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一种激光干涉仪光程差定位方法及系统技术方案

技术编号:8654867 阅读:290 留言:0更新日期:2013-05-01 22:27
本发明专利技术公开了一种结构简单、紧凑的光路折叠激光干涉仪系统,用于傅里叶变换光谱仪动镜、定镜两路光程差精确定位。通过采用空间上布局紧凑的角锥回射器和反射镜组合,激光干涉仪的动臂光路被折叠4次,干涉仪产生的干涉图样周期缩短4倍。通过过零点检测电路的光电转换,可产生小于100纳米的等光程差间隔脉冲信号,用于触发傅里叶变换光谱仪的探测器对待测信号干涉图样的采样。本发明专利技术提出的激光干涉仪系统不仅可以将傅里叶变换光谱仪的工作光谱范围向短波段拓展至近紫外(~350纳米),还同时保持了傅里叶变换光谱仪的高测量精度(Connes)优点。据此实现的紫外-可见光傅里叶变换光谱仪可在化学、生物、医药、材料、光学等诸多领域得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种激光干涉仪光程差定位方法及系统
技术介绍
相比于色散型分光光谱仪,傅里叶变换光谱仪在长波红外波段具有如下明显的固有光学特性优点:1多通道(Multiplex) ;2高光通量(Throughput) ;3高光谱测量精度(Connes) ;4宽测量波段;5高/可调谐光谱分辨率;6全波段分辨率一致。因此,傅里叶变换光谱仪被广泛的应用在红外吸收谱的测量中,且被更广泛的称作傅里叶红外光谱仪。傅里叶红外光谱仪可以对样品进行定性和定量分析,具有信噪比高、重现性好和扫描速度快等特点,被广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。若不考虑吸收谱的测量,更为广义的傅里叶变换光谱仪主要由光源、光阑、干涉仪(分束器、动镜、定镜)、探测器以及各种反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。其基本结构及原理如附图说明图1所示。待测光源发出的入射光经准直后被干涉仪的分束器(半透半反镜)分为两束,一束经透射到达动镜,另一束经反射到达定镜;两束光分别经定镜和动镜反射后再回到分束器。动镜以一恒定速度在零光程差附近作连续直线往复运动,因而经分束器分束后的两束光形成光程差,产生干涉。干涉光在分束器会合后到达探测器,探测器完成光电信号转换,产生连续的干涉图样电信号。傅里叶光谱仪的主控计算机所配备的模数转换卡对连续干涉图样进行采样,得到离散的数字干涉图样。然后通过计算机对离散干涉信号进行快速离散傅里叶变换处理,最终得到光源发出光信号的光谱。若对连续干涉图样的采样可以精确地以等光程差间隔的方式进行,则所实现的傅里叶光谱测量具有光谱测量精度极高(Connes)的优点。这在商品化的傅里叶红外光谱仪当中通常是通过采用一个632.8纳米`波长氦氖激光器驱动的干涉仪实现的。其原理如图2所示。傅里叶红外光谱仪的光谱测量主干涉仪和光程差定位辅助干涉仪的动镜共享同一个驱动平移台。因为两个干涉仪处于空间上高度局域化的环境中,因此当两个动镜同时扫描时会产生几乎完全关联的光程差变化。由于辅助干涉仪的驱动激光采用了波长稳定性和准确度极佳的632.8纳米氦氖激光,当扫描时,辅助干涉仪的干涉信号可以写为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光干涉仪光程差定位方法,其特征是,来自激光器的准直光束射向立方体分束器,被立方体分束器反射的反射光射向定镜,经过定镜垂直反射后回到所述立方体分束器;所述准直光束透过立方体分束器的部分光束射向运动的大角锥回射器后被回射向固定不动的小角锥回射器;被小角锥回射器回射后再次射向运动大角锥回射器;然后再次被大角锥回射器回射向固定平面反射镜;最后被固定不动的平面反射镜反射沿入射光路原路返回;所述被平面反射镜反射沿入射光路原路返回的透射光束和被定镜垂直反射的反射光束在所述立方体分束器会合并发生干涉,干涉光信号通过光电二极管探测并完成光电转换;其中,所述大角锥回射器沿入射光平行方向做直线往复扫描运动。

【技术特征摘要】
1.一种激光干涉仪光程差定位方法,其特征是,来自激光器的准直光束射向立方体分束器,被立方体分束器反射的反射光射向定镜,经过定镜垂直反射后回到所述立方体分束器;所述准直光束透过立方体分束器的部分光束射向运动的大角锥回射器后被回射向固定不动的小角锥回射器;被小角锥回射器回射后再次射向运动大角锥回射器;然后再次被大角锥回射器回射向固定平面反射镜;最后被固定不动的平面反射镜反射沿入射光路原路返回;所述被平面反射镜反射沿入射光路原路返回的透射光束和被定镜垂直反射的反射光束在所述立方体分束器会合并发生干涉,干涉光信号通过光电二极管探测并完成光电转换;其中,所述大角锥回射器沿入射光平行方向做直线往复扫描运动。2.根据权利要求1所述的激光干涉仪光程差定位方法,其特征是,从垂直于所述大角锥回射器口径面上看进去,圆形口径被对称分成了大小相等的六个扇形区域,旋转调整角锥回射器,使得入射光、出射光均处于所述六个扇形区域中的对称的一对扇形区域内。3.根据权利要求1或2所述的激光干涉仪光程差定位方法,其特征是,所述小角锥回射器和/或大角锥回射器为实心玻璃角锥回射器,所述实心玻璃角锥回射器的正入射面加镀增透膜。4.根据权利要求3所述的激光干涉仪光程差定位方法,其特征是,所述小角锥回射器和大角锥回射器的正入射面与光轴垂直面之间的夹角Θ P 92为1-2度。5.根据权利要求1或2所述的激光干涉仪光程差定位方法,其特征是,所述大角锥回射器和小角锥回射器为空心角锥回射器。6.一种实现...

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

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