CN204007871U - 静态固定反射镜干涉仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种静态固定反射镜干涉仪，干涉仪包括分束镜(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、柱面镜(5)和CCD(6)，所述第一反射镜(3)和第二反射镜(4)的镜面法线方向相互垂直，所述分束镜(2)设置在第一反射镜(3)和第二反射镜(4)的镜面法线的交叉点上，所述柱面镜(5)和CCD(6)分别设置在第一反射镜(3)和分束镜(2)连线的下方。本实用新型提供的静态固定反射镜干涉仪，对传统的迈克尔逊干涉仪进行了改进，在结构上更加简洁，结合算法可以更加快速准确地获得干涉条纹仲的频谱信息。

Description

静态固定反射镜干涉仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于光谱成像的仪器，尤其涉及一种静态固定反射镜干涉仪，属于光谱成像领域。

背景技术

傅里叶变换光谱技术，或简称为傅里叶光谱技术，可以追溯到1880年发明的迈克尔逊(Michelson)干涉仪；虽然该发明的初衷是用于真空中光速的测量，但是它具备了现代傅里叶变换光谱仪的基本结构。1891年迈克尔逊明确指出，在双光束干涉仪的接收面上，由光程差变化引起的干涉强度变化等于被测光谱的傅里叶变换，从而奠定了现代傅里叶变换光谱仪的理论基础。在随后发展历程中，尽管傅里叶光谱技术的很多优点被人们揭示出来，但是由于高分辨率傅里叶变换光谱反演过程所需要的计算量非常大，因此直到20世纪后半叶，傅里叶光谱技术才随着数字计算机技术的发展逐步占据光谱技术、尤其是红外光谱测量领域的重要地位。特别是在1965年，J.W.Cooley和J.W.Tukey发明了快速傅里叶变换(FFT)算法并且把它应用于干涉光谱仪上，从而使高分辨率傅里叶变换光谱反演所需要的计算时间大大缩短，也使得傅里叶变换光谱测量技术的广泛应用成为现实。

傅里叶光谱技术发展到今天，已经不仅仅停留在针对简单的点光源或面光源的光谱测量。为了满足各种应用场合的需要，具有成像、高灵敏度、快速、宽谱段、高稳定性等功能或特点的傅里叶光谱技术也得到发展。虽然傅里叶变换光谱仪FTS(Fourier Transform Spectrometers)早在20世纪60年代就逐步进入实用化，但傅里叶变换成像光谱仪FTIS(Fourier Transform ImagingSpectrometers)的概念直到20世纪90年代初才随着遥感成像光谱技术的发展而被提出，并得到大力发展。因此可以认为傅里叶光谱技术仍然是一门年轻的科学。成像光谱技术是70年代末首先在美国提出并发展起来的，它具有图像和光谱合一的特点，其信息的分析处理集中于在光谱维上进行图像信息的展开和定理分析。在遥感领域，各国都将干涉型成像光谱技术作为重点发展方向。

傅里叶变换成像光谱仪在很多文献中又被称作成像干涉仪(imaginginterferometer)。按扫描原理划分，目前的傅里叶变换成像光谱仪大致可以划分为时间调制型(Temporarily Modulated)和空间调制型(Spatially Modulated)两大类。其中时间调制型需要安装动镜，光程差的变化受到一定的限制。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，解决好现有技术的问题，弥补现有目前市场上现有产品的不足。

本实用新型提供了一种静态固定反射镜干涉仪，干涉仪包括分束镜、第一反射镜、第二反射镜、柱面镜和CCD，所述第一反射镜和第二反射镜的镜面法线方向相互垂直，所述分束镜设置在第一反射镜和第二反射镜的镜面法线的交叉点上，所述柱面镜和CCD分别设置在第一反射镜和分束镜连线的下方。

优选的，上述分束镜分别与第一反射镜和第二反射镜呈°角设置。

优选的，上述分束镜面向第一反射镜的一面贴设有增透膜。

优选的，上述分束镜面向第二反射镜的一面贴设有半反半透膜。

优选的，上述光源发出的光束朝向分束镜贴设有增透膜的一面。

本实用新型提供的静态固定反射镜干涉仪，对传统的迈克尔逊干涉仪进行了改进，在结构上更加简洁，结合算法可以更加快速准确地获得干涉条纹仲的频谱信息。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

