【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光譜儀，具體涉及一種定域面固定的棱鏡型外差光譜儀。
技術介紹
1、光譜是指復色光經過分光后，按其波長大小依次排列形成的圖案，它可以反映出原子與分子的能級與幾何結構、特定化學過程的反應速率等多方面的微觀與宏觀性質。采用色散或干涉原理設計的，對光譜進行分析的儀器被稱為光譜儀。
2、空間外差光譜技術誕生于20世紀70年代，相較于傳統的干涉型光譜儀，它在相同的探測器采樣點數下能夠擁有更高的光譜分辨率，前景廣闊。空間外差光譜儀一般采用光柵作為色散元件進行干涉調制，而光柵作為色散元件存在以下幾個問題：一是光柵有多級衍射的特性，導致能量被分布在不同的級次中，不僅降低了干涉光束的能量，而且可能引起不同衍射級次之間的干擾；二是對于基于閃耀光柵的可調諧式空間外差光譜儀，通過旋轉光柵來調諧以實現更寬的光譜范圍，但旋轉光柵會導致入射角偏離閃耀角，降低了衍射效率，限制了儀器的光譜范圍；三是相較于棱鏡，光柵更容易發生漫反射產生雜散光。
3、棱鏡型空間外差光譜技術是近幾年發展起來的新技術。棱鏡的分光原理是其材料對于不同的波長折射率也不同，所以回避了上述由衍射導致的問題。現有的棱鏡型空間外差光譜儀普遍采用“色散棱鏡+反射鏡”的形式，它與邁克爾遜干涉儀相似，用色散棱鏡和平面反射鏡(或在棱鏡上鍍反射膜)替代了兩臂上的平面鏡。
4、“色散棱鏡+反射鏡”形式的空間外差光譜儀還存在的問題是：干涉條紋的等效定域面的位置隨波長而改變。對于傳統的光柵型空間外差光譜儀，由于兩臂的光束只經過一次反射光柵的衍射，所以定域面過光柵中心
5、為了在探測器上看到干涉條紋，需要將定域面通過后置成像系統成像至探測器表面。當光源不是理想的點光源，即入射光是部分空間相干時，若某一波長的定域面的位置偏離探測器表面關于后置成像系統的共軛面，則探測器上干涉條紋的清晰度會降低。所以定域面位置變化的現象會降低條紋清晰度以及限制了可探測的光譜范圍。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是解決現有技術中棱鏡型空間外差光譜技術存在的干涉條紋定域面位置隨波長變化的問題，提供一種定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，采用“棱鏡+反射光學元件+平面反射鏡”的形式構建空間外差，實現干涉條紋定域面固定。且通過旋轉光學元件能夠增大儀器的工作光譜范圍，實現光譜可調諧，且能夠依然保持定域面位置不變。
2、本專利技術解決上述技術問題采取的技術方案如下。
3、本專利技術的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，包括分束光學元件、第一棱鏡、第一反射光學元件、第一平面反射鏡、第一調諧轉軸、第二棱鏡、第二反射光學元件、第二平面反射鏡、第二調諧轉軸、第一成像光學元件和第一探測器；
4、所述分束光學元件將入射光束分束成兩臂光束，分別入射位于兩臂的第一棱鏡和第二棱鏡，并將位于兩臂的第一平面反射鏡和第二平面反射鏡反射回的光合束，入射到第一成像光學元件；
5、所述第一棱鏡將入射的光在出射面折射至第一反射光學元件；
6、所述第一反射光學元件將入射的光經兩次以上的反射后，傳輸至第一平面反射鏡上，第一反射光學元件的出射光軸平行于其入射光軸，并且在出射光軸和入射光軸之間多出一段額外光軸；
7、所述第一平面反射鏡將入射的光反射回分束光學元件；
8、所述第一調諧轉軸與第一反射光學元件和第一平面反射鏡固定連接并帶動第一反射光學元件和第一平面反射鏡轉動；
9、所述第二棱鏡將入射的光在出射面折射至第二反射光學元件；
10、所述第二反射光學元件將入射的光經兩次以上的反射后，傳輸至第二平面反射鏡上，第二反射光學元件的出射光軸平行于其入射光軸，并且在出射光軸和入射光軸之間多出一段額外光軸；
11、所述第二平面反射鏡將入射的光反射至分束光學元件；
12、所述第二調諧轉軸與第二反射光學元件和第二平面反射鏡固定連接并帶動第二反射光學元件和第二平面反射鏡轉動；所述第一成像光學元件將干涉條紋定域面成像到第一探測器上；
13、所述第一探測器用于接收干涉圖像。
14、優選的是，所述分束光學元件將入射光束分束成強度相等的兩臂光束。
15、優選的是，所述分束光學元件為立方體分束器。
16、優選的是，還包括準直光學元件，所述準直光學元件將入射光束準直；
17、優選的是，所述第一棱鏡和第二棱鏡分別為色散棱鏡。
18、優選的是，所述第一棱鏡和第二棱鏡分別為直角棱鏡，且入射面均為直角面，所述第一棱鏡和第二棱鏡的入射面分別與分束光學元件的反射光的出射面和透射光的出射面平行。
19、優選的是，所述第一反射光學元件包括夾角為直角的兩個平面反射鏡，連接兩個平面反射鏡的棱與第一棱鏡的出射光軸垂直，并與第一棱鏡的側面平行，第一平面反射鏡垂直于第一棱鏡的入射光軸和出射光軸所構成的平面，且與第一棱鏡的入射光軸形成的夾角等于第一棱鏡的出射光軸相對于入射光軸旋轉的角度的一半。
20、更優選的是，所述第一反射光學元件在調諧過程中所需旋轉的角度為第一平面反射鏡所需旋轉的角度的2倍。
