專利名稱：基于薩格奈克干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全息術(shù)，特別是一種基于薩格奈克干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置，它能廣泛應(yīng)用于各種高精度干涉測量。
背景技術(shù)：
位相差放大技術(shù)是提高位相分辨率和干涉測量精度的一種手段，在干涉計(jì)量領(lǐng)域，可用來檢測光學(xué)元件的微弱畸變和由于物場變化引起的系統(tǒng)位相的變化等。薩格奈克(Sagnac)干涉儀是一種典型的共有路徑干涉儀，穩(wěn)定性高，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)陀螺、光學(xué)傳感器中。
中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所發(fā)明人高鴻奕、陳建文、謝紅蘭、徐至展等所提供的高倍全息位相差放大裝置，見“高倍全息位相差放大裝置”，專利申請?zhí)?3115177.9，它由有兩部分組成，第一部分為全息記錄裝置，第二部分為位相差放大重構(gòu)裝置。其中的位相差放大是基于Mach-Zehnder干涉儀進(jìn)行的，如圖1所示。整個(gè)放大重構(gòu)裝置含有He-Ne激光光源1，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2，半透半反鏡3、5，全反鏡4、6，底片架7，透鏡8，光闌9和接收器10。由He-Ne激光光源1發(fā)出的光束，經(jīng)擴(kuò)束到半透半反鏡3后，分成A、B兩束光，光束A經(jīng)全反鏡6和半透半反鏡5后，照明記錄介質(zhì)上的全息圖11，光束B經(jīng)全反鏡4和半透半反鏡5后，也照明記錄介質(zhì)上的全息圖11，A、B兩束光分別被全息圖衍射，各自產(chǎn)生0級、±1級、…、±N級衍射，分別調(diào)整全反鏡4和全反鏡6，使光束A經(jīng)全息圖衍射后產(chǎn)生的+N階衍射光波與光束B經(jīng)全息圖衍射后產(chǎn)生的-N階衍射光波，在透鏡8的焦平面上重疊，再用光闌9濾去非重疊部分，接收器10上就可以接收到位相差放大到原來的2N倍的干涉條紋圖。
從上述討論可以看出，為了使從Mach-Zehnder干涉儀輸出的兩束光與全息圖有合適的入射角，需要分別調(diào)整兩個(gè)全反鏡，調(diào)節(jié)起來比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是針對上述在先技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提出一種基于薩格奈克(Sagnac)干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置。該裝置穩(wěn)定性高，并且兩個(gè)輸出光束的角度調(diào)節(jié)只需要操縱一個(gè)全反鏡，這為實(shí)際應(yīng)用帶來了方便。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種基于薩格奈克干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置，包括激光光源、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、半透半反鏡、第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡、第一透鏡、光闌、接收器，其特征是在所述的半透半反鏡和第一透鏡之間還有第二透鏡，所述的第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡和半透半反鏡組成一個(gè)環(huán)路，在第一透鏡和第二透鏡之間放置待放大的全息圖，所述的第二全反鏡和待放大的全息圖分別位于所述的第二透鏡的物象共軛面上，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)擴(kuò)束后的光束經(jīng)所述的半透半反鏡后分成反射光束和透射光束，反射光束依次經(jīng)過第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡和透射光束依次經(jīng)過第三全反鏡、第二全反鏡、第一全反鏡，然后都經(jīng)半透半反鏡后輸出，通過第二透鏡將輸出的兩束光照明到待放大的全息圖上并被衍射，只需調(diào)節(jié)第二全反鏡，即可實(shí)現(xiàn)由反射光束產(chǎn)生的+N階衍射波和由透射光束產(chǎn)生的-N階衍射波重疊，經(jīng)光闌濾去非重疊部分后，記錄在接收器上。
