[發明專利]一種基于雙層透光框架的變間隙FP干涉儀裝調機構和方法

有效

• 申請號: 201810427860.1
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108627996B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 孟合民;王楠;吳江輝;高教波;劉方;趙宇潔;張芳;白玉杰
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G02B27/62
• 分類號: G02B27/62
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明公開了一種基于雙層透光框架的FP干涉儀裝調機構和方法，以透明合成樹脂和常規光學玻璃膠接的雙層框架結構裝夾變間隙FP干涉儀，并用壓片和螺栓調整楔形腔夾角。采集干涉儀產生的干涉條紋數據計算干涉腔左右兩側光譜峰值位置和強度，指導調節變間隙FP干涉儀零位兩側的楔形腔角度直至對稱，用紫外燈照射雙層透光框架，使內框架內側的紫外光敏膠固化，形成穩定的干涉儀。本發明利用透明合成樹脂在紫外波段的透光性和良好的加工性能，兼顧了調節用的螺紋孔加工和紫外光敏膠固化的問題；利用內框架的常規光學玻璃解決了干涉儀鏡片和外層框架材料熱膨脹特性不一致的問題。雙層結構使裝調好的干涉儀有更好的環境適應性，并減少多次裝調造成的楔形鏡片尖棱磨損問題和僅適用螺栓裝夾造成的松弛問題，從而提高了基于變間隙FP干涉儀的傅里葉變換光譜儀的易用性。

技術領域

本發明屬于光學調校領域，主要涉及變間隙FP干涉儀的對稱楔形干涉腔的快速調整方法。

背景技術

近幾年來，由美國夏威夷大學提出的一種新型傅里葉變換成像光譜儀得到國內外各大院所的深入研究，其核心部件是基于對稱楔形干涉腔的變間隙FP干涉儀開發完成的，這種技術相比以往基于傳統Sagnac和Michelson干涉儀的方案，可大幅降低系統的體積和重量，實現設備的輕小型化。

基于對稱楔形干涉腔的變間隙FP干涉儀，在光譜儀或成像光譜儀中應用時，對其楔角的對稱性和干涉腔中心尖棱寬度要求非常高：如果干涉腔兩側楔角不一致，將會導致干涉條紋步長的不一致，進而使反演出的光譜出錯；干涉腔中心尖棱也必須保持很小的寬度，低于光譜儀(或成像光譜儀)一個像元的寬度，否則將造成干涉條紋零點誤差，修正難度很大、效果也不甚理想。

這類需要保證角度的光學機構常規的裝夾方法有兩種，一種是用金屬框架和螺栓裝夾，另一種是將兩個鏡片側面膠合在一個基板上。使用金屬框架和螺栓裝夾的，容易因震動、溫度變化等原因造成應力變化、螺栓松弛等，影響其穩定性，在多次反復裝調修正中也容易造成干涉腔中心尖棱磨損加寬。膠合方法，適用于兩個鏡片與基板都有較大的接觸面積，對于變間隙FP干涉儀中的兩片薄鏡片不適用，由于變間隙FP干涉儀中的兩片薄鏡片的厚度很薄，在實際膠合過程中，難以保證膠合的牢固。而且目前光學領域中的膠合過程主要采用硅橡膠或紫外光敏膠，使用硅橡膠需要較長時間(一般不少于24小時)固化過程，較長的固化過程會影響變間隙FP干涉儀中的兩片薄鏡片的對稱性，而且硅橡膠本身的彈性也會影響楔角的對稱性；若使用紫外光敏膠，則需裝夾機構能透射紫外光，同時還要求裝夾機構有與鏡片相近的熱膨脹系數，所以常規裝夾機構難以滿足變間隙FP干涉儀的裝調要求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種基于雙層透光框架的變間隙FP干涉儀裝調機構和方法，儀器架設簡單，調試過程簡便、可靠、效率高，能夠實現變間隙FP干涉儀楔形干涉腔對稱的實時裝調。

本發明的技術方案為：

所述一種基于雙層透光框架的變間隙FP干涉儀裝調機構，包括光學平臺、雙層透光框架裝夾機構、單波長激光器、積分球、相機、監控計算機，其特征在于：

所述雙層透光框架裝夾機構由透明合成樹脂材質的外框、光學玻璃材質的內框、硅橡膠及壓板組成；其中，外框和內框依靠硅橡膠在局部膠合連接；外框正面的四角和各邊的中心有螺紋孔，壓板在外框螺紋孔對應位置有通孔；外框背面的內尺寸小于正面的內尺寸，形成擋臺；內框的內側面為粗糙平面。

進一步的優選方案，所述一種基于雙層透光框架的變間隙FP干涉儀裝調機構，其特征在于：雙層透光框架裝夾機構的內框選用在光敏膠敏感的320nm～400nm波段有高透過率的光學玻璃，并且內框的熱膨脹系數與FP干涉儀的平板鏡片、對稱楔形鏡片的熱膨脹系數相差小于5％。

進一步的優選方案，所述一種基于雙層透光框架的變間隙FP干涉儀裝調機構，其特征在于：采用寬波段光源代替單波長激光器，并在積分球出口設置單色濾光片。