[发明专利]一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置

说明书

本发明涉及一种快速调整法布里‑珀罗干涉仪的方法及装置，属于光学技术领域。在组成平凹腔法布里‑珀罗干涉仪的平面反射镜边缘加工一部分未镀反射膜区域，以解决因为法布里‑珀罗腔透射率低所造成的调整过程中反射光斑和干涉条纹不易观察的问题，通过引入一块过渡参考镜，使其分别与凹面反射镜和平面反射镜相对准，实现了平凹腔法布里‑珀罗干涉仪两块反射镜的对准调整。本发明装置由激光器、聚光镜、光阑、准直镜、分光镜、透镜、观察屏、平面反射镜、过渡参考镜和凹面反射镜组成，本发明方法能够提高平凹腔法布里‑珀罗干涉仪的调整精度和调整速度，在应用法布里‑珀罗干涉仪的精密测量系统装调中有实用价值。

技术领域

本发明涉及一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，具体涉及一种快速调整平凹腔法布里-珀罗干涉仪的方法及装置，属于光学技术领域。

背景技术

法布里-珀罗干涉仪采用多光束干涉原理，由于其在测量分辨力方面较双光束干涉仪具有显著优势，在纳米级准确度微位移测量技术研究中倍受重视。用于微位移测量的法布里-珀罗干涉仪包括由两块平面反射镜组成的平平腔干涉仪和由一块平面反射镜与一块凹面反射镜组成的平凹腔干涉仪等形式。采用法布里-珀罗干涉仪测量微位移的基本原理是将可调激光器的频率锁定在法布里-珀罗腔的谐振峰上，通过测量激光频率随法布里-珀罗腔长度的变化，从而确定法布里-珀罗干涉仪中测量镜的位移。这种测量方法的准确度与法布里-珀罗干涉仪输出信号的精细度直接相关。根据多光束干涉原理，要获得高精细度的干涉信号，除组成法布里-珀罗腔的两块反射镜要具有很高的反射率外，两反射镜的平行性或对准精度也十分重要。

常用的平腔法布里-珀罗干涉仪的调整方法是用低压汞灯或激光束垂直照射法布里-珀罗腔，逆着光的方向观察灯丝或激光束被两块反射镜所成的一系列像，首先调节反射镜使像重合在一起，然后继续调节反射镜，直到出现清晰的干涉条纹，而且条纹中心不随观察者眼睛的移动而发生变化。这种调整两反射镜平行性的方法并不适用于平凹腔法布里-珀罗干涉仪，将凹面反射镜与平面反射镜对正的调整过程要复杂一些，目前尚缺少简单而精确的调节方法。一般情况下，可以用激光照射在平凹腔上，然后观察两反射镜的反射光斑，通过调整反射镜使两个光斑对准，来实现两块反射镜的对准。然而，在法布里-珀罗干涉仪调整过程中，面临的一个普遍问题就是法布里-珀罗腔的透射率太低。由于法布里-珀罗干涉仪反射镜的反射率高达99％以上，在通常的激光干涉测量系统所用的光源强度下，透过反射镜的光强度很小，导致光斑和干涉条纹不易观察，因此，直接用上述方法对法布里-珀罗干涉仪进行调整十分困难。本发明提出一种快速、精确的平凹腔法布里-珀罗干涉仪调整方法，对促进法布里-珀罗干涉仪在高准确度微位移测量中的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决平凹腔法布里-珀罗干涉仪两块反射镜的难对准的问题，提供了一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法及装置。由于在平面反射镜的边缘加工一部分未镀反射膜区域，并且引入一块环形平面反射镜作为过渡参考镜，避免了透过法布里-珀罗腔的反射光斑和干涉条纹不易观察的问题，能够快速实现平面反射镜与凹面反射镜的对准。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的方法，为了解决因为法布里-珀罗腔透射率低所造成的调整过程中反射光斑和干涉条纹不易观察的问题，在组成法布里-珀罗腔的平面反射镜的边缘加工一部分未镀反射膜区域，便于观察后面反射镜所反射的光斑和由两反射镜的反射光所形成的干涉条纹；为了实现凹面反射镜与平面反射镜的对准，引入一块过渡参考镜，在调整平凹腔法布里-珀罗干涉仪时，首先调整过渡参考镜，使其与凹面反射镜对准，然后调整平面反射镜，使其与过渡参考镜对准，从而实现平面反射镜与凹面反射镜的对准；在调整过程中，采用一束扩大的平行激光束照射法布里-珀罗腔。

一种快速调整法布里-珀罗干涉仪的装置，包括：激光器、聚光镜、光阑、准直镜、分光镜、透镜、观察屏、平面反射镜、过渡参考镜和凹面反射镜。