所述的激光光源是單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出波長632.8nm，輸出功率5mW。
所述的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)是一臺放大100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)。
所述的半透半反鏡是一塊反射率和透射率都為50％的楔形板。
所述的第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡均是對632.8nm具有100％反射率的介質(zhì)膜鏡。
所說的待放大的全息圖是一塊已經(jīng)拍攝成功并含有位相信息的全息干板，記錄介質(zhì)是一塊對632.8nm光譜靈敏的高分辨率干板。
本發(fā)明的技術(shù)效果如下所述的反射光束和透射光束分別被待放大的全息圖衍射，各自產(chǎn)生0級、±1級、…、±N級衍射，只需調(diào)節(jié)一個(gè)全反鏡，即可使反射光束在待放大的全息圖上產(chǎn)生的+N階衍射波與透射光束在待放大的全息圖上產(chǎn)生的-N階衍射波重疊，用光闌濾去非重疊部分，再用記錄干板記錄，就可以得到位相差放大到原來的2N倍的干涉條紋圖。若重復(fù)上述過程n次，即可將位相差放大到(2N)n倍。
與在先技術(shù)相比，本發(fā)明的全息位相差放大重構(gòu)裝置，由于Sagnac干涉儀的兩個(gè)輸出光束是關(guān)于光軸對稱的，兩個(gè)輸出光束經(jīng)全息圖衍射后，它們的+N階和-N階衍射波能自動(dòng)沿著光軸方向重疊。因此，該裝置對不同的放大倍數(shù)調(diào)節(jié)起來更簡單，再加上Sagnac干涉儀固有的穩(wěn)定性，使得該裝置非常適合進(jìn)行全息位相差放大重構(gòu)。


圖1為在先技術(shù)中用來重構(gòu)位相差放大的裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明的全息位相差放大重構(gòu)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
先請參閱圖2，圖2為本發(fā)明基于薩格奈克干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置示意圖。由圖可見，本發(fā)明基于薩格奈克干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置，包括激光光源1、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2、半透半反鏡3、第一全反鏡4、第二全反鏡5、第三全反鏡6、第一透鏡8、光闌9、接收器10，其特征是在所述的半透半反鏡3和第一透鏡8之間還有第二透鏡7，所述的第一全反鏡4、第二全反鏡5、第三全反鏡6和半透半反鏡3組成一個(gè)對稱的雙向環(huán)路，在第一透鏡8和第二透鏡7之間放置待放大的全息圖11，所述的第二全反鏡5和待放大的全息圖11分別位于所述的第二透鏡7的物象共軛面上，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2擴(kuò)束后的光束經(jīng)所述的半透半反鏡3后分成反射光束A和透射光束B，反射光束A依次經(jīng)過第一全反鏡4、第二全反鏡5、第三全反鏡6和透射光束B依次經(jīng)過第三全反鏡6、第二全反鏡5、第一全反鏡4，然后都經(jīng)半透半反鏡3后輸出，通過第二透鏡7將輸出的兩束光照明到待放大的全息圖11上并被衍射，只需調(diào)節(jié)第二全反鏡5，即可實(shí)現(xiàn)由反射光束A產(chǎn)生的+N階衍射波和由透射光束B產(chǎn)生的-N階衍射波重疊，經(jīng)光闌9濾去非重疊部分后，記錄在接收器10上。
所述的激光光源1是單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出波長632.8nm，輸出功率5mW。
所述的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2是一臺放大100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)。
所述的半透半反鏡3是一塊反射率和透射率都為50％的楔形板。
所述的第一全反鏡4、第二全反鏡5、第三全反鏡6均是對632.8nm具有100％反射率的介質(zhì)膜鏡。
所說的待放大的全息圖11是一塊已經(jīng)拍攝成功并含有位相信息的全息干板，接收器10是一塊對632.8nm光譜靈敏的高分辨率干板。
