透射轉鏡式干涉儀的調整經驗

摘 要：由于參加的項目中涉及到透射轉鏡式干涉儀的設計以及調整，其中遇到了一些困難，也總結了一些經驗，現在來與大家分享一下。

關鍵詞：透射轉鏡式干涉儀 邁克爾遜干涉儀 干涉條紋

中圖分類號：TH744 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0068-01

Wadsworth于20世紀90年代提出了透射轉鏡式干涉儀，如圖1所示，用轉動代替直線運動來實現光程差的改變。它可以克服直線運動型干涉儀動鏡的不足，實現快速的測量，轉鏡高速轉動時的慣量，使它具有良好的抗干擾性。它能夠在大范圍內改變光程差，這樣就可以使得復原光譜的分辨率很高。但由于轉鏡式干涉儀的光程差變化是非線性的，所以在后續的處理環節需要進行非線性的補償來消除影響（圖1）。

1 透射轉鏡式干涉儀調整

透射轉鏡式干涉儀的調整分為四個部分調整，首先是分束鏡的調整，其次是定鏡1和定鏡2的調整，再次是定鏡3和動鏡4的調整，最后是轉鏡的調整。由于轉鏡的位置通過高精密機械加工以及精密主軸共同確定，對于它的調整就相對簡單一點。接下來介紹其他三種調整環節。

1.1 分束鏡的調整

分束鏡是把一路光分成兩路相干光的器件，由圖1可以看出它的位置影響兩路光是否垂直，而整個系統要求這兩路光是垂直的，所以分束鏡的調整就尤為重要。在我們的調整過程中，采取標靶定位的方法來調整分束鏡的。通過激光器與標靶來確定分束鏡的位置，當激光光點打在標靶上對應的理論位置時就確定了分束鏡的位置。這里采用多個激光點或是一寬束激光，這樣可以對分束鏡分束面整體位置進行確定。

1.2 定鏡1和定鏡2的調整

定鏡1和定鏡2的調整方法類似分束鏡的調整方法。利用激光和標靶確定反射鏡的位置，實現光路入射和出射光線夾角成90度，并且反射鏡鏡面與分束鏡分束面平行，為下一步的調整做準備。

1.3 定鏡3和動鏡4的調整

在分束鏡、定鏡1和定鏡2位置調整好的情況下，接下來調整定鏡3和動鏡4。對于定鏡3和動鏡4的調整可以參考對邁克爾遜干涉儀的調整來進行調整。但是在透射轉鏡干涉儀中，這兩個鏡子的調整要求又比邁克爾遜干涉儀高，定鏡3和動鏡4使兩路光按原路返回的前提下，又要使兩路光的光程幾乎一樣，這樣才能使轉鏡與光路成45度位置（光路的對稱位置）光程也近似相等。

在一般的教科書上對于邁克爾遜干涉儀的狀態只是簡單的介紹了兩種，一種是干涉直條紋，一種是干涉圓條紋，但是在調整中會出現橢圓形和雙曲線干涉條紋。參考關于邁克爾遜干涉儀調整的一些文章，清楚的了解了屏幕上的干涉圖與調整的狀態之間的關系。例如《邁克爾遜干涉儀用激光照明仍需補償板》論文，論述了關于邁克爾遜干涉儀的干涉圖與不同光程差之間的關系。當所有鏡子都調整好時，動鏡移動使光程差從零一點一點增大時，干涉圖的變化情況是這樣的：光程差為零時是豎直橢圓；隨著光程差的變大，由橢圓變成是豎直的直條紋；光程差進一步增大，出現的是雙曲線；光程差再接著變大時成水平的直條紋；繼續增大時成水平橢圓；光程差越來越大，最終趨近于圓。

在了解調整定鏡3和動鏡4中會出現的干涉圖樣之后，對定鏡3進行左右偏擺和上下俯仰的調整，對動鏡4也進行左右偏擺、上下俯仰使觀察屏上出現干涉條紋。根據干涉條紋的干涉信息和出現干涉條紋對比，找出現在的位置與理想的零光程差的位置的對應關系，再通過調整動鏡4的前后位置來調整光程差，使干涉條紋慢慢的變成豎直的橢圓，光程差也就慢慢接近零了，整體的調整也就基本結束。

2 調整經驗教訓

分束鏡的分束面位置非常重要，它的位置影響到之后要調整的所有鏡片的位置，對預期的效果產生很大影響。對于邁克爾遜干涉儀的干涉現象普通教科書里面只提到了等傾圓條紋和等厚直條紋現象，沒有對其他干涉條紋進行介紹，需要搜集其他資料了解更詳細的干涉條紋條紋信息。

3 結語

通過實際調整透射轉鏡式干涉儀各鏡片，對調整環節得出一些方法和經驗，希望能夠對其它應用該儀器的實驗人員有一定的幫助。

參考文獻

[1] 宋立爾.邁克耳遜干涉儀用激光照明仍需補償板[J].物理實驗，1993，13（6）：261-263.

[2] 楊海超.邁克爾遜干涉儀曲線現象的分析[J].高師理科學刊，2009，29（5）：63-65.

[3] 馬榮榮，王云峰.用邁克爾遜干涉儀實現各種等厚干涉[J].山西師范大學學報，2012，26（2）：48-51.