[發明專利]一種用于靜態傅里葉變換光譜儀的微階梯反射鏡及其制作方法

在審

• 申請號: 201910123359.0
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN109738066A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 蔡志堅;吳利;吳建宏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G02B5/08
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發明公開了一種用于靜態傅里葉變換光譜儀的微階梯反射鏡及其制作方法，包括以下步驟：取用立體分光鏡，所述立體分光鏡包括依次相鄰設置的第一平面、第二平面、第三平面和第四平面，所述第一平面為進光面，所述第二平面、第三平面和第四平面為出光面，所述第一平面垂直于第二平面設置，所述第三平面垂直于第四平面設置；使用光學冷加工工藝對所述第二平面加工并獲得傾斜面，得到斜面分光鏡；通過離子束刻蝕法在所述傾斜面上刻蝕出階梯表面；在所述階梯表面和所述第三平面上鍍反射膜。其結構簡單緊湊，而且具有更好的穩定性，精度高。

技術領域

本發明涉及光學器件技術領域，具體涉及一種用于靜態傅里葉變換光譜儀的微階梯反射鏡及其制作方法。

背景技術

傳統色散型光譜儀依靠光柵、棱鏡等色散元件將波長分開，然后進行光譜測量。為了保證較好的光譜分辨率，這種光譜儀需要狹縫，一般只有20～50微米寬。由于狹縫的存在，這種光譜儀的光通量較小，因而信噪比也受到一定的影響。傅里葉變換光譜有別于色散型光譜儀，它基于光的干涉原理，通過光程掃描和傅里葉變換來實現波長解析。但是傳統的傅里葉變換光譜儀體積大，且需要精密控制干涉臂的運動，測量耗時相對較長，且價格昂貴。

靜態傅里葉變換光譜儀以階梯狀的反射鏡代替經典邁克爾遜干涉儀中的平面反射鏡，該階梯反射鏡可在空間不同位置產生不同的光程差，因此只需要一副干涉測量圖就可以通過光譜反演得到對應的光源光譜。它具有體積小、重量輕、低成本、測量速度快、無運動部件等諸多優點。圖1為傳統的靜態傅里葉變換光譜儀的結構示意圖。M1是反射鏡，和M2是階梯反射鏡，BS代表分光鏡，CCD為探測器。入射光從左方射入分光鏡，被一分為二，分別經過M1和M2的反射后在由分光鏡BS合成一束，并產生干涉，干涉圖經過濾波等處理后被CCD圖像探測器接收。通過對探測器探測的圖像進行光譜反演得到輸入光源的光譜。在靜態傅里葉變換光譜儀中，階梯反射鏡是核心元件，如何制造出高精度的階梯反射鏡是靜態傅里葉變換光譜儀的關鍵。

中國專利申請號為201310362780.X的專利公開了“基于楔形玻璃條的微階梯反射鏡的制作方法”，該專利提出了一種用楔形玻璃條逐個粘貼在大楔形玻璃板上從而得到微階梯反射鏡的制備方法。然而，用楔形玻璃條制作微階梯反射鏡的制備方法工藝過程十分繁瑣，費時費力。存在大量手工操作的步驟，工藝精度較難控制。此外，采用紫外膠固定的方法還存在紫外膠收縮變形、應力等問題。這樣制作的階梯反射鏡工藝誤差較大，長期穩定性較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于靜態傅里葉變換光譜儀的微階梯反射鏡及其制作方法，其結構簡單緊湊，而且具有更好的穩定性，精度高。

為了解決上述技術問題，本發明提供了用于靜態傅里葉變換光譜儀的微階梯反射鏡，包括第一直角棱鏡和第二直角棱鏡；所述第一直角棱鏡具有第一斜面，所述第二直角棱鏡具有第二斜面，所述第一斜面與第二斜面貼合設置且所述第一斜面與第二斜面的貼合面為半透面；所述第一直角棱鏡包括互相垂直的第一平面和第二平面，所述第二直角棱鏡包括互相垂直的第三平面和第四平面；所述第二平面與第三平面相鄰設置，所述第一平面與第四平面相鄰設置；所述第二平面上設置有階梯表面，所述階梯表面和第三平面上皆鍍有反射膜；

光線垂直于所述第一平面入射，之后經所述半透面分光成參考光束和測試光束；所述參考光束經第三平面反射后折回，并由所述半透面反射后由第四平面射出；所述測試光束經階梯表面反射，并經所述半透面從第四平面射出。

作為優選的，所述階梯表面包括多個第五平面，多個所述第五平面的高度沿x軸方向或y軸方向依次遞減；其中，所述x軸垂直于第三平面設置，所述y軸平行于所述第三平面設置，所述x軸與y軸垂直設置。

作為優選的，所述階梯表面包括多個第五平面，多個所述第五平面的高度沿x軸方向和y軸方向依次遞減；所述x軸方向垂直于第三平面設置，所述y軸方向平行于第三平面設置，所述x軸與y軸垂直設置。

本發明公開了一種靜態傅里葉變換光譜儀，包括上述的微階梯反射鏡。