本發(fā)明的工作原理和基本過程是由輸出波長632.8nm的He-Ne激光光源1發(fā)出的光束，經(jīng)望遠(yuǎn)系統(tǒng)2擴(kuò)束，經(jīng)半透半反鏡3后分成分成反射光束A和透射光束B，反射光束A依次經(jīng)過第一全反鏡4、第二全反鏡5、第三全反鏡6和透射光束B依次經(jīng)過第三全反鏡6、第二全反鏡5、第一全反鏡4，然后都經(jīng)半透半反鏡3后輸出，通過第二透鏡7將輸出的兩束光照明到待放大的全息圖11上并被衍射，只需調(diào)節(jié)第二全反鏡5，即可實(shí)現(xiàn)由反射光束A產(chǎn)生的+N階衍射波和由透射光束B產(chǎn)生的-N階衍射波重疊，經(jīng)光闌9濾去非重疊部分后，由記錄干板10記錄就可以得到位相差放大到原來的2N倍的干涉條紋圖。若重復(fù)上述過程n次，即可將位相差放大到(2N)n倍。
本發(fā)明裝置穩(wěn)定性高，并且兩個(gè)輸出光束的角度調(diào)節(jié)只需要操縱一個(gè)全反鏡，即可將待放大的全息圖的位相差放大到原來的2N倍的干涉條紋圖。若重復(fù)上述過程n次，即可將位相差放大到(2N)n倍，這為實(shí)際應(yīng)用帶來了方便。
權(quán)利要求
1.一種基于薩格奈克干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置，包括激光光源(1)、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(2)、半透半反鏡(3)、第一全反鏡(4)、第二全反鏡(5)、第三全反鏡(6)、第一透鏡(8)、光闌(9)、接收器(10)，其特征是在所述的半透半反鏡(3)和第一透鏡(8)之間還有第二透鏡(7)，所述的第一全反鏡(4)、第二全反鏡(5)、第三全反鏡(6)和半透半反鏡(3)組成一個(gè)環(huán)路，在第一透鏡(8)和第二透鏡(7)之間放置待放大的全息圖(11)，所述的第二全反鏡(5)和待放大的全息圖(11)分別位于所述的第二透鏡(7)的物象共軛面上，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(2)擴(kuò)束后的光束經(jīng)所述的半透半反鏡(3)后分成反射光束(A)和透射光束(B)，反射光束(A)依次經(jīng)過第一全反鏡(4)、第二全反鏡(5)、第三全反鏡(6)和透射光束(B)依次經(jīng)過第三全反鏡(6)、第二全反鏡(5)、第一全反鏡(4)，然后都經(jīng)半透半反鏡(3)后輸出，通過第二透鏡(7)將輸出的兩束光照明到待放大的全息圖(11)上并被衍射，只需調(diào)節(jié)第二全反鏡(5)，即可實(shí)現(xiàn)由反射光束(A)產(chǎn)生的+N階衍射波和由透射光束(B)產(chǎn)生的-N階衍射波重疊，經(jīng)光闌(9)濾去非重疊部分后，記錄在接收器(10)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息位相差放大重構(gòu)裝置，其特征在于所述的激光光源(1)是單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出波長632.8nm，輸出功率5mW。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息位相差放大重構(gòu)裝置，其特征在于所述的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(2)是一臺放大100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息位相差放大重構(gòu)裝置，其特征在于所述的半透半反鏡(3)是一塊反射率和透射率都為50％的楔形板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息位相差放大重構(gòu)裝置，其特征在于所述的第一全反鏡(4)、第二全反鏡(5)、第三全反鏡(6)均是對632.8nm具有100％反射率的介質(zhì)膜鏡。
全文摘要
一種基于薩格奈克干涉儀的全息位相差放大重構(gòu)裝置，其特點(diǎn)是在半透半反鏡和第一透鏡之間還有第二透鏡，所述的第一全反鏡、第二全反鏡、第三全反鏡和半透半反鏡組成一個(gè)環(huán)路，在第一透鏡和第二透鏡之間放置待放大的全息圖，所述的第二全反鏡和待放大的全息圖分別位于所述的第二透鏡的物象共軛面上。本發(fā)明裝置穩(wěn)定性高，并且兩個(gè)輸出光束的角度調(diào)節(jié)只需要操縱一個(gè)全反鏡，即可將待放大的全息圖的位相差放大到原來的2N倍的干涉條紋圖。若重復(fù)上述過程n次，即可將位相差放大到(2N)
文檔編號G01B11/24GK1743793SQ20051003009
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者梁珺, 何紅, 高鴻奕, 陳建文 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所