專利名稱：轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光譜儀，特別是一種轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀。
背景技術(shù)：
光譜儀是個(gè)古老的儀器。通常用色散的方法把光譜在空間展開，從而進(jìn)行探測(cè)。但是色散光譜儀體積龐大價(jià)格昂貴，且分辨率不高，已經(jīng)漸漸不能滿足應(yīng)用需求。還有一種獲得光譜的方法是干涉儀，比如法布里一拍羅干涉儀(以下簡(jiǎn)稱為F-P干涉儀)。F-P干涉儀實(shí)際上是一個(gè)可調(diào)諧濾波器，它讓需要的波長(zhǎng)通過(guò)而濾去不需要的波長(zhǎng)。這樣，分辨率越高，通過(guò)波長(zhǎng)的能力越小，從而信噪比降低。另一種方法是利用聲光調(diào)制光譜濾波器，但同樣的也存在 F-P干涉儀的缺點(diǎn)。近年來(lái)，傅里葉干涉儀成為一類很有發(fā)展?jié)摿Φ男滦统上窆庾V技術(shù)。傅里葉干涉儀至少有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即所謂的高通量和多通道優(yōu)點(diǎn)。高通量是指傅里葉干涉儀可以探測(cè)更大的張角，而多通道則是全譜線的光子都給信號(hào)作貢獻(xiàn)，從而提高信噪比。目前，多數(shù)情況下，傅里葉干涉儀均為邁克耳遜傅里葉干涉儀，需要一個(gè)移動(dòng)鏡子來(lái)提供光程差。這個(gè)移動(dòng)鏡子需要極高的穩(wěn)定度，因此，通常需要附加的伺服系統(tǒng)來(lái)控制該鏡子。這樣的一個(gè)系統(tǒng)非常復(fù)雜，而且受環(huán)境的影響非常大。另外，這類干涉儀對(duì)光程差零點(diǎn)進(jìn)行掃描只能用兩種方法，目標(biāo)移動(dòng)或整個(gè)干涉儀移動(dòng)，這也限制了干涉儀應(yīng)用的場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀，該光譜儀具有小型化的特點(diǎn)，還擴(kuò)大了傅里葉干涉成像光譜儀的應(yīng)用范圍。本發(fā)明技術(shù)解決方案是一種轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀，其特點(diǎn)在于沿激光入射光路依次由前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)、入射狹縫、準(zhǔn)直器、三角共路分光儀、再成像傅里葉透鏡和面陣探測(cè)器組成，所述的三角共路分光儀由第一全反鏡、第二全反鏡和半透半反鏡構(gòu)成，所述的半透半反鏡與入射光束成45°并具有改變?nèi)肷涔馐肷浣堑男D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述的第一全反鏡和第二全反鏡的位置固定，所述的入射狹縫位于所述的前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)的焦點(diǎn)，所述的成像傅里葉透鏡位于所述的三角共路分光儀的輸出光方向，所述的面陣探測(cè)器位于所述的成像傅里葉透鏡的像平面。所述的入射狹縫位于所述的再成像傅里葉透鏡的前焦面。待測(cè)物體發(fā)出的光經(jīng)前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)、入射狹縫和所述的準(zhǔn)直器后形成一束平行光投射在所述的三角共路分光儀的半透半反鏡上，被分成透射光和反射光，其中反射光經(jīng)過(guò)第一全反鏡和第二全反鏡兩次反射后再次經(jīng)所述的半透半反鏡反射輸出；透射光經(jīng)過(guò)第二全反鏡和第一全反鏡反射后經(jīng)半透半反鏡透射與所述的反射輸出的光束匯合形成干涉。而且三角共路干涉儀中第一全反鏡和第二全反鏡相對(duì)于半透半反鏡的分束面有一個(gè)偏移量，使得分成的兩束光有一定的光程差。該兩束相干光經(jīng)所述的成像傅里葉透鏡后在所述的面陣探測(cè)器上形成一系列干涉條紋。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)半透半反鏡時(shí)，使光程差零點(diǎn)在整個(gè)面陣探測(cè)器的像面上移動(dòng)。本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)是1、使用三角共光路干涉儀，前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)把物體成像在一個(gè)焦平面上。準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)位于前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)的像平面，從而像平面的每個(gè)點(diǎn)經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡后都有同樣的傾角。經(jīng)過(guò)三角共光路干涉儀后再用另外一個(gè)成像傅里葉透鏡成像，在面陣探測(cè)器列成上形成干涉條紋和圖像的疊加，所有的光線在三角共光路干涉儀內(nèi)匯聚，因此，整個(gè)系統(tǒng)便可做的較小。2、整個(gè)裝置保持不動(dòng)，只有所述的半透半反鏡本身具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以改變?nèi)肷涔馐娜肷浣?，從而可以監(jiān)視某一特定的地點(diǎn)。3、而且，所述的半透半反鏡的旋轉(zhuǎn)不需要如邁克耳遜干涉儀的鏡子那樣精確掃描，從而可大大簡(jiǎn)化整個(gè)裝置。


圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀的光路圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀，沿激光入射光路依次由前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)1、入射狹縫2、準(zhǔn)直器3、三角共路分光儀、再成像傅里葉透鏡7和面陣探測(cè)器8組成，所述的三角共路分光儀由第一全反鏡5、第二全反鏡6和半透半反鏡4構(gòu)成，所述的半透半反鏡4與入射光束成45°并具有改變?nèi)肷涔馐肷浣堑男D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述的第一全反鏡5和第二全反鏡6的位置固定，所述的入射狹縫2位于所述的前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)1的焦點(diǎn)，所述的成像傅里葉透鏡7位于所述的三角共路分光儀的輸出光方向，所述的面陣探測(cè)器8位于所述的成像傅里葉透鏡7的像平面。所述的三角共路分光儀又可簡(jiǎn)稱sagnac。前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)1 將被測(cè)物面成像到入射狹縫處，入射狹縫出射的光經(jīng)三角共路分光儀的半透半反境4分成反射光和透射光，再經(jīng)Mgnac的第一全反鏡5、第二全反鏡6反射及分束面反射或透射后入射到傅里葉透鏡7上。當(dāng)sagnac的第一全反鏡5、第二全反鏡6的兩個(gè)反射面相對(duì)于半透半反境4完全對(duì)稱時(shí)，無(wú)程差存在，故亦無(wú)干涉效應(yīng)。而當(dāng)?shù)谝蝗寸R5、第二全反鏡6的兩個(gè)反射面相對(duì)于半透半反鏡4的分束面不對(duì)稱時(shí)，兩束相干光相對(duì)于光軸向兩邊分開。光路設(shè)置使入射狹縫2置于傅里葉透鏡7的前焦面處，此時(shí)對(duì)傅里葉變換透鏡而言，分開的兩束光相當(dāng)于來(lái)自兩個(gè)虛物點(diǎn)。因這兩個(gè)虛物點(diǎn)來(lái)自同一光源，是相干的，故由這兩個(gè)虛物點(diǎn)發(fā)出的相干光束經(jīng)過(guò)三角共路分光儀后變成平行光，在傅里葉透鏡后的面陣探測(cè)器8處合束形成干涉。這樣，我們就得到了整個(gè)圖像上疊加的一系列空間干涉條紋圖。如圖2所示，當(dāng)半透半反鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)掃描物平面，所得到的像也相應(yīng)地在像平面上移動(dòng)，從而掃描光程差零點(diǎn)得到整個(gè)像面的光譜信息。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、小型化的特點(diǎn)，還擴(kuò)大了傅里葉干涉成像光譜儀的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀，其特征在于沿激光入射光路依次由前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)(1)、入射狹縫O)、準(zhǔn)直器(3)、三角共路分光儀、再成像傅里葉透鏡(7)和面陣探測(cè)器(8)組成，所述的三角共路分光儀由第一全反鏡(5)、第二全反鏡(6)和半透半反鏡 (4)構(gòu)成，所述的半透半反鏡(4)與入射光束成45°并具有改變?nèi)肷涔馐肷浣堑男D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述的第一全反鏡(5)和第二全反鏡(6)的位置固定，所述的入射狹縫(2)位于所述的前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)(1)的焦點(diǎn)，所述的成像傅里葉透鏡(7)位于所述的三角共路分光儀的輸出光方向，所述的面陣探測(cè)器(8)位于所述的成像傅里葉透鏡(7)的像平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀，其特征在于所述的入射狹縫(2)位于所述的再成像傅里葉透鏡(7)的前焦面。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)鏡式傅里葉干涉成像光譜儀，沿激光入射光路依次由前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)、入射狹縫、準(zhǔn)直器、三角共路分光儀、再成像傅里葉透鏡和面陣探測(cè)器組成，所述的三角共路分光儀由第一全反鏡、第二全反鏡和半透半反鏡構(gòu)成，所述的半透半反鏡與入射光束成45°并具有改變?nèi)肷涔馐肷浣堑男D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述的第一全反鏡和第二全反鏡的位置固定，所述的入射狹縫位于所述的前置望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)的焦點(diǎn)，所述的成像傅里葉透鏡位于所述的三角共路分光儀的輸出光方向，所述的面陣探測(cè)器位于所述的成像傅里葉透鏡的像平面。本發(fā)明能夠得到被探測(cè)目標(biāo)的空間信息和光譜信息，具有結(jié)構(gòu)緊湊、小型化的特點(diǎn)，還擴(kuò)大了傅里葉干涉成像光譜儀的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)G01J3/45GK102322956SQ20111013139
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者劉亮, 屈求智, 黃雷濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所