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专利号: 2018101347737
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光纤智能迈克尔逊干涉仪装置,其特征在于,包括光学调节系统、用于发射信号光束和干涉光束的光信号系统和读数调节系统;

所述的光学调节系统包括依次设置的观察屏(38)、扩束镜(37)、凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)和全反镜(10),所述的凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)和全反镜(10)上均设有挡板(24‑27);所述的光信号系统设于扩束镜(37)与凹透镜(7)之间;所述的读数调节系统与全反镜(10)连接;

所述的光信号系统包括光源(1)、感光器(2)、信号光纤(3)、发射光纤(4)、光纤耦合器(5)、显示屏(33)、单片机(34)、干涉光纤(6)和图像光纤(36);

所述的光源(1)与发射光纤(4)连接,感光器(2)与信号光纤(3)连接,所述的发射光纤(4)、信号光纤(3)和图像光纤(36)分别与光纤耦合器(5)靠近扩束镜(37)一端连接,所述的光源(1)和感光器(2)分别与单片机(34)电连接,所述的单片机(34)与显示屏(33)电连接,所述的干涉光纤(6)与光纤耦合器(5)靠近凹透镜(7)一端连接;

还包括第一套件(19)、第二套件(20)、第三套件(21)、第四套件(22)、第五套件(23)和伸缩杆(11‑15),所述的凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)、全反镜(10)和干涉光纤(6)通过第一套件(19)、第二套件(20)、第三套件(21)、第四套件(22)、第五套件(23)固定,所述的伸缩杆(11‑15)与第一套件(19)、第二套件(20)、第三套件(21)、第四套件(22)、第五套件(23)底部连接;

所述的读数调节系统包括伸缩螺杆(28)、主尺(29)、基座、粗调手轮(30)和细调手轮(31),所述的伸缩螺杆(28)依次贯穿粗调手轮(30)、细调手轮(31)和基座,所述全反镜(10)下的伸缩杆(11‑15)与伸缩螺杆(28)连接,所述的主尺(29)设于基座上;

还包括导轨支架(18),所述的光学调节系统、光信号系统和读数调节系统均设于导轨支架(18)上;

所述的第一套件(19)、第二套件(20)、第三套件(21)、第四套件(22)、第五套件(23)包括固定座、移动座、调节弹簧(16)和调节螺丝(17),所述的调节螺丝(17)贯穿固定座和调节弹簧(16),调节螺丝(17)尾部螺纹与移动座螺纹连接,所述的第一套件(19)、第二套件(20)、第三套件(21)、第四套件(22)、第五套件(23)上设有标线(36A);

所述的凹透镜(7)、凸透镜(8)、半透半反镜(9)、全反镜(10)和干涉光纤(6)通过第一套件(19)、第二套件(20)、第三套件(21)、第四套件(22)、第五套件(23)固定,所述的第一套件(19)、第二套件(20)、第三套件(21)、第四套件(22)、第五套件(23)呈等腰三角形设置,两个设于底角,一个设于顶角;

所述的挡板(24‑27)上设有带有刻度的垂直线(38A)和水平线(37A)。

2.一种光纤智能迈克尔逊干涉仪的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:调整光路调节系统,使干涉光束的光点均落在挡板的中心点上;

S2:启动光信号系统;

S3:调整读数调节系统,读取试验数值;

步骤S1的具体过程为:

S101、将全反镜(10)装在第五套件(23)内,盖上全反镜(10)的挡板(27);

S102、调节干涉光纤(6)的伸缩杆(11)和全反镜(10)的伸缩杆(15),使干涉光纤(6)中心和全反镜(10)的中心高度位置相同;

S103、调节干涉光纤(6)的第一套件(19),使光点落在全反镜(10)的挡板(27)的中心点上;

调节方法如下:

S103a、先调节第一套件(19)的两底角的调节螺丝(17),使光点落在全反镜(10)的挡板(27)的中心垂直线上;

S103b、再调第一套件(19)的顶角调节螺丝(17);使光点落在全反镜(10)的挡板(27)的中心点上;

S104、翻开全反镜(10)的挡板(27),用中心调节法,调节第五套件(23),使反射回来的光点照到干涉光纤(6)的中心,再盖上全反镜(10)的挡板(27);

S105、将半透半反镜(9)装在第四套件(22)内,盖上半透半反镜(9)的挡板(26);