21、優選的是，所述第一調諧轉軸位于第一棱鏡的出射面上并過該出射面的中心，同時也位于第一平面反射鏡上并過第一平面反射鏡的中心。
22、優選的是，所述第一平面反射鏡和第二平面反射鏡的出射光軸分別垂直于分束光學元件的表面。
23、優選的是，所述第二反射光學元件包括夾角為直角的兩個平面反射鏡，連接兩個平面反射鏡的棱與第二棱鏡的出射光軸垂直，并與第二棱鏡的側面平行，第二平面反射鏡垂直于第二棱鏡的入射光軸和出射光軸所構成的平面，且與第二棱鏡的入射光軸形成的夾角等于第二棱鏡的出射光軸相對于入射光軸旋轉的角度的一半。
24、更優選的是，所述第二反射光學元件在調諧過程中所需旋轉的角度為第二平面反射鏡所需旋轉的角度的2倍。
25、優選的是，所述第二調諧轉軸位于第二棱鏡的出射面上并過該出射面的中心，同時也位于第二平面反射鏡上并過第二平面反射鏡的中心。
26、優選的是，所述第一成像光學元件為成像透鏡或者成像透鏡組。
27、優選的是，還包括第二成像光學元件和第二探測器，所述分束光學元件將兩臂光束合束后有兩條出射光路徑，所述第一成像光學元件和第一探測器位于任意一條出射光路徑，所述第二成像光學元件和第二探測器位于另一條出射光路徑，所述第二成像光學元件將干涉條紋定域面成像到第二探測器上，所述第二探測器用于接收干涉圖像。
28、本專利技術的原理為：當入射光的波長等于所調諧的閃耀波長時，兩臂出射光波面與光軸垂直，不產生干涉條紋；當入射光波長不等于調諧的閃耀波長時，兩臂光束相對于光軸沿相反的方向偏轉相同的角度，并等效于在定域面上本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，包括分束光學元件(2)、第一棱鏡(3)、第一反射光學元件(4)、第一平面反射鏡(5)、第一調諧轉軸(6)、第二棱鏡(7)、第二反射光學元件(8)、第二平面反射鏡(9)、第二調諧轉軸(10)、第一成像光學元件(11)和第一探測器(12)；
2.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，所述分束光學元件(2)將入射光束(1)分束成強度相等的兩臂光束；
3.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，還包括準直光學元件，所述準直光學元件將入射光束(1)準直。
4.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，所述第一反射光學元件(4)包括夾角為直角的兩個平面反射鏡，連接兩個平面反射鏡的棱與第一棱鏡(3)的出射光軸垂直，并與第一棱鏡(3)的側面平行，第一平面反射鏡(5)垂直于第一棱鏡(3)的入射光軸和出射光軸所構成的平面，且與第一棱鏡(3)的入射光軸形成的夾角等于第一棱鏡(3
6.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，所述第一反射光學元件(4)在調諧過程中所需旋轉的角度為第一平面反射鏡(5)所需旋轉的角度的2倍；
7.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，
8.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，還包括第二成像光學元件和第二探測器，所述分束光學元件(2)將兩臂光束合束后有兩條出射光路徑，所述第一成像光學元件(11)和第一探測器(12)位于任意一條出射光路徑，所述第二成像光學元件和第二探測器位于另一條出射光路徑，所述第二成像光學元件將干涉條紋定域面成像到第二探測器上，所述第二探測器用于接收干涉圖像。
...【技術特征摘要】
1.定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，包括分束光學元件(2)、第一棱鏡(3)、第一反射光學元件(4)、第一平面反射鏡(5)、第一調諧轉軸(6)、第二棱鏡(7)、第二反射光學元件(8)、第二平面反射鏡(9)、第二調諧轉軸(10)、第一成像光學元件(11)和第一探測器(12)；
2.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，所述分束光學元件(2)將入射光束(1)分束成強度相等的兩臂光束；
3.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，還包括準直光學元件，所述準直光學元件將入射光束(1)準直。
4.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的定域面固定的棱鏡型外差光譜儀，其特征在于，所述第一反射光學元件(4)包括夾角為直角的兩個平面反射鏡，連接兩個平面反射鏡的棱與第一棱鏡(3)的出射光軸垂直，并與...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張達，劉子浩，楊環宇，霍春玲，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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