雙環路二維剪切幹涉檢測裝置的製作方法
2023-08-09 12:09:36 2
專利名稱：雙環路二維剪切幹涉檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，該裝置能實現正交方向(二維)同時對寬帶強雷射束波前進行檢測、採集與計算機自動化數據處理。利用該裝置能有效地對寬譜帶雷射束的波前畸變和強雷射系統腔鏡變形過程實現動態檢測。
背景技術：
在先技術中，付雷等人(參見付雷，辛建國等，光學學報，20卷，12期，1667-1674頁，2000年)提出了一種分光路二維剪切幹涉檢測系統。但該系統存在很明顯的幾個缺點1.由於剪切鏡前後兩平板面都是未鍍膜的，使得光束能量未得到充分利用。
2.剪切鏡兩平板面反射光的光程不等，對於寬譜帶光束，剪切幹涉的條紋不夠清晰，給數據處理帶來困難和較大的誤差；3.兩臺計算機的使用，造成資源和臺面的浪費，且操作複雜。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述現有技術的不足，提供一種雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，它能動態檢測寬譜帶光束或雷射束的波前畸變，該裝置應可用於寬帶光束波面的幹涉測量，特別是與包含寬光譜的超短雷射脈衝的測量，獲得清晰的幹涉條紋，便於計算機進行處理，而且具有較低的成本費用。
本發明的技術解決方案如下一種雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，其特徵在於它的構成是在待測雷射束的前進方向依次是擴束鏡、45°置放的第一分光鏡、135°置放的第二分光鏡及90°置放的第二全反射鏡，在第二反射鏡的反射光路上設置第一全反射鏡，且該第一全反射鏡的反射光正好以45°入射第二分光鏡，其透過光方向有第一CCD，在第一分光鏡的反射光路上且成45°地置放第三分光鏡、成135°置放第三全反射鏡，在該第三全反射鏡的反射光路上設置第四全反射鏡，在該第四全反射鏡的反射光正好以45°入射第三分光鏡，其透射光方向有第二CCD，所述的第一CCD和第二CCD的輸出通過一個圖象採集卡同時連接到同一臺計算機，所述的第一CCD和第二CCD之間由一個外觸發信號同步。
所述的第一分光鏡、第二分光鏡和第三分光鏡是一個表面鍍有反射率50％，透過率50％介質膜、另一個表面鍍有增透膜的平行平板。
所述的第二全反射鏡、第一全反射鏡、第三全反射鏡和第四全反射鏡是表面鍍有反射率99％以上全反射膜的平板。
本發明裝置的工作過程是待測的光束經擴束鏡適當擴束後(光斑直徑大約為20mm)，進入第一分光鏡，分成強度基本相等的兩光束。從第一分光鏡出來的透射光，即第一束光進入第一部分光路先進入第二分光鏡又分成強度基本相等的兩束，從第二分光鏡出來的透射光依次經過第二全反鏡、第一全反鏡全反射和第二分光鏡透射；反射光依次經過第一全反鏡、第二全反鏡全反和第二分光鏡半反並與前述的透射光形成豎直平面內的剪切幹涉。剪切量可以通過調節第一全反鏡、第二全反鏡和第二分光鏡來實現。同樣的，從第一分光鏡出來的反射光，即第二束光進入第二部分光路先進入第三分光鏡分成強度基本相等的兩束光。從第三分光鏡出來的透射光再依次經過第三全反鏡、第四全反鏡全反和第三分光鏡透射；反射光依次經過第四全反鏡、第三全反鏡全反和第三分光鏡半反後並與前述透射光形成水平面內的剪切幹涉。剪切量可以通過調節第三全反鏡、第四全反鏡和第三分光鏡來實現。幹涉圖樣分別由同一臺計算機連接的第一CCD和第二CCD攝取，由計算機的程序採集、處理，得到雷射束波前畸變的二維信息。兩個CCD之間用一個外觸發信號同步。
本發明的優點是1.二維剪切幹涉波前檢測裝置中每個環路中兩束相反方向前進的光，光程恆等，可用於寬帶光束波面的幹涉測量，特別是與包含寬光譜的超短雷射脈衝的測量，獲得清晰的幹涉條紋，便於計算機進行處理。
2.能接近實時地反映光束波面畸變的二維全面信息。
3、一臺計算機同時採集兩個正交方向的剪切幹涉信息進行處理，兩個幹涉信號之間用一個外觸發信號保持同步，節省了資源和臺面。
圖1為本發明雙環路二維波面幹涉儀的光路結構圖。
1-擴束器，2-第一分光鏡，3-第二分光鏡，4-第一全反鏡，5-第二全反鏡，6-第一CCD，7-計算機，8-第二CCD，9-第三全反鏡，10-第四全反鏡，11-第三分光鏡。
圖2為本幹涉儀測量雷射脈衝波前的幹涉屏顯示示意圖。
其中(a)為鏡面變形的垂直幹涉條紋(水平方向剪切)；(b)為鏡面變形的水平幹涉條紋(垂直方向剪切)。
具體實施例方式
先請參閱圖1，圖1是本發明雙環路二維波面幹涉儀的光路結構圖，也是本發明的最佳實施例。由圖可見，本發明雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，其特徵在於它的構成是在待測雷射束的前進方向依次是擴束鏡1、45°置放的第一分光鏡2、135°置放的第二分光鏡3及90°置放的第二全反射鏡5，在第二反射鏡5的反射光路上設置第一反射鏡4，且該第一反射鏡4的反射光正好以45°入射第二分光鏡3，其透過光方向有第一CCD6，在第一分光鏡2的反射光方向且成45°地置放第三分光鏡11、成135°置放第三反射鏡9，在該第三反射鏡9的反射光路上設置第四反射鏡10，在該第四反射鏡10的反射光正好以45°入射第第三分光鏡11，其透過光方向有第二CCD8，所述的第一CCD6和第二CCD8的輸出通過一個圖象採集卡同時連接到計算機7，所述的第一CCD6)和第二CCD8之間用一個外觸發信號同步。
