[发明专利]单探测器的红外干涉检测装置及其设计方法

说明书

本发明公开了一种单探测器的红外干涉检测装置及其设计方法，可用于红外光学系统的干涉检测。所述检测装置实现了采用一个红外探测器形成对点光路和干涉成像光路的红外干涉光路形式，解决了传统的双探测器干涉仪结构形式成本昂贵的问题，减少了探测器数量，降低造价成本；挡板的引入使得光路可以实现对点成像光路和干涉成像光路两种模式间简单又快速地切换，解决了现有的单探测器干涉仪结构因机械件位移导致的切换光路模式具有延迟性、机械结构较为复杂和重复定位精度不够高的问题。

技术领域

本发明涉及干涉成像领域，具体涉及一种单探测器的红外干涉检测装置及其设计方法。

背景技术

目前，红外光学系统在各个方面应用广泛，因此红外光学元件的光学检测变得非常迫切与重要。目前国内外均已发展多种红外干涉仪器，当前的红外干涉仪系统多采用两个探测器分别用来接收对点光路和干涉成像光路。但是目前国内探测器大多为可见光波段，红外波段的探测器大多只能从国外进口，国内研究与生产的厂家非常少，这造成了红外探测器造价昂贵的问题，造价成本较高；同时容易被外国垄断技术。

中国专利《具有对点、测试双探测器的红外干涉检测装置》(ZL201110029807.4)采用双探测器分别接受对点光路和干涉成像光路的方式，虽然能实现红外系统的检测，但是探测器成本太高。在“An infrared interferometer with a broadband wavelengthchannel”一文中，利用双三角光路设计的方法实现了一个探测器构成干涉成像和对准光路，该方法通过位移一块反射镜实现光路模式的切换。但是这种方法需要依靠机械件通过较为复杂的位移实现，因此存在光路模式的切换存在延迟性和机械结构较为复杂的问题；同时对光路的调校要求比较高，也不能保证每次位移都能形成较好的成像质量，重复定位精度较差。

发明内容

本发明提出了一种单探测器的红外干涉检测装置及其设计方法，通过反射镜、分光镜进行光路折叠，引入挡板切换对点成像和干涉成像两种模式，解决了传统的利用两个探测器分别接收对点光路和干涉成像光路的问题造成的成本过高的问题，现使用一个探测器即可形成对点光路和干涉成像光路，降低了造价成本，并且可以快速方便地切换光路模式，解决了光路模式切换具有延迟性和重复定位精度差的问题，实现了对红外波像差的检测。

实现本发明的技术解决方案为：一种单探测器的红外干涉检测装置，包括准直光路、对点成像光路和干涉成像光路，还包括第二45°分光镜和挡板，通过反射镜、分光镜进行光路折叠，引入挡板切换对点成像和干涉成像两种模式，实现通过一个探测器形成对点成像光路和干涉成像光路。

所述准直光路包括激光器，以及沿激光器输出方向依次设置的第一45°分光镜、准直镜、标准镜和待测镜；激光器发出激光光束，进第一45°分光镜反射后，依次入射至准直镜、标准镜，在标准镜的后表面反射形成参考光束，透过标准镜的光束经过待测镜反射形成测试光束；标准镜和待测镜形成干涉腔；沿着测试光束传播方向，测试光束依次经标准镜、准直镜、第一45°分光镜和第二45°分光镜，光束在经过第二45°分光镜后分为透射光与反射光；透射光进入对点成像光路，反射光进入干涉成像测试光路系统。

干涉成像光路包括沿测试光束的反射光传播方向依次设置的针孔、第三45°分光镜、成像镜组、第三45°反射镜和红外探测器，进入干涉成像测试光路系统的反射光经针孔汇聚后，再经第三45°反射镜反射进入成像镜组，经成像镜组准直后形成为平行光，经第三45°反射镜反射被探测器接收。

对点成像光路包括沿测试光束的透射光传播方向依次设置的毛玻璃、对点镜、第一反射镜、第二反射镜，其中挡板设置在第一反射镜和第二反射镜之间，在挡板未遮挡第二反射镜时，测试光束的透射光依次经过毛玻璃、对点镜、第一反射镜、第二反射镜，经第二反射镜反射入干涉成像系统的第三45°分光镜，对点成像光路用于辅助粗调整标准镜和待测镜的位姿，使得所述红外干涉检测装置能够在干涉成像光路模式下精确调整标准镜和待测镜的位姿，继而在红外探测器上获取干涉图。

一种单探测器的红外干涉检测装置的设计方法，步骤如下：