附图标记：1-光源；2-分束镜；3-第一反射镜；4-第二反射镜；5-柱面镜；6-CCD；7-增透膜；8-半反半透膜。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型的静态固定反射镜干涉仪具体如图1所示，干涉仪包括分束镜(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、柱面镜(5)和CCD(6)，所述第一反射镜(3)和第二反射镜(4)的镜面法线方向相互垂直，所述分束镜(2)设置在第一反射镜(3)和第二反射镜(4)的镜面法线的交叉点上，所述柱面镜(5)和CCD(6)分别设置在第一反射镜(3)和分束镜(2)连线的下方。分束镜(2)分别与第一反射镜(3)和第二反射镜(4)呈45°角设置。分束镜(2)面向第一反射镜(3)的一面贴设有增透膜(7)。分束镜(2)面向第二反射镜(4)的一面贴设有半反半透膜(8)。光源(1)发出的光束朝向分束镜(2)贴设有增透膜(7)的一面。光束经过分束镜(2)后分别进行了折射和透射，其中折射后的光到达第一反射镜(3)再进过分束镜(2)透射后经过柱面镜(5)到达CCD(6)，经过分束镜(2)透射后的光到达第二反射镜(4)后经过反射，再经过分束镜(2)的折射后也经过柱面镜(5)到达CCD(6)。这样两束光形成了干涉。

本实用新型提供的干涉仪是在传统干涉***的基础上，将原有动镜变为倾斜一定角度的固定反射镜，如图中反射镜l所示。当光源1发出的光线入射***后，由分束镜分为两束光，一部分由第一反射镜3反射回柱面镜，这束光由于第一反射镜3存在一定的夹角而非原路返回，其会与光线经第二反射镜4反射的光线发生相干，形成干涉条纹。其他光线也以此类推，与其他光线发生干涉，最终在整个柱面镜上形成静态干涉条纹，再由柱面镜5汇聚到CCD6上，采集得到干涉条纹的灰度数据。CCD6采集的数据传人计算中，在软件中完成干涉条纹的滤波、去噪，再通过FFT算法将干涉条纹中的频谱信息提取出来，最终显示出其结果。

在实际情况中，干涉条纹通过引入修正因子，可将光源强度表示为：

I(x，υ)＝B(υ)cos(2πυx) (1)

对于理想的单色光其产生的干涉条纹如式(1)的光强分布.而对复色光而言，按叠加原理干涉条纹光强可表示为：

$I(x,\mathrm{\υ})=2H\left(\mathrm{\υ}\right){\∫}_0^{\∞}B\left(\mathrm{\υ}\right)\cos \left(2\mathrm{\π\υx}\right)\mathrm{d\υ}---\left(2\right)$

其中，υ为波数，H(υ)为一个常量因子，B(υ)为光源的功率谱。所以，干涉光强分布I(x)和光谱分布B(υ)是傅里叶变换关系，即：

$\left\{\begin{array}{c}I\left(x\right)={\∫}_0^{\∞}B\left(\mathrm{\υ}\right)e^{-2\mathrm{\π\υx}}\mathrm{d\υ}\\ B\left(\mathrm{\υ}\right)={\∫}_0^{\∞}I\left(x\right)e^{-i2\mathrm{\π\υx}}\mathrm{dx}\end{array}\right.---\left(3\right)$

本实用新型提供的静态固定反射镜干涉仪，对传统的迈克尔逊干涉仪进行了改进，在结构上更加简洁，结合算法可以更加快速准确地获得干涉条纹仲的频谱信息。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种静态固定反射镜干涉仪，其特征在于：所述干涉仪包括分束镜(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、柱面镜(5)和CCD(6)，所述第一反射镜(3)和第二反射镜(4)的镜面法线方向相互垂直，所述分束镜(2)设置在第一反射镜(3)和第二反射镜(4)的镜面法线的交叉点上，所述柱面镜(5)和CCD(6)分别设置在第一反射镜(3)和分束镜(2)连线的下方。

2.根据权利要求1所述的静态固定反射镜干涉仪，其特征在于：所述分束镜(2)分别与第一反射镜(3)和第二反射镜(4)呈45°角设置。

3.根据权利要求2所述的静态固定反射镜干涉仪，其特征在于：所述分束镜(2)面向第一反射镜(3)的一面贴设有增透膜(7)。

4.根据权利要求2所述的静态固定反射镜干涉仪，其特征在于：所述分束镜(2)面向第二反射镜(4)的一面贴设有半反半透膜(8)。

5.根据权利要求1-4之一所述的静态固定反射镜干涉仪，其特征在于：所述光源(1)发出的光束朝向分束镜(2)贴设有增透膜(7)的一面。