專利名稱：一種激光干涉儀光程差定位方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種激光干涉儀光程差定位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
相比于色散型分光光譜儀，傅里葉變換光譜儀在長波紅外波段具有如下明顯的固有光學(xué)特性優(yōu)點:1多通道(Multiplex) ；2高光通量(Throughput) ；3高光譜測量精度(Connes) ；4寬測量波段；5高/可調(diào)諧光譜分辨率；6全波段分辨率一致。因此，傅里葉變換光譜儀被廣泛的應(yīng)用在紅外吸收譜的測量中，且被更廣泛的稱作傅里葉紅外光譜儀。傅里葉紅外光譜儀可以對樣品進(jìn)行定性和定量分析，具有信噪比高、重現(xiàn)性好和掃描速度快等特點，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥化工、地礦、石油、煤炭、環(huán)保、海關(guān)、寶石鑒定、刑偵鑒定等領(lǐng)域。若不考慮吸收譜的測量，更為廣義的傅里葉變換光譜儀主要由光源、光闌、干涉儀(分束器、動鏡、定鏡)、探測器以及各種反射鏡、激光器、控制電路板和電源組成。其基本結(jié)構(gòu)及原理如

圖1所示。待測光源發(fā)出的入射光經(jīng)準(zhǔn)直后被干涉儀的分束器(半透半反鏡)分為兩束，一束經(jīng)透射到達(dá)動鏡，另一束經(jīng)反射到達(dá)定鏡；兩束光分別經(jīng)定鏡和動鏡反射后再回到分束器。動鏡以一恒定速度在零光程差附近作連續(xù)直線往復(fù)運動，因而經(jīng)分束器分束后的兩束光形成光程差，產(chǎn)生干涉。干涉光在分束器會合后到達(dá)探測器，探測器完成光電信號轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生連續(xù)的干涉圖樣電信號。傅里葉光譜儀的主控計算機(jī)所配備的模數(shù)轉(zhuǎn)換卡對連續(xù)干涉圖樣進(jìn)行采樣，得到離散的數(shù)字干涉圖樣。然后通過計算機(jī)對離散干涉信號進(jìn)行快速離散傅里葉變換處理，最終得到光源發(fā)出光信號的光譜。若對連續(xù)干涉圖樣的采樣可以精確地以等光程差間隔的方式進(jìn)行，則所實現(xiàn)的傅里葉光譜測量具有光譜測量精度極高(Connes)的優(yōu)點。這在商品化的傅里葉紅外光譜儀當(dāng)中通常是通過采用一個632.8納米`波長氦氖激光器驅(qū)動的干涉儀實現(xiàn)的。其原理如圖2所示。傅里葉紅外光譜儀的光譜測量主干涉儀和光程差定位輔助干涉儀的動鏡共享同一個驅(qū)動平移臺。因為兩個干涉儀處于空間上高度局域化的環(huán)境中，因此當(dāng)兩個動鏡同時掃描時會產(chǎn)生幾乎完全關(guān)聯(lián)的光程差變化。由于輔助干涉儀的驅(qū)動激光采用了波長穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度極佳的632.8納米氦氖激光，當(dāng)掃描時，輔助干涉儀的干涉信號可以寫為:
權(quán)利要求
1.一種激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，來自激光器的準(zhǔn)直光束射向立方體分束器，被立方體分束器反射的反射光射向定鏡，經(jīng)過定鏡垂直反射后回到所述立方體分束器；所述準(zhǔn)直光束透過立方體分束器的部分光束射向運動的大角錐回射器后被回射向固定不動的小角錐回射器；被小角錐回射器回射后再次射向運動大角錐回射器；然后再次被大角錐回射器回射向固定平面反射鏡；最后被固定不動的平面反射鏡反射沿入射光路原路返回；所述被平面反射鏡反射沿入射光路原路返回的透射光束和被定鏡垂直反射的反射光束在所述立方體分束器會合并發(fā)生干涉，干涉光信號通過光電二極管探測并完成光電轉(zhuǎn)換；其中，所述大角錐回射器沿入射光平行方向做直線往復(fù)掃描運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，從垂直于所述大角錐回射器口徑面上看進(jìn)去，圓形口徑被對稱分成了大小相等的六個扇形區(qū)域，旋轉(zhuǎn)調(diào)整角錐回射器，使得入射光、出射光均處于所述六個扇形區(qū)域中的對稱的一對扇形區(qū)域內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，所述小角錐回射器和/或大角錐回射器為實心玻璃角錐回射器，所述實心玻璃角錐回射器的正入射面加鍍增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，所述小角錐回射器和大角錐回射器的正入射面與光軸垂直面之間的夾角Θ P 92為1-2度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，所述大角錐回射器和小角錐回射器為空心角錐回射器。
6.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1或2或3或4所述方法的激光干涉儀光程差定位系統(tǒng)，其特征是，包括一個激光器、一個立方體分束器、一個作為定鏡的平面反射鏡、一個小角錐回射器、一個大角錐回射器、一個平面反射鏡、一個直線平移臺和一個光電二極管；所述立方體分束器位于所述激光器的出射光路上，所述作為定鏡的平面反射鏡位于所述立方體分束器反射光路上，所述小角錐回射器位于所述立方體分束器的透射光路上且錐角朝向所述立體分束器，所述大角錐回射器位于所述小角錐回射器的透射光路上且錐角背向所述立體分束器，所述大角錐回射器的直線往復(fù)掃描運動由其所處的直線平移臺驅(qū)動，所述平面反射鏡的反射面垂直所述大角錐回射器的回射光路，所述光電二極管位于所述立方體分束器出射光路上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光干涉儀光程差定位系統(tǒng)，其特征是，從垂直于所述大角錐回射器口徑面上看進(jìn)去，圓形口徑被對稱分成了大小相等的六個扇形區(qū)域，旋轉(zhuǎn)調(diào)整角錐回射器，使得入射光、出射光均處于所述六個扇形區(qū)域中的對稱的一對扇形區(qū)域內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，所述小角錐回射器和/或大角錐回射器為實心玻璃角錐回射器，所述實心玻璃角錐回射器的的正入射面加鍍增透膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，所述小角錐回射器和大角錐回射器的正入射面與光軸垂直面之間的夾角Θ P 92為1-2度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光干涉儀光程差定位方法，其特征是，所述大角錐回射器和小角錐回射器為空心角錐回射器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊的光路折疊激光干涉儀系統(tǒng)，用于傅里葉變換光譜儀動鏡、定鏡兩路光程差精確定位。通過采用空間上布局緊湊的角錐回射器和反射鏡組合，激光干涉儀的動臂光路被折疊4次，干涉儀產(chǎn)生的干涉圖樣周期縮短4倍。通過過零點檢測電路的光電轉(zhuǎn)換，可產(chǎn)生小于100納米的等光程差間隔脈沖信號，用于觸發(fā)傅里葉變換光譜儀的探測器對待測信號干涉圖樣的采樣。本發(fā)明提出的激光干涉儀系統(tǒng)不僅可以將傅里葉變換光譜儀的工作光譜范圍向短波段拓展至近紫外(~350納米)，還同時保持了傅里葉變換光譜儀的高測量精度(Connes)優(yōu)點。據(jù)此實現(xiàn)的紫外-可見光傅里葉變換光譜儀可在化學(xué)、生物、醫(yī)藥、材料、光學(xué)等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號G01J3/06GK103076090SQ201310025499
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者李劍平 申請人:李劍平