一種零光程差干涉光學元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種零光程差干涉光學元件，其特征是對于五棱鏡按設定的方式進行分割分別形成位于右上部分的光路反射單元和嵌入在反射單元左下部位的光路偏折單元，再將反射單元和偏折單元按分割之前的對應位置歸位黏貼恢復五棱鏡狀。本發(fā)明可以實現(xiàn)多光譜同時無色散干涉。
【專利說明】一種零光程差干涉光學元件
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種零光程差干涉光學元件。
【背景技術】
[0002]干涉儀是根據(jù)光的干涉原理制成的儀器。將一束光分成兩束，各自經(jīng)過不同的光路，然后再合并，可在光合并處得到干涉條紋。光路中大多采用反射、折射、衍射來實現(xiàn)光的分離、偏折和匯聚。
[0003]如果源光束為復色光，則光束會在光路中產(chǎn)生色散而使分開后的光束發(fā)散，使干涉條紋模糊甚至無法形成干涉，所以對光的波長范圍要求較高，一般干涉儀只適用于單色光。
[0004]目前在成像式偏振測量時采用的方法，其原理只有一種，都是利用分時濾波的方法，按時間順序依次獲得觀測場景的水平方向線偏振光分量、45°方向線偏振光分量。這種測量方法的缺點是不能同時獲得一個場景的多個偏振分量和總光強，在應用于快速移動平臺或者快速變化場景時會丟失四分之三的被測場景的信息，且各個圖像的配準誤差無法消除，評定困難。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術不足之處，提供一種零光程差干涉光學元件，利用閃耀光柵使分開的光束之間產(chǎn)生偏移而不產(chǎn)生色散，使干涉儀應用于多光譜時光程差為零，不產(chǎn)生色散。
[0006]本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案
[0007]本發(fā)明零光程差干涉光學器件的結構特點是:所述光學器件為一橫斷面呈五邊形的五棱鏡，所述五邊形中的左下角為直角棱角，其它各棱角均為112.5° ;在所述五邊形中，以所述直角棱角的一條鄰邊為第一邊，自第一邊起沿順時針方向的順次各邊依次為第二邊、第三邊、第四邊和第五邊；所述各邊的長度比是:第一邊:第二邊:第三邊:第四邊:第五邊為4:4:3:4: 4，所述五棱鏡的厚度為第一邊的長度的一半；
[0008]對所述五棱鏡按如下方式進行分割:
[0009]以所述五棱鏡中的直角棱角為左下角，以五棱鏡的厚度為邊長，分割出一正方體作為光路偏折單元，余下部分構成光路反射單元；
[0010]在所述光路反射單元中，以所述第一邊所在的棱鏡面為第一面，自所述第一面起沿順時針方向的順次各棱鏡面依次為第二面、第三面、第四面和第五面、第六面和第七面；其中，第一面、第三面和第五面均為涂黑面；第二面和第四面為內反射面，第六面和第七面為透射面；
[0011]所述正方體的左側面和正方體的底面為透射面，所述正方體的頂面和正方體的右側面設置為閃耀光柵面；
[0012]對于所述正方體以對角線位置上的斜面進行分割形成上部直角三角棱鏡和下部直角三角形棱鏡，所述對角線是過所述直角棱角的對角線；所述上部直角三角棱鏡的斜面為透射面，所述下部直角三角棱鏡的斜面設置為線柵偏振分光鏡；
[0013]所述光路反射單元和光路偏折單元按分割之前的對應位置歸位黏貼恢復為橫斷面呈五邊形的五棱鏡。
[0014]與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0015]1、本發(fā)明在兩路光束上增加了閃耀光柵，使光束發(fā)生偏折而不產(chǎn)生色散，經(jīng)反射鏡和線柵偏振分光鏡后形成兩束平行光束，經(jīng)過線偏振片后再經(jīng)凸透鏡匯聚后形成干涉，干涉條紋清晰，無重影。
[0016]2、由于本發(fā)明在光路中不產(chǎn)生色散和額外光程差，所以可以應用于多光譜偏振成像式干涉。
[0017]3、本發(fā)明應用于偏振測量中，可在凸透鏡前設置一個偏振方向與水平方向成45°的線偏振片，將所得干涉條紋經(jīng)過簡單的圖像處理就可同時獲得同一個被觀測場景的四個偏振信息中的三個，且本身具有自配準特性，不需要配準計算；所以本發(fā)明能解決目前偏振測量不適用于快速移動平臺或者快速變化場景的問題，且后續(xù)計算更為簡單。
[0018]4、本發(fā)明所有器件集成設置，可使結構簡單、加工精度高，不受震動影響、性能穩(wěn)定、不需要能源、質量相對較小，另外大小可以根據(jù)需要而確定，便于使用于各種場所。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明總體結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明中反射單元結構示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明中光路偏折單元結構示意圖；
[0022]圖3a為本發(fā)明中光路偏折單元分解示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明光路示意圖。
