)的平行度。為了使器件盡量輕薄，TFPF選用的壓電陶瓷塊的厚度一般為2～3mm，其最大輸出位移僅為數(shù)μm，若F-P腔內(nèi)不同位置的空氣間隙厚度差異或腔長(zhǎng)的實(shí)際需要調(diào)整量超出了壓電致動(dòng)器的最大輸出位移，則壓電致動(dòng)器將失去對(duì)腔長(zhǎng)和鏡面間平行度的有效調(diào)節(jié)能力。

如何對(duì)大尺寸TFPF進(jìn)行高精密的裝配，確保F-P腔的初始腔長(zhǎng)和反射鏡面間平行度達(dá)到設(shè)定的技術(shù)指標(biāo)要求，是TFPF實(shí)現(xiàn)nm級(jí)高光譜分辨率可調(diào)濾波的前提。

參考文獻(xiàn)

[1]王欣，楊波，丁學(xué)專.空間遙感短波紅外成像光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].紅外技術(shù)，2009，31(12)：687-690

[2]袁立銀，何志平，舒嶸.短波紅外棱鏡-光柵-棱鏡成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].光子學(xué)報(bào)，2011，40(6)：831-834

[3]薛慶生，林冠宇，宋克非.星載大視場(chǎng)短波紅外成像光譜儀光學(xué)設(shè)計(jì)[J].光子學(xué)報(bào)，2011，40(5)：673-678

[4]鄭植仁.光學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006：124

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)大尺寸寬光譜范圍TFPF的F-P腔μm級(jí)腔長(zhǎng)和腔內(nèi)反射鏡面間10^-1μrad級(jí)的平行度的裝配要求，提出了一種大口徑寬光譜范圍TFPF的高精密裝配系統(tǒng)。