專(zhuān)利名稱(chēng)：液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步屬于光電檢測(cè)領(lǐng)域的液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)。
電子散斑也稱(chēng)電視全息，是全息術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是用攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)代替全息術(shù)中的干版，用圖像處理手段實(shí)時(shí)處理測(cè)量信息，避免了全息干版的處理、復(fù)位以及光場(chǎng)再現(xiàn)等過(guò)程。
目前國(guó)外著名的電子散斑生產(chǎn)廠(chǎng)家Newport公司生產(chǎn)的HL—5型電子散斑儀，存在一些不足之處。
1、體積龐大，光路調(diào)整復(fù)雜；2、定量分析困難，分析精度低；3、對(duì)環(huán)境要求高，穩(wěn)定性差。
本發(fā)明的目的正是基于解決通常電子散斑系統(tǒng)在實(shí)用化和產(chǎn)品化上存在難點(diǎn)，提供一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定量分析精度高抗環(huán)境干擾的通用型測(cè)試儀器。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的為了節(jié)約成本，減小體積，實(shí)現(xiàn)儀器的便攜化，同時(shí)也就降低了儀器對(duì)環(huán)境條件的要求，本發(fā)明的光路系統(tǒng)采用液芯光纖取代大量的分離光學(xué)元件。
本發(fā)明包括光學(xué)系統(tǒng)和電子系統(tǒng)，由光學(xué)系統(tǒng)中的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)耦合器耦合到液芯光纖分路中，分別進(jìn)入?yún)⒖脊饫w及物體照明光纖，電子系統(tǒng)中的CCD接收物體待測(cè)信息經(jīng)圖像卡送入計(jì)算機(jī)進(jìn)入圖像處理，計(jì)算機(jī)將處理結(jié)果顯示在監(jiān)視器上，也可打印輸出。計(jì)算機(jī)經(jīng)D/A輸出電壓加在電場(chǎng)極板上，實(shí)現(xiàn)光纖相位調(diào)制。
本發(fā)明使用液芯光纖，不僅可用于光路系統(tǒng)，而且利用液芯光纖本身特征，可以很方便完成相移器功能，而且這種相移器具有半波電壓低(幾十伏)體積小、成本低、響應(yīng)速度快、無(wú)磁滯等一系列優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖。
圖2為本發(fā)明液芯光纖相移器結(jié)構(gòu)圖。
如圖1，由半導(dǎo)體激光器1發(fā)出的0.83μm波長(zhǎng)的單橫激光，經(jīng)10倍透鏡匯聚后耦合到液芯光纖耦合頭3中，液芯光纖耦合頭3另一端分別與二根液芯光纖連接，其中一根光纖5傳導(dǎo)物體照明光，另一根液芯光纖6傳導(dǎo)參考光。由于液芯光纖出射光為發(fā)散光，因此，液芯光纖5、6輸出不用加任何擴(kuò)束鏡便可直接使用，光路更加簡(jiǎn)化，被測(cè)物體7是本儀器所要測(cè)試的對(duì)象，所測(cè)參數(shù)可以是物體的變形，位移、應(yīng)力、應(yīng)變或物體的缺陷。參考光路的液芯光纖同時(shí)實(shí)現(xiàn)相移功能。8為相移單元的電極板，當(dāng)D/A電路9產(chǎn)生的電壓加在電場(chǎng)極板上時(shí)，在兩極板之間便形成電場(chǎng)，隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的改變(即D/A電路9輸出電壓的變化)液芯光纖6中激光的位相對(duì)于液芯光纖5中激光的位相發(fā)生變化即完成相移功能，相移量的多少可由D/A電路9輸出的電壓大小控制。計(jì)算機(jī)10將要產(chǎn)生的相移量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換9變成模擬量輸出。
立方鏡12的作用是將物體圖像與參考光合成并送入CCD攝像機(jī)13。CCD攝像機(jī)13將接收到的參考光及物光圖像變成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)送入計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)10進(jìn)行處理，結(jié)果顯示在監(jiān)視器11上。
圖1中，半導(dǎo)體激光器選用日本夏普產(chǎn)LD15D型，輸出單橫模單縱模功率30mw，CCD攝像機(jī)選用臺(tái)灣敏通產(chǎn)1881CD型，計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)10包括計(jì)算機(jī)、美國(guó)圖像公司產(chǎn)PCVSION—plus圖像及D/A轉(zhuǎn)換板組成。液芯光纖芯徑為125μm，液芯為硝基苯液體，包層為石英材料。
圖2中，6為傳送參考光的液芯光纖，8為產(chǎn)生電場(chǎng)的極板，9為D/A電路。制作好的液芯光纖6放在兩平行銅板電極中，銅板尺寸為長(zhǎng)100mm，寬10mm，厚2mm。當(dāng)D/A電路9輸出電壓加在兩平行電極上，在電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)。由于液芯光纖6處于電場(chǎng)中，作為液芯的硝基苯具有克爾效應(yīng)，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度變化時(shí)，液芯光纖6中傳輸?shù)募す庀辔话l(fā)生變化，由于驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的電壓與其加在極板上產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，因此，通過(guò)改變電路9輸出就可改變參考光的位相。
本發(fā)明的液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)與目前國(guó)內(nèi)外電子散斑儀相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用液芯光纖代替以往由分離光學(xué)元件組成的光路系統(tǒng)，具有成本低廉，布局靈活、小巧；2、光源采用半導(dǎo)體激光器代替以往的He—Ne激光器，重量體積減小光學(xué)性能也得到改善；3、相移器件利用液芯光纖本身的克爾效應(yīng)制成，不僅大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，而且驅(qū)動(dòng)電壓低成本低廉，小巧靈便調(diào)制效率高。
權(quán)利要求
1.液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)，它包括光學(xué)系統(tǒng)和電子系統(tǒng)，其特征在于由光學(xué)系統(tǒng)中的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)耦合器耦合到液芯光纖分路中，分別進(jìn)入?yún)⒖脊饫w及物體照明光纖，電子系統(tǒng)中的CCD接收物體待測(cè)信息經(jīng)圖像卡送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，計(jì)算機(jī)將處理結(jié)果顯示在監(jiān)視器上或打印輸出，計(jì)算機(jī)經(jīng)D/A輸出電壓加在電場(chǎng)極板上，實(shí)現(xiàn)光纖相位調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1所述的液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)，其特征在于在半導(dǎo)體激光器及被測(cè)物體、CCD攝像機(jī)之間采用液芯光纖。
3.如權(quán)利要求1所述的液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)制器是將液芯光纖置于兩平行電場(chǎng)極板之間。
4.如權(quán)利要求1所述的液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)，其特征在于光源采用單橫模，單縱模半導(dǎo)體激光器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的液芯光纖相移電子散斑系統(tǒng)，它包括由激光器、耦合器、液芯光纖等組成的光學(xué)系統(tǒng)及由CCD攝像機(jī)、微機(jī)、圖像采集卡、D/A接口等組成的電子系統(tǒng)兩部分。本發(fā)明采用液芯光纖的光路系統(tǒng)，液芯光纖同時(shí)用于相位調(diào)制。本發(fā)明采用二步式相移技術(shù)，提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度；光源采用單模半導(dǎo)體激光器。本發(fā)明可廣泛用于檢測(cè)各種工程機(jī)械設(shè)備的變形、位移、振動(dòng)、沖擊、剛度、位移等參量，具有小型化、高精度，抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G03H1/00GK1116739SQ94112960
公開(kāi)日1996年2月14日 申請(qǐng)日期1994年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月6日
發(fā)明者劉偉, 譚玉山, 王祥林 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)