非定制经济型近红外干涉仪设计

摘要

为了解决波像差检测中红外检测装置成本过高的问题,提出了一种单探测器红外菲索干涉仪光路设计方法,实现干涉图和对点成像共享同一近红外探测器与系统全部光学元件的货架商品化。基于菲索干涉原理,依据工作波长1310 nm的近红外光纤激光器和12.8 mm×10.24 mm靶面的近红外探测器选型,结合20 mm口径的测量孔径需求,确立了干涉成像光路的垂轴放大率为1/2,对点成像光路的视场角为±1.2°。结合激光器0.14的数值孔径,确定准直光路的光圈数(F数)需大于3.54。首先计算准直光路、干涉成像光路和对点成像光路的共轭关系确定成像元件的基本参数,选择以索雷博在近红外波段的胶合透镜作为光学元件,考虑单镜组校正像差能力较差的情况,采用双透镜组的方式构建了准直镜和成像镜。然后通过分光镜和反射镜构成折叠光路结构,利用分光镜对光束的分束与合束,以及在对点光路中合理选择中继镜,实现干涉成像光路和对点成像光路对单探测器的共享。最终设计的干涉仪有效口径为20 mm,测量重复性优于λ/100,在保证波像差检测精度与口径的要求同时有力地控制了研制的成本。