[發(fā)明專利]基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀及其工作方法

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• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114136442A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向俊杰;喻正寧;李銳;俞曉峰;吳鋒明;韓雙來
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州譜育科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/45
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀及其工作方法，基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀包括第一光源、第一透反鏡和第一探測器，第一光源用于發(fā)射測量光；第一反射鏡和第二反射鏡關(guān)于所述第一透反鏡對稱設(shè)置，第一反射鏡用于反射測量光的穿過第一透反鏡的透射光，第二反射鏡用于反射測量光在第一透反鏡上的反射光；第一反射單元包括：第一旋轉(zhuǎn)臂繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；第三反射鏡和第四反射鏡分別設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)臂上，且關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸對稱；當(dāng)?shù)谌瓷溏R和第四反射鏡旋轉(zhuǎn)到第一工作位時(shí)，第三反射鏡用于將第一反射鏡上的反射光反射回第一反射鏡，第四反射鏡用于將第二反射鏡上的反射光反射回第二反射鏡。本發(fā)明具有掃描速度高、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及干涉儀，特別涉及基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀及其工作方法。

背景技術(shù)

干涉儀廣泛用于光譜測量，包括紅外、可見光以及紫外光譜，在科學(xué)研究，工業(yè)過程，衛(wèi)星遙感，環(huán)境監(jiān)測等等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。

干涉儀能夠?qū)θ肷涔膺M(jìn)行調(diào)制形成干涉譜，再結(jié)合合適的采樣方法以及傅里葉變換就可以實(shí)現(xiàn)光譜的采集。以干涉儀為核心的傅里葉變換光譜具有光通量大，分辨率可調(diào)，波數(shù)準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。另一方面，干涉儀本身是精密光學(xué)機(jī)械，具有運(yùn)動部件——動鏡。動鏡需要保持盡可能的勻速運(yùn)動，在邁克爾遜干涉儀中，要求直線電機(jī)的運(yùn)動速度誤差在3％以內(nèi)，并且保證方向不會發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)。動鏡運(yùn)動中細(xì)小的對準(zhǔn)誤差都會顯著降低儀器的性能。干涉儀的結(jié)構(gòu)大體上可以分為兩類：

1.直線運(yùn)動型，也即經(jīng)典邁克爾遜干涉儀，優(yōu)點(diǎn)是可用光程差長，超高分辨率(分辨率0.1cm^-1)的干涉儀大多使用這種結(jié)構(gòu)。但是這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也非常明顯：體積大，直線運(yùn)動難以保持反射鏡不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，掃描速度慢。

2.旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)型，分為擺動型和連續(xù)旋轉(zhuǎn)型，均是通過旋轉(zhuǎn)來獲取光程差的變化，充分利用了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方向穩(wěn)定，運(yùn)動部件少，摩擦少(甚至無摩擦)的優(yōu)點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的缺點(diǎn)也非常明顯：有效光程差短(大多數(shù)分辨率很難做到0.1以下)。

現(xiàn)有的干涉儀技術(shù)中擺動式干涉儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超過30scans/s，使用擺動式結(jié)構(gòu)想要繼續(xù)提升掃描速度已經(jīng)非常困難。目前能實(shí)現(xiàn)掃描速度超過100scans/s的技術(shù)包括旋轉(zhuǎn)折射式干涉儀。該技術(shù)掃描速度快，但是因?yàn)閽呙璧钠骷鞘褂谜凵湓恚庑枰┻^一個(gè)透紅外的介質(zhì)，而介質(zhì)的厚度決定了儀器的最大分辨率。因此該方法存在整體透過率偏低，并且分辨率越高透過率越低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀，所述基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀包括第一光源、第一透反鏡和第一探測器，所述第一光源用于發(fā)射測量光；所述基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀還包括：

第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡關(guān)于所述第一透反鏡對稱設(shè)置，所述第一反射鏡用于反射所述測量光的穿過所述第一透反鏡的透射光，所述第二反射鏡用于反射所述測量光在所述第一透反鏡上的反射光；

第一反射單元，所述第一反射單元包括：

第一旋轉(zhuǎn)臂和驅(qū)動單元，所述第一旋轉(zhuǎn)臂在所述驅(qū)動單元驅(qū)動下繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；

第三反射鏡和第四反射鏡，所述第三反射鏡和第四反射鏡分別設(shè)置在所述第一旋轉(zhuǎn)臂上，且關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸對稱；當(dāng)所述第三反射鏡和第四反射鏡旋轉(zhuǎn)到第一工作位時(shí)，所述第三反射鏡用于將所述第一反射鏡上的反射光反射回所述第一反射鏡，所述第四反射鏡用于將所述第二反射鏡上的反射光反射回所述第二反射鏡。

本發(fā)明的另一目的在于提供了本發(fā)明基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀的工作方法，該發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

根據(jù)本發(fā)明基于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的干涉儀的工作方法，所述工作方法為：