所述的第一分光鏡2、第二分光鏡3和第三分光鏡11是一個表面鍍有反射率50％，透過率50％介質膜、另一個表面鍍有增透膜的平行平板。
所述的第一全反射鏡4、第二全反射鏡5、第三全反射鏡9和第四全反射鏡10是表面鍍有反射率99％以上全反射膜的平板。
本發明裝置的工作過程是待測的光束經擴束鏡1適當擴束後(光斑直徑大約為20mm)，進入第一分光鏡2，分成強度基本相等的兩光束。從第一分光鏡2出來的透射光，即第一束光進入第一部分光路先進入第二分光鏡3又分成強度基本相等的兩束，從第二分光鏡3出來的透射光依次經過第二全反鏡5、第一全反鏡4全反射和第二分光鏡3透射；反射光依次經過第一全反鏡4、第二全反鏡5全反和第二分光鏡3半反並與前述的透射光形成豎直平面內的剪切幹涉。剪切量可以通過調節第一全反鏡4，第二全反鏡5和第二分光鏡3來實現。同樣的，從第一分光鏡2出來的反射光，即第二束光進入第二部分光路先進入第三分光鏡11分成強度基本相等的兩束光。從第三分光鏡11出來的透射光再依次經過第三全反鏡9，第四全反鏡10全反和第三分光鏡11透射；反射光依次經過第四全反鏡10、第三全反鏡9全反和第三分光鏡11半反後並與前述透射光形成水平面內的剪切幹涉。剪切量可以通過調節第三全反鏡9、第四全反鏡910和第三分光鏡11來實現。幹涉圖樣分別由同一臺計算機7連接的第一CCD6和第二CCD8攝取，由計算機7的程序採集、處理，得到雷射束波前畸變的二維信息。兩個CCD之間用一個外觸發信號同步。
圖2為本發明二維剪切幹涉波前檢測裝置用於測量雷射脈衝波前的實例的顯示示意圖。
其中(a)為鏡面變形的垂直幹涉條紋，水平方向剪切；(b)為鏡面變形的水平幹涉條紋，垂直方向剪切。
實驗證明，本發明具有下列優點1.二維剪切幹涉波前檢測裝置中每個環路中兩束相反方向前進的光，光程恆等，可用於寬帶光束波面的幹涉測量，特別是與包含寬光譜的超短雷射脈衝的測量，獲得清晰的幹涉條紋，便於計算機進行處理。
2.能接近實時地反映光束波面畸變的二維全面信息。
3、一臺計算機同時採集兩個正交方向的剪切幹涉信息進行處理，兩個幹涉信號之間用一個外觸發信號保持同步，節省了資源和臺面。
權利要求
1.一種雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，其特徵在於它的構成是在待測雷射束的前進方向依次是擴束鏡(1)、45°置放的第一分光鏡(2)、135°置放的第二分光鏡(3)及90°置放的第二全反射鏡(5)，在第二全反射鏡(5)的反射光路上設置第一全反射鏡(4)，且該第一全反射鏡(4)的反射光正好以45°入射第二分光鏡(3)，其透過光方向有第一CCD(6)，在第一分光鏡(2)的反射光方向且成45°地置放第三分光鏡(11)、成135°置放第三全反射鏡(9)，在該第三全反射鏡(9)的反射光路上設置第四全反射鏡(10)，在該第四全反射鏡(10)的反射光正好以45°入射第三分光鏡(11)，其透過光方向有第二CCD(8)，所述的第一CCD(6)和第二CCD(8)的輸出通過一個圖象採集卡同時連接到同一臺計算機(7)，所述的第一CCD(6)和第二CCD(8)之間用一個外觸發信號同步。
2.根據權利要求1所述的雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，其特徵在於所述的第一分光鏡(2)、第二分光鏡(3)和第三分光鏡(11)是一個表面鍍有反射率50％，透過率50％介質膜、另一個表面鍍有增透膜的平行平板。
3.、根據權利要求1所述的雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，其特徵在於所述的第一全反射鏡(4)、第二全反射鏡(5)、第三全反射鏡(9)和第四全反射鏡(10)是表面鍍有反射率99％以上全反射膜的平板。
全文摘要
一種雙環路二維剪切幹涉檢測裝置，其構成是在待測雷射束的前進方向依次是擴束鏡、45°置放的第一分光鏡、135°置放的第二分光鏡及90°置放的第二全反射鏡，在第二反射鏡的反射光路上設置第一全反射鏡，且該第一全反射鏡的反射光正好以45°入射第二分光鏡，其透過光方向有第一CCD，在第一分光鏡的反射光路上且成45°地置放第三分光鏡、成135°置放第三全反射鏡，在該第三全反射鏡的反射光路上設置第四全反射鏡，在該第四全反射鏡的反射光正好以45°入射第三分光鏡，其透射光方向有第二CCD，所述的第一CCD和第二CCD的輸出通過一個圖象採集卡同時連接到同一臺計算機，所述的第一CCD和第二CCD之間由一個外觸發信號同步。
文檔編號G01J9/00GK1587931SQ20041006638
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月15日 優先權日2004年9月15日
發明者朋漢林, 林禮煌, 徐宏瑋, 冷雨欣 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所