改进型迈克尔逊干涉仪制造技术

一种改进型迈克尔逊干涉仪，包括分光器，其特征在于：该分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜接和而成的分光棱镜，且在接和面上镀有一层半透半反膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
所属领域本专利技术属于一种科研教学中使用的仪器，特别涉及一种改进型迈克尔逊干涉仪。
技术介绍
迈克尔逊干涉仪是一种分振幅双光束干涉仪，它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉的一种仪器。被广泛地应用于长度精密计量和光学平面的质量检验(可精确到十分之一波长左右)及高分辨率的光谱分析中，并可用它测量光波的波长、微小长度、光源的相干长度以及研究温度、压力对光传播的影响等等。迈克尔逊干涉仪的光路见图1。从光源S发出的一束光入射到一平行平面板G1上，G1与入射光束方向呈45°放置，并且在G1的后表面镀有半透半反膜。理论上，G1的作用是将入射的激光束分成相互垂直的两束光，并分别垂直入射到平面反射镜M1和M2上。其中光束(1)是经G1后表面反射到平面反射镜M1，再经M1反射及G1透射后到达接收屏幕上；而光束(2)是经过G1的透射到达平面反射镜M2，再经M2反射后到达G1，并由G1的后表面反射到接收屏幕上。这两束光在G1的后表面相遇，其中光束(1)两次经过G1，而光束(2)只经过G1一次。因此，为了消除由G1带来的光程差的影响，在G1和M2之间还加入了另外一块与G1材料和厚度都相同的补偿板G2。这样，保证了光束(1)和(2)在玻璃中经过的光程完全相同。图1中M2 ′是M2被G1反射所成的虚像，因此可将M2′完全等效成M2。反射镜M2是固定不动的，M1可在精密导轨上前后移动，从而改变光束(1)和(2)之间的光程差。从观察者看来，两相干光束是从M1和M2′而来的。因此，我们可以把迈克尔逊干涉仪产生的干涉等效为M1M2′间的空气薄膜所产生的干涉。利用迈克尔逊干涉仪可以测量激光波长。若采用点光源照明，则形成非定域干涉。在接收屏的位置可以观察到明暗相间的圆条纹。在圆心处，若M1镜移动了距离d，引起的条纹吞或吐的数目为N，则有波长λ为λ＝2d/N实验条件应该保证G1和G2平行放置，且与入射的光束成45°角。M1的反射面与入射光束平行，M2的反射面与入射光束垂直，才能保证最终两束光相重合。否则，会在接收屏幕上形成两个光斑。这时，一般需要调整M2后部的螺钉来使两个光斑重合。但在实际操作过程中，会有这样的问题由于G1的前表面也存在着反射，因此会形成一束与光束(1)平行的光束(1)′，(见图2)；另外，入射光束中经后表面反射的光中，有一部分还会再经前表面反射然后又经后表面二次反射出来，形成与(1)平行的另一束光束(1)″；这样，就有三个光束到达M1上。于是，在M1上会看到三个光斑，其中一个强度较弱的是二次反射出来的。这三束光经M1反射后又会到达G1，再经过G1前后表面的反射、折射和二次反射，以及部分光束的重合，形成三束出射光。这样，在接收屏幕上会看到三个经M1反射的光斑。同样的道理，经G1和G2的作用，透射的光束也存在多束与(2)平行的光束，这样，经M2反射后到达接收屏幕的光斑又会出现多个。只有其中一个光斑是与来自M1的三个光斑中的一个相匹配的，调整这两个光斑重合才会发生干涉。这往往需要丰富的实际经验，才能很快判断出哪两个光斑才是相互匹配的。杂散光斑的存在不仅干扰了实验的正常调整，还影响了屏幕上条纹的对比度。因此，由于G1和G2的两个表面都存在着反射，形成了杂散光斑，从而影响了实验的顺利调整，需要想方设法消除；而补偿镜G2的存在又增加了设备结构的复杂程度。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种克避免产生杂散光斑的改进型迈克尔逊干涉仪。