Многолучевой интерферометр Советский патент 1990 года по МПК G01B9/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке спектральных приборов типа спектрографа с высоким спектральным разрешением.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения пространственного спектрального разложения излучения.

На чертеже приведена схема многолучевого интерферометра.

Многолучевой интерферометр содержит два светоделительных элемента, каждый из которых выполнен в виде вогнутого сферического полупрозрачного зеркала. Центр Ci кривизны зеркала 1 лежит на поверхности другого зеркала, выполненного рассеченным на два, зеркала 2 и 3, оба зеркала 2 и 3 взаимно развернуты таким образом, что центры С2 и Сз их кривизны не совпадают и лежат на поверхности зеркала

Интерферометр работает следующим образом.

Луч Л, падающий на зеркало 1 интерферометра, распространяется по прямой АВ и частично проходит сквозь зеркало 2 в виде луча n. Отраженная от зеркала 2 часть излучения распространяется по линии BDFGB. Этот путь замкнут, поскольку каждое из зеркал 1-3 отражает падающий на него луч таким образом, что пересечения падающего и отраженного лучей с противоположным свето,делительным элементом симметричны относительно центра кривизны отражающего зеркала. После прохождения пути BDFGB излучение вновь частично проходит сквозь зеркало 2 в виде луча Л2. Процесс обхода излучением зеркал интерферометра повторяется многократно, причем при последующих обходах точка, соответствующая точке G, каждый раз смещается на зеркале 1 на величину 2 Л, где А- расстояние между центрами кривизны Са и Сз зеркал 2 и 3. Таким образом, полное число N лучей, интерферирующих в точке В, ограничено величиной

N,(,)

где D - поперечный разрез зеркала 1.

Разность хода S интерферирующих лучей Л1, Ла, а также последующих лучей, попадающих в точку В, равна с точностью до сферических аберраций

S 4/3 + 2 А Р/р,(2)

где/э-радиус кривизны зеркал;

Р - расстояние от точки В до оси интерферометра, т.е. расстояние ВСь

В выражении (2) первый член суммы соответствует разности хода в интерферометре со сферическими зеркалами. Это член не зависит от направления и положения пада- ющего на интерферометр луча. Второй член суммы зависит от параметра Р, который определяет точку пересечения падающего на интерферометр луча с зеркалом 2. Выделяемая интерферометром длина волны Аопределяется согласно (2) условием

МЯ 4р + .(3)

1аким образом, выделяемая интерферометром длина волны зависит от параметра Р. характеризующего направление и

положение падающего излучения, и при освещении интерферометра излучением с широким угловым распределением происходит пространственное спектральное разложение падающего излучения. При этом на поверхности зеркала 2 формируется развертка спектра излучения.

Разрешающая сила R, получаемая при пространственном спектральном разложении излучения с помощью интерферометра,

определяется выражением

R NM,(4)

где N - число интерферирующих лучей, ограниченное поперечным размером светоделительных элементов;

М - порядок интерференции.

Считая, что получаемьт спектр охватывает один порядок интерференции, найдем величину М через значение Я Яо , отвечающее Р 0;

М 4/9/Ао(5)

где АО - длина волны излучения, выделяемая интерферометром в осевом направлении.

При значении Р D/2 порядок интерференции изменяется по сравнению с Р О на единицу. Отсюда и из (3) вытекает, что А Яр/D.

Соответственно, ограниченное поперечными размерами светоделительных элементов значение N равно

N

D

(6)

Окончательно из (4)-(6) получим значеQ ние разрешающей силы Р -2 Р

А|

(7)

Кроме того, следует учитывать ограничение размера D светоделительного эле- 5 мента, связанное с требованием малости сферических аберраций. Считая., что аберрации не должны создавать при одном обходе зеркал интерферометра дополнительную

разность хода, большую длины волны излучения, получим

D 16ylop (8)

Таким образом, предлагаемый интерферометр позволяет получить пространственное спектральное разложение с разрешающей силой, определяемой по (7), при выполнении условия (8).

Формулаизобретения Многолучевой интерферометр, содержащий два светоделительных элемента, которые выполнены в виде вогнутых сферических полупрозрачных зеркал, уста10 новленных одно относительно другого таким образом, что центр кривизны каждого зеркала лежит на поверхности противоположного зеркала, отличающийся тем. что, с целью расширения функциональных

15 возможностей за счет обеспечения пространственного спектрального разложения излучения, одно из зеркал выполнено рассеченным плоскостью, проходящей через ось интерферометра, на две равные части и обе 20 части зеркала взаимно развернуты таким образом, что центры их кривизны не совпадают.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке спектральных приборов типа спектрографа с высоким спектральным разрешением. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения пространственного спектрального разложения излучения. Это достигается путем выполнения одного из сферических зеркал многолучевого интерферометра рассеченным на две части, которые развернуты одна относительно другой таким образом, что центры их кривизны не совпадают на поверхности цельного зеркала. Луч Л, падающий на зеркало 1, распространяется по прямой AB и частично проходит сквозь зеркало 2 в виде луча Л₁. Отраженная от зеркала 2 часть излучения распространяется по линии BDFGB. Затем излучение вновь частично проходит сквозь зеркало 2 в виде Л₂. Процесс обхода излучением зеркал интерферометра повторяется многократно. При освещении интерферометра излучением с широким угловым распределением происходит пространственное спектральное разложение падающего излучения. При этом на поверхности зеркала 2 формируется развертка спектра излучения. 1 ил.