sagnac干涉仪.pptx

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sagnac干涉仪17121593马栋030405Sagnac干涉仪结构Sagnac干涉仪的基本原理干涉成像光谱仪分类0612Sagnac干涉仪的几何参量分析干涉成像光谱仪分类基于Michelson干涉仪的时间调制型基于横向剪切干涉仪的空间调制型回避了运动部件和扫描机构所带来的技术困难，具有高稳定性、高通量以及可对光谱进行实时测量常见的横向剪切干涉仪包括有Sagnac型，MachZehnder型和双角反射体型等其中，Sagnac型横向剪切干涉仪由于采用了三角共光路的结构，受外界振动、气流等因素的影响较小，抗干扰能力强，应用最为广泛。

Sagnac干涉仪结构必须满足干涉成像光谱仪的视场要求，使特定孔径和视场内的所有入射光线全部通过干涉仪后发生干涉考虑到航空航天仪器的要求，干涉仪应尽可能做到小型轻便Sagnac干涉仪结构分体型Sagnac干涉仪实体型Sagnac干涉仪Sagnac干涉仪结构分体型：

由分光棱镜和两块反射镜组成其他变体实体型：

由两块相同的半五角棱镜组成Sagnac干涉仪的基本原理Sagnac干涉仪主要由一个分光棱镜和完全对称的两个平面反射镜（Mirror）组成，平面反射镜之间的夹角为45。

如果平面反射镜的位置发生偏移，入射光线经过sagnac干涉仪的横向剪切，将分割成两条相干光线图中只给出了垂直入射的一条光线通过Sagnac干涉仪的光路对于实际中具有一定孔径大小和视场角的入射光束，要保证所有光线都能顺利通过干涉仪并发生横向剪切，这就要求干涉仪的几何尺寸参量满足一定的条件萨格纳克效应：

是1913年萨格纳克发明了一种可以旋转的环形干涉仪。

将同一光源发出的一束光分解为两束，让它们在同一个环路内沿相反方向循行一周后会合，然后在屏幕上产生干涉，当在环路平面内有旋转角速度时，屏幕上的干涉条纹将会发生移动进入干涉仪的一束光在分光面被分成两束，分别经过反射镜反射后，从出射面出射。

出射的两束光不重合，就形成剪切。

Sagnac干涉仪的几何参量分析光路的临界情形入射光束的视场角为，在分光棱镜的入射面上其投影孔径为d分光棱镜ABCD的边长为a，平面反射镜、的中心点到分光棱镜表面。

为简便起见，先考虑平面反射镜关于分柬面对称的情况，即=l，然后根据的偏移量对计算结果进行修正图2画出了光路的临界情形，图中所示范围的入射光线恰好全部通过Sagnac干涉仪并从CD面出射最边缘的出射光线正好通过棱镜表面的端点C、D，此时分光棱镜的边长达到最小值。

此外，对于任意边长为a的分光棱镜，注意到，之间相交于P点的一对光线，为了避免该对光线与分光棱镜相交，l也必须大于某个最小值，此时的临界情况为P点与B点重合。

分光棱镜的最小边长aSagnac干涉仪的几何参量分析光棱镜的最小边长分析选择一条边缘光路EFHfLD来计算临界情形下干涉仪的几何参量，如左图分别为光轴与分光棱镜和平面反射镜的交点，此时分光棱镜的边长为最小值，即=,=,E=图中虚线所表示的辅助线分别为：

JH，IKB，FG为分光棱镜BD面在F点的法线由三角形的几何关系，正弦定理和折射定律=分光棱镜的最小边长分光棱镜的最小边长a

（1）Sagnac干涉仪的几何参量分析=L=100mm,n=1.5时的（d=20mm）曲线L=100mm,n=1.5时的（d=20mm）曲线之间呈线性关系，在给定的参量下，其斜率为1.55曲线的斜率随着增大而逐渐上升。

说明在大视场要求的干涉仪中，视场角的扩大会引起干涉仪尺寸的快速增长。

分光棱镜的最小边长aSagnac干涉仪的几何参量分析平面反射镜与分光棱镜表面的最小中心距离平面反射镜与棱镜表面中心距离反射镜与棱镜表面中心距离为最小值=.=a,=,B=,QS为分光棱镜在Q点的法线，RT.同样可由其他几何关系式得到其他几何参量，最后可得平面反射镜与分光棱镜表面的最小中心距离为：

l=

（2）Sagnac干涉仪的几何参量分析平面反射镜与分光棱镜表面的最小中心距离l=随a呈线性变化，在n=1.5，d=20mm,条件下，的斜率为0.79Sagnac干涉仪的几何参量分析式

（1）和

（2）分别给出了平面反射镜关于分束面对称情形下的干涉仪几何参量，此时光线通过Sagnac干涉仪时不发生横向剪切。

为了将入射光线横向剪切开，得到能发生干涉的相干光线，需要使相对原来位置发生偏移t，即图中的位置横向剪切后的光线将会相对于原来的位置向两边发生偏移，为了使所有光线都从分光棱镜的CD面出射，需要对棱镜的最小边长进行修正。

利用式

（1）和

（2）的推导过程，可以得到偏移t引起的最小边长修正量为=Sagnac干涉仪的几何参量分析=在和d一定的情况下，只随a的变化发生改变，式

（2）无需进行修正。

因此，当向右偏移t时，由于=，所以只要求=即可。

当t=5mm时，曲线被修正为如右图=+）曲线。

可以看出，由于t引起的增量，曲线各点的斜率相比曲线要略高一些。

后的曲线后的参量修正