调节半透半反镜(9)的伸缩杆(14),使光点照在半透半反镜(9)的挡板(26)的中心;

S106、将凸透镜(8)装在第三套件(21)内,盖上凸透镜(8)的挡板(25);

调节凸透镜(8)的伸缩杆(13),使光点照在凸透镜(8)的挡板(25)的中心;

S107、将凹透镜(7)装在第二套件(20)内,盖上凹透镜(7)的挡板(24);

调节凹透镜(7)的伸缩杆(12),使光点照在凹透镜(7)的挡板(24)的中心;

S108、翻开凹透镜(7)的挡板(24);

用中心调节法,调节凹透镜(7)的第二套件(20)的调节螺丝(17),使光圈的中心落在凸透镜(8)的挡板(25)中心;

S109、移动凸透镜(8)的伸缩杆(13),使凸透镜(8)的伸缩杆(13)与凹透镜(7)的伸缩杆(12)的距离为L,L=f2‑f1,其中L为凸透镜(8)与凹透镜(7)的距离、f2为凸透镜(8)焦距、f1为凹透镜(7)焦距;

S110、翻开凸透镜(8)的挡板(25);

用中心调节法,调节第三套件(21)的调节螺丝(17),使光圈的中心落在半透半反镜(9)的挡板(26)中心;

S111、翻开半透半反镜(9)的挡板(26);

用中心调节法,调节第四套件(22)的调节螺丝(17),使光圈的中心落在全反镜(10)的挡板(27)中心;

S112、翻开全反镜(10)的挡板(27),再次调节第四套件(22)的调节螺丝(17),使半透半反镜(9)与全反镜(10)完全平行;

其平行调节方法如下:

S112a、干涉信号I0’经干涉光纤(6)、光纤耦合器(5),分出图像信号I0”;

S112b、图像信号I0”经图像光纤(36)、扩束镜(37)扩散照在观察屏(38)上;

S113c、先调节半透半反镜(9)的两腰角调节螺丝(17),使观察屏(38)上倾斜的干涉条纹变成垂直;

S114d、再调节半透半反镜(9)的顶角调节螺丝(17);使干涉条纹变粗最后消失变全明或全暗;

步骤S2的具体过程为:

S201、当按下按钮(35)开关按键,由单片机(34)控制与其相连的光源(1)发射光束,通过发射光纤(4)、光纤耦合器(5)和干涉光纤(6)照射出来;

此时可方便进行光路调节;

S202、干涉光信号经过干涉光纤(6)、光纤耦合器(5)、分出干涉光信号S203、干涉光信号经信号光纤(3)和感光器,将信号传输到与感光器(2)相连接的单片机(34);

S204、当按下按钮(35)测量按键,单片机(34)内部程序进行信号处理,此时明暗变化次数清零,再有由暗淡变明亮再变暗淡时其数加一,并在显示屏(33)显示明暗变化的次数;

其中,干涉光束的走向过程如下:

Ⅰ、干涉光纤(6)将小束平行光源I射出,经凹透镜(7)扩散成散射光照到凸透镜(8)上;

Ⅱ、凸透镜(8)将散射光转成大束的平行光I0垂直照向半透半反镜(9);

Ⅲ、I0经半透半反镜(9),通过其镜在其底面分成两束光:I1垂直反射回来、I2垂直透照向全反镜(10);

Ⅳ、I2经全反镜(10)的表面,垂直反射回来;

Ⅴ、I1与I2经过玻璃的厚度相同,I1与I2存在着光层差△d形成干涉光I’;返照回凸透镜(8);

Ⅵ、I’经凸透镜(8)聚光后,再经凹透镜(7)变成小束干涉光I0’,返照回干涉光纤(6);

Ⅶ、在移动全反镜(10)时,由于半透半反镜(9)与全反镜(10)完全平行,因此光层差为Δd:(K=1,2,3…)时,其中λ为光源波长,其干涉信号,当光层差Δd=Kλ(K=1,2,3…)时,为明亮;

当光层差Δd=(2K+1)λ/2(K=1,2,3…)时,为暗淡;

在步骤S3中,测量时细调手轮(31)只准许向一个方向旋转,不可反转,读数读取主尺mm的整数位,加上粗手轮mm小数点后两位的整数,再加细调手轮mm小数后四位再估读一位的数值。