本专利技术的技术方案是一种改进型迈克尔逊干涉仪，包括分光器，其特征在于该分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜接和而成的分光棱镜，且在接和面上镀有一层半透半反膜。上述两片完全相同的等边直角棱镜粘和而成。上述分光器固定在一底座上，该底座固定在固定支架上。本专利技术的优点是1、本设计能够明显消除杂散光斑的产生。2、能快速进行实验调整，通常要两个小时完成的实验，现在只需30分钟即可完成。3、测量波长的结果准确。我们用此方法进行了波长的测定，经测量得到入射光波的波长λ＝634.8nm，绝对误差Δλ＝2nm，相对误差E＝0.3％。4、省去了补偿镜的使用，简化了实验装置的结构，降低了成本。附图说明图1为迈克尔逊干涉仪理想状态下的光路2为目前的迈克尔逊干涉仪的光路3为本技术的光路4为本技术分光棱镜的立体结构5为分光棱镜的底座示意6为固定支架示意图具体实施例方式一种改进型迈克尔逊干涉仪，其特征是替换现有的迈克尔逊干涉仪中的平行平面板G1和补偿板G2，并在此位置放置由两片完全相同的等边直角棱镜1、2粘和而成的分光棱镜BS作为分光器，且在粘和面上镀有一层半透半反膜3。该分光棱镜BS放置在一底座1上，该底座的中间有螺孔K4。在拆除平行平面板G1和补偿板G2的位置装有一固定支架2，该支架上有三个螺孔K1、K2、K3，其中K1和K2与原来固定G1、G2的螺孔位置相同，这是为了便于安装，中间的螺孔K3与底座中部的螺孔K4对齐，这样放置BS的底座就固定在固定支架上，从而就构成了改进型的迈克尔逊干涉仪。本技术的原理为分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜粘和而成的分光棱镜，且在粘和面上镀有一层半透半反膜。由于BS的四个面与入射到它们表面的光束都是垂直的，因此几乎全部透射，而反射光是很弱的，几乎观察不到。这样，当光束以45°入射到BS的半透半反膜面上时，其中一部分反射形成光束(1)到达M1，经M1反射后到达BS的半透半反膜上，再透射到达接收屏幕；另一半直接透射形成光束(2)到达M2，经M2反射后到达BS的半透半反膜上，再反射到接收屏幕。这样，在接收屏幕上只出现两个光斑。由于BS是由两个完全相同的等边直角棱镜粘和而成的，光束(1)和(2)两次经过BS的过程中产生的光程是相同的，因此，不需要在光路中增加其他的光程补偿元件。调整M1使之与M2′平行，也就是使这两个光斑重合，就达到了干涉条件，可以观察到所需的干涉条纹。权利要求1.一种改进型迈克尔逊干涉仪，包括分光器，其特征在于该分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜接和而成的分光棱镜，且在接和面上镀有一层半透半反膜。2.根据权利要求1所述的改进型迈克尔逊干涉仪，其特征在于上述两片完全相同的等边直角棱镜粘和而成。3.根据权利要求1所述的改进型迈克尔逊干涉仪，其特征在于上述分光器固定在一底座上，该底座固定在固定支架上。全文摘要一种改进型迈克尔逊干涉仪，包括分光器，其特征在于该分光器是由两片完全相同的等边直角棱镜接和而成的分光棱镜，且在接和面上镀有一层半透半反膜。本专利技术的优点是1.本设计能够明显消除杂散光斑的产生。2.能快速进行实验调整，通常要两个小时完成的实验，现在只需30分钟即可完成。3.测量波长的结果准确。我们用此方法进行了波长的测定，经测量得到入射光波的波长λ＝634.8nm，绝对误差Δλ＝2nm，相对误差E＝0.3％。4.省去了补偿镜的使用，简化了实验装置的结构，降低了成本。文档编号G01B9/02GK1635332SQ20031012201公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日专利技术者夏宁 申请人:夏宁 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏宁，
申请(专利权)人：夏宁，
类型：发明
国别省市：