Сканирующий интерферометр Маха-Цандера Советский патент 1992 года по МПК G01J3/45 

Изобретение относится к оптико-интерференционным спектральным приборам и может быть использовано в качестве основы для Фурье-спектрометра в видимой и инфракрасной областях спектра.

Известен интерферометр, содержащий светоделитель, оптически связанный со светоделителем отражатель и два концевых уголковых отражателя, прикрепленных к единой жесткой опоре, сканирование оптической разности хода в котором производится качанием единой опоры.

Однако в таком интерферометре длины двух плечей различны и его невозможно применять в Фурье-спектроскопии.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является сканирующий интерферометр типа Маха-Цендера, содержащий два светоделителя, оптически связанные с ними два отражателя и две призмы. Недостатком такого интерферометра является громоздкость узла сканирования.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение вибростойкости интерферометра.

Поставленная цель достигается тем, что в сканирующем интерферометре типа Маха- Цендера, содержащем оптически связанные два светоделителя, два отражателя и два дополнительных отражателя таким образом, что образуется два оптически связанных блоков, каждый из которых содержит светоделитель и два отражателя, причем каждый из блоков совмещен с узлом сканирования и установлен с возможностью независимого поворота относительно осей, перпендикулярных; плоскости, образованной пересечением оптических осей интерферометра. Сущность изобретения состоит в том, что поворот с вето делительного блока, из которого образуются два уголковых отражателя, дает возможность

(Л

С

VJ

Ю СО

N

сл ю

сканирования интерферограммы с повышенной вибростойкостью.

На фиг. 1 и 2 представлено два варианта оптической схемы предлагаемого устройства - сканирующего интерферометра типа Маха-Цендера.

Все оптические детали лежат в одной плоскости. Интерферометр состоит из двух идентичных блоков - А и Б. Блок А состоит из светоделителя 1 и оптически с ним связанных двух отражателей 2 и 3 таким образом, что образуется два уголковых отражателя 1-2 и 2-3. Блок Б состоит из светоделителя 4 и двух отражателей 5 и 6 и идентичен блоку А. Отражатель 3 расположен таким образом, что лучи обоих плеч интерферометра падают параллельно на блок Б. Блок Б установлен таким образом, что длины ходов пучков в обоих плечах интерферометра одинаковы.

Интерферометр работает следующим образом.

Пучок лучей падает на отражатель 2 (или светоделитель 1) и разделяется светоделителем 1 на два, Отразившийся от светоделителя 1 пучок отражается от отражателя 3 и падает на светоделитель 4. Второй пучок, пройдя светоделитель 1 насквозь, отражается от отражателя 5 и соединяется с первым пучком на светоделителе 4.

В начальный момент времени блоки А и Б установлены таким образом, что длины ходов лучей для обоих плеч одинаковы и разность хода интерферометра равна нулю. При повороте блока А вокруг оси, перпендикулярной плоскости, образованной пересечением оптических осей интерферометра, т.е. перпендикулярной к плоскости чертежа, вносится разность хода между интерферирующими лучами за счет изменения оптического пути между двумя плечами. На чертеже приведен один из возможных вариантов расположения оси поворота 0. При повороте блока А вокруг оси 0 по часовой стрелке длина пути в верхнем плече (1-3-4) уменьшается быстрее, чем длина пути в нижнем плече (1-5-4). Благодаря этому, появляется разность хода между плечами. Аналогичным образом увеличивается длина пути плечей при повороте блока А против часовой стрелки. При нахождении оси поворота, например, в центре светоделителя 1 поворот блока А вокруг этой оси увеличивает или уменьшает длину пути только верхнего плеча интерферометра при одновременном постоянстве длины пути нижнего плеча. Все сказанное в полной мере действует также относительно поворота блока Б. Сканирование интерферограммы может осуществляться при повороте блока

А вокруг оси, перпендикулярной плоскости, образованной пересечением оптических осей интерферометра, или при повороте блока Б вокруг названной оси или же при

одновременном повороте двух блоков А и Б. блок А содержит в себе два уголковых отражателя - первый из которых образуется отражателем 2 и полупрозрачным зеркалом 1, а второй - отражателями 2 и 3. Аналогично

образуются два уголковых отражателя в блоке Б - 4-5 и 5-6. Как известно из геометрической оптики, уголковый отражатель отклоняет падающий на него луч на постоянную величину, не зависящую от угла

падения луча на отражатель. Угол отклонения луча зависит только от угла между зеркалами уголкового отражателя. Таким образом, входящие в интерферометр пучки остаются параллельными относительно

друг друга при любом повороте блока А, блока Б или обоих блоков Аи Б вокруг осей, перпендикулярных к плоскости чертежа. Выходящее из интерферометра излучение в пространстве не смещается.

Для сканирования интерферограммы

блок А осуществляет качание вокруг оси поворота. За один цикл качания производится сканирование интерферограммы в обе стороны от нулевой разности хода. Разность хода интерферометра при повороте блока А

вокруг оси поворота 0 определяется расстоянием между светоделителем 1 и отражателем 3 (по оптической оси,) углом поворота светоделительного блока и выражается формулой

х Ltg2 a,

где х - разность хода;

L- расстояние между светоделителем 1 и отражателем 3;

а- угол поворота блока.

Сканирование интерферограммы осуществляется только поворотом светоделительного блока вокруг оси, перпендикулярной к плоскости чертежа. Перемещения блока по всем другим направлениям - параллельно собственному первоначальному положению вверх и вниз, влево или вправо - не изменяют отношения между длинами хода двух плечей и не приводят к сканированию интерферограммы.

Это обстоятельство обеспечивает повышенную вибростойкость интерферометра.

Данное техническое решение позволяет использовать сканирующий интерферометр типа Маха-Цендера в условиях

повышенной вибрации. Предлагаемый интерферометр может также служить основой для серийных малогабаритных Фурье-спектрометров.

Формула изобретения Сканирующий интерферометр Маха- Цандера, содержащий оптически связанные два светоделителя, два отражателя и узел сканирования, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения вибростойкости, в интеферометр введены два дополнительных отражателя

1723459б

интерферометр выполнен из двух оптически связанных блоков, каждый из которых содержит светоделитель и два отражателя, причем каждый из блоков совмещен с узлом сканирования и установлен с возможностью независимого поворота относительно осей, перпендикулярных плоскости, образованной пересечением оптических осей интерферометра.

Использование: в качестве основы для Фурье - спектрометра, работающего в видимой и И К областях спектра. Сущность изобретения: сканирующий интерферометр содержит два узла сканирования, в каждый из которых входят светоделитель и два отражателя. Каждый узел сканирования выполнен в виде призмы с двумя отражающими гранями и одной с вето делитель ной. 2 ил.