[0024]圖中標號:1光路反射單元，11第一面，12第二面，13第三面，14第四面，15第五面，16第六面，17第七面，2光路偏折單元，21上部直角三角棱鏡，22下部直角三角棱鏡，211正方體的頂面，212正方體的左側面，213上部三角棱鏡的斜面，221下部三角棱鏡的斜面，222正方體的右側面，223正方體的底面，3線偏振片，4凸透鏡，5為CXD面板。
【具體實施方式】
[0025]參見圖1、本實施例中零光程差干涉光學器件為一橫斷面呈五邊形的五棱鏡，五邊形中的左下角為直角棱角，其它各棱角均為112.5° ;在五邊形中，以直角棱角的一條鄰邊為第一邊，自第一邊起沿順時針方向的順次各邊依次為第二邊、第三邊、第四邊和第五邊；各邊的長度比是:第一邊:第二邊:第三邊:第四邊:第五邊為4: 4: 3: 4: 4，五棱鏡的厚度為第一邊的長度的一半；
[0026]對五棱鏡按如下方式進行分割:
[0027]如圖3所示，以五棱鏡中的直角棱角為左下角，以五棱鏡的厚度為邊長，分割出一正方體作為光路偏折單元2，余下部分構成光路反射單元I ;
[0028]如圖2所示，在光路反射單元中，以第一邊所在的棱鏡面為第一面11，自第一面起沿順時針方向的順次各棱鏡面依次為第二面12、第三面13、第四面14和第五面15、第六面16和第七面17 ;其中，第一面、第三面和第五面均為涂黑面；第二面和第四面為內反射面，第六面和第七面為透射面；
[0029]如圖3a所示，正方體的左側面212和正方體的底面223為透射面，正方體的頂面211和正方體的右側面222設置為閃耀光柵面；
[0030]對于正方體以對角線位置上的斜面進行分割形成上部直角三角棱鏡21和下部直角三角棱鏡22，對角線是過直角棱角的對角線；上部直角三角棱鏡的斜面213為透射面，下部直角三角棱鏡的斜面221設置為線柵偏振分光鏡；
[0031]光路反射單元和光路偏折單元按分割之前的對應位置歸位黏貼恢復為橫斷面呈五邊形的五棱鏡。
[0032]如圖4所示，本發(fā)明利用在兩個壁上的閃耀光柵和使干涉儀中兩個分開后的光束相對于光束中心發(fā)生一個橫向偏移，而且不會產(chǎn)生額外的光程差和色散，兩束光透過線偏振片3后經(jīng)凸透鏡4匯聚后在CXD面板5上形成干涉，具體如下。
[0033]入射光被線柵偏振分光鏡221分成兩個偏振方向相互垂直的光束,假設向上射出的光束偏振方向為垂直紙面，水平射出的光束偏振方向為平行于紙面。向上的光束經(jīng)過閃耀光柵211出射方向向右偏一定角度，經(jīng)反射鏡11反射到達反射鏡12然后再經(jīng)反射鏡12反射，之后經(jīng)過閃耀光柵222，方向變?yōu)樗剑蠼?jīng)過線柵偏振分光鏡反射后垂直向下射出，與向上射出的光束相比，光束位置向右偏移一定距離；向右的光束經(jīng)過閃耀光柵222出射方向向下偏一定角度，經(jīng)反射鏡12反射到達反射鏡11然后再經(jīng)反射鏡11反射，之后經(jīng)過閃耀光柵211,方向變?yōu)樨Q直,之后經(jīng)過線柵偏振分光鏡后垂直向下射出，與向右射出的光束相比，光束位置向左偏移一定距離；這樣兩束偏振方向不同的光出射方向變?yōu)槠叫?，而且由于所有光路都相同，沒有產(chǎn)生額外光程差。兩束光透過線偏振片3后經(jīng)凸透鏡4匯聚后在CXD面板5上形成干涉。
[0034]為防止其它光進入，將第一面11、第三面13和第五面15涂黑。
[0035]本發(fā)明通過閃耀光柵的移位使源于同一束光的兩束不同偏振態(tài)的光在不產(chǎn)生光程差和色散情況下發(fā)生偏移，最終經(jīng)過凸透鏡形成干涉。使得該干涉結構可以用于多光譜偏振成像式設備中。
【權利要求】
1.一種零光程差干涉光學器件，其特征是所述光學器件為一橫斷面呈五邊形的五棱鏡，所述五邊形中的左下角為直角棱角，其它各棱角均為112.5° ;在所述五邊形中，以所述直角棱角的一條鄰邊為第一邊，自第一邊起沿順時針方向的順次各邊依次為第二邊、第三邊、第四邊和第五邊；所述各邊的長度比是:第一邊:第二邊:第三邊:第四邊:第五邊為4: 4: 3: 4: 4，所述五棱鏡的厚度為第一邊的長度的一半； 對所述五棱鏡按如下方式進行分割: 以所述五棱鏡中的直角棱角為左下角，以五棱鏡的厚度為邊長，分割出一正方體作為光路偏折單元(2)，余下部分構成光路反射單元(I)； 在所述光路反射單元(I)中，以所述第一邊所在的棱鏡面為第一面(11)，自所述第一面起沿順時針方向的順次各棱鏡面依次為第二面(12)、第三面(13)、第四面(14)和第五面(15)、第六面(16)和第七面(17);其中，第一面、第三面和第五面均為涂黑面；第二面和第四面為內反射面，第六面和第七面為透射面； 所述正方體的左側面(212)和正方體的底面(223)為透射面，所述正方體的頂面(211)和正方體的右側面(222)設置為閃耀光柵面； 對于所述正方體以對角線位置上的斜面進行分割形成上部直角三角棱鏡(21)和下部直角三角棱鏡(22)，所述對角線是過所述直角棱角的對角線；所述上部直角三角棱鏡的斜面(213)為透射面，所述下部直角三角棱鏡的斜面(221)設置為線柵偏振分光鏡； 所述光路反射單元(I)和光路偏折單元(2)按分割之前的對應位置歸位黏貼恢復為橫斷面呈五邊形的五棱鏡。
【文檔編號】G02B5/04GK103512660SQ201310502911
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權日:2013年10月23日
【發(fā)明者】金施群, 邢金玉, 張浩鵬, 李會玲 申請人:合肥工業(yè)大學