[发明专利]一种基于反射式闪耀光栅的简化双体Sagnac干涉元件

说明书

本发明公开了一种基于反射式闪耀光栅的简化双体Sagnac干涉元件，其特征是两级结构相同的反射式Sagnac干涉单元按相互垂直的方式布局，并以半波片相连，前一级反射式Sagnac干涉单元的输出经过半波片改变偏振方向后作为后一级反射式Sagnac干涉单元的输入，后一级反射式Sagnac干涉单元的输出经偏振片极化和成像透镜系统后在干涉成像面上形成干涉。本发明可以实现宽光谱偏振干涉，能满足白光偏振干涉仪的要求，其体积小、重量轻，尤其适于应用在遥感设备中。

技术领域

本发明涉及一种基于反射式闪耀光栅的简化双体Sagnac干涉元件。

背景技术

干涉仪是根据光的干涉原理制成的一种仪器。来自同一个光源的不同光束，各自经过不同的光程，然后再经过合并，可显出干涉条纹。在光谱学中、微生物学、分析化学、物理学、遥感科学、医学、军事科学、精密机械、精密测量与精密控制等方向有着重要作用。干涉仪光路中大多采用反射、折射、衍射来实现光的分离、偏折和汇聚。

由于干涉仪测量的依据是干涉条纹，干涉条纹的可见度对干涉仪非常重要；传统干涉仪中，影响干涉条纹的可见度的主要因素是相干光束的振幅比、光源的大小和光源的非单色性。相干光束的振幅比越大，可见度越低，设计干涉系统时应尽量使相干光束的振幅比为1，即相干光束的振幅相等；由于实际光源都有一定的大小，光源的大小会影响干涉仪的空间相干性，所以设计干涉仪时应将光源限定在一定大小范围内；光源的非单色性会影响干涉仪的时间相干性，相干光的单色性与频谱宽度是一个概念，单色性好即频谱宽度窄，频谱宽度越窄，干涉条纹可见度越高。

由于实际应用的需要，比如遥感应用中，需要一种以白光，即波长为380-760nm的可见光为光源的干涉仪，绝大部分白光最初光源来自太阳，所以光源的振幅比、大小、非单色性都是非常数，因此，设计白光干涉仪必须尽量使振幅比为1，光源较小，缩紧频谱宽度，但同时，光源大小会影响遥感等设备的成像质量和范围，频谱宽度必须满足可见光范围，能在满足非限定白光光源情况下使用的干涉结构必须满足三个要求：一是干涉仪中光束频率必须相同；二是干涉仪中光束相位差必须与波长成一个定比；三是干涉仪中光束的振动方向必须相同或相反。由于遥感设备一般要求适用于星载、机载或者车载，并且由于目标光源的限制，遥感设备对元件体积、重量、通光效率等都有较高的要求；体积越小、越轻、通光效率越高越适合。迄今为满足相关要求的技术方案未有公开报导。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于反射式闪耀光栅的简化双体Sagnac干涉元件，以期满足白光偏振干涉仪的要求，采用尽量少的光学元件以减小产品的体积和重量，保证通光效率，从而适合应该在遥感设备中。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于反射式闪耀光栅的简化双体Sagnac干涉元件的结构特点是：设置所述干涉元件的结构形式为：

两级结构相同的反射式Sagnac干涉单元按相互垂直的方式布局，并以半波片相连，所述两级结构相同的反射式Sagnac干涉单元分别是一级干涉单元和二级干涉单元；

所述一级干涉单元是由第一反射式闪耀光栅、第二反射式闪耀光栅和第一偏振分光镜构成的竖直平面中的干涉单元；

所述二级干涉单元是由第三反射式闪耀光栅、第四反射式闪耀光栅和第二偏振分光镜构成的水平面中的干涉单元；

平行的入射光束A通过第一偏振分光镜进入一级干涉单元，一级干涉单元在所述第一偏振分光镜中的出射光经半波片改变偏振方向后通过第二偏振分光镜进入二级干涉单元，二级干涉单元在所述第二偏振分光镜中的出射光在偏振片中极化，再通过透镜系统成像在干涉成像面上形成干涉图样。

本发明基于反射式闪耀光栅的简化双体Sagnac干涉元件的结构特点也在于：