Широкопольный сканирующий интерферометр Советский патент 1982 года по МПК G01J3/26 

(54) ШИРОКОПОЛЬНЫЙ СКАНИРУЮЩИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

Изобретение относится к технической физике, а именно к интерференционным спектральны.м приборам, и может быть использовано в качестве основы для Фурьеспектро.метра, предназначенного для исследования широкого класса спектров слабых источников в видимой и инфракрасной областях. Известен широкополосный сканирующий интерферометр, содержащий светоделитель, концевые зеркала и компенсирующий элемент. При этом последний выполнен в виде пары клиньев, ориентированных в противоположные стороны. Один из клиньев является подвижнымЩ, Однако необходимость синхронного смеП1,ения в процессе сканирования двух элементов схемы - компенсирующего клина и концевого зеркала - в различных направлениях и с разными линейными скоростями слчцественно затрудняет практическую реализацию широкопольных сканирующих интерферометров, построенных на схемах такого рода. Наиболее близким к предлагаемому те.хническим решением является щирокопольный сканирующий интерферометр, содержащии светоделитель, оптически связанные с ним зеркала и подвижный компенсирующий элемент. В нем компенсирующий элемент выполнен в виде подвижного клина, задняя грань которого одновременно является концевым зеркалом интерферометра 2. Недостатком этого интерферометра является малая величина разрешающей способности и сложность конструкции. Малая величина разрешающей способности связана с тем, что перемещение клина на значительное расстояние вносит лишь небольшую разность хода между интерферирующими пучками. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности интерферометра при одновременном упрощении его конструкции. Указанная цель достигается тем, что в щирокопольном сканирующем интерферометре, содержащем светоделитель, оптически связанные с ним зеркала и подвижный компенсирующий элемент, подвижный компенсирующий элемент выполнен в виде пары одинаковых клиньев с одной отражающей гранью, ориентированных вершинами в противоположные стороны и оклеенных друг с другом по плоскости отражающих граней, установлен между зеркалами и оптически связан с Ними.

На чертеже представлена оптическая схема широкопольного сканирующего интерферометра.

Все оптические элементы лежат в одной плоскости. На входе интерференционного устройства расположен светоделитель 1, состоящий из двух плоскопараллельных пластин равной толщины. На одной из двух внутренних плоскостей нанесено светоделительное покрытие. Плоскопараллельная пластина без покрытия служит для компенсации длины хода в стекле пучков лучей верхнего канала. Плоские зеркала 2-4 удалены от светоделителя таким образом, что длина хода пучков в воздухе от светоделителя до клиньев 5 и 6 одинакова для обоих каналов.

Между зеркалами 3 и 4 установлена пара одинаковых клиньев, ориентированных верщинами в противоположные стороны. Внутренние, обращенные друг к другу грани клиньев алюмиНированы, а затем склеены таким образом, что главные сечения клиньев параллельны.

Интерферометр работает сл(;дующим образом.

Параллельный пучок лучей разделяется светоделителем Г на два. Отразивщийся от светоделителя пучок отражается затем от зеркал 2 и 3 и падает на клин, задняя алюминированная грань А А которого перпендикулярна преломленному в клине световому пучку, поэтому, отразившись от грани АА, пучок возвращается к светоделителю в автоколлимации.

Второй пучок, прощедщий светоделитель I насквозь, отразивщись от зеркала 4 и задней грани клина 6, интерферирует с первым пучком в направлении выхода интерферометра.

В начальный момент времени длина хода лучей в воздухе и стекле для обоих плеч одинакова и разность хода равна Нулю. При смещении пары клиньев в направлении, показанном на фиг. 1 стрелкой, вносится разность хода между интерферирующими лучами за счет увеличения длины пути в воздухе во втором (верхне.м на фиг. 1) пучке при одновременном уменьщении длины первого (нижнего) плеча. При этом в верхнем плече увеличивается и толщина слоя стекла, проходимого лучами. В нижнем плече она соответственно уменьшается таким образом, что состояние компенсации изменений разности хода по полю

для Наклонных пучков лучей непрерывно поддерживается в процессе сканирования, так как мнимые изображения плоскости АА в обоих плечах совпадают между собой при любом значении разности хода.

Поскольку в данном устройстве оба концевых отражателя участвуют в сканировании по разности хода, то реализуемая разрешающая способность в два раза больще при одном и том же смещении подвижного элемента, чем в известном интерферометре.

Кроме того, ощибки направляющих механизма сканирования, вызывающие заклоны общей для двух плеч зеркальной грани АА , полностью компенсируются, поскольку одинаково сказываются на ориентации интерферирующих волновых фронтов.

Таким образом, в двухлучевом щирокопольном сканирующем интерферометре удваивается величина разрещающей способности при заданном перемещении механизма сканирования, а ощибки последнего не влияют на контраст интерференционной картины На выходе сканирующего интерферометра и, следовательно, не уменьшают величину сигнала.

Это позволяет построить на основе предлагаемого интерферометра бортовой сверхсветосильный Фурье-спектрометр, обладающий полем зрения в 20-40° при разрещающей способности порядка в видимой, ближней и средней ИК-областях.

Формула изобретения

Широкопольный сканирующий интерферометр, содержащий светоделитель, оптически связанные с ним зеркала и подвижный компенсирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности при одновременном упрощении конструкции, подвижный компенсирующий элемент установлен между зеркалами, оптически связан с ними и выполнен .в виде пары одинаковых клиньев с одной отражающей гранью, ориентированных верщинами в противоположные стороны и соединенных друг с другом по плоскости отражающих граней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Ring J. at all. А field compensated Michelson spectrometers - «Appl.Opt;, v. 1 i ,№ 3, 1972, p. 507.