專利名稱：檢測大型激光放大器的l形菲索干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)儀器系統(tǒng)領(lǐng)域，是一種L形菲索干涉儀，主要用于大口徑大型激光放大器系統(tǒng)，大口徑長尺寸激光棒材料及擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)等光學(xué)參數(shù)與質(zhì)量的干涉檢測。
干涉檢測這類系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)有1.用馬赫-陳德爾(Mach-Zender)干涉儀一個臂內(nèi)放置被檢測系統(tǒng)，另一臂作為參考臂進(jìn)行干涉檢測(中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，激光12#實驗裝置總體技術(shù)組所作的激光12#實驗裝置研制工作報告，1987，p.525-531)。檢驗系統(tǒng)如圖1所示，主要由點光源1，準(zhǔn)直物鏡2，多透少反的標(biāo)準(zhǔn)鏡3，半透半反的標(biāo)準(zhǔn)鏡4，全反射標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡5及6，聚光系統(tǒng)7及觀測屏8所構(gòu)成，被測的片狀放大器9(或長釹玻璃棒10，擴(kuò)束/縮束系統(tǒng)11等)放入其中一個臂中。
2.用棱鏡剪切干涉儀或平板剪切干涉儀也可以檢測上述系統(tǒng)(剪切干涉儀及其應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，北京，1987年8月，p.256-257)。如圖2，圖3所示，其中由點光源1，準(zhǔn)直物鏡2，棱鏡剪切干涉儀12或平板剪切干涉儀13組成，被檢測系統(tǒng)9、10或者11放在光路中。
3.立式或臥式的菲索干涉儀，如圖4所示，由點光源1經(jīng)小孔光闌14進(jìn)入分光棱鏡15，再經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡16射出平行光束，此平行光束經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)平板17后，分成一小部分反射光束Ia為參考光束，大部分透射光束Ib是檢驗光束，檢驗光束Ib通過被檢測物9后，由與標(biāo)準(zhǔn)平板17平行置放的標(biāo)準(zhǔn)反射鏡18反射沿原光路返回，兩光束Ia與Ib干涉條紋經(jīng)分光棱鏡15進(jìn)入攝象及處理系統(tǒng)21。
上述結(jié)構(gòu)主要存在的缺點是1.已有技術(shù)1需4塊大口徑標(biāo)準(zhǔn)平面鏡，且其中有兩塊是透過使用，表面加工精度及材料內(nèi)部技術(shù)指標(biāo)極難滿足要求而且價格將十分昂貴。例如，檢測Φ250mm口徑的放大器系統(tǒng)，則需要4塊口徑Φ360mm的高精度平板，至今尚無如此大口徑馬赫—陳德爾干涉儀在應(yīng)用。
2.已有技術(shù)2雖需標(biāo)準(zhǔn)平板數(shù)量減少，但作為其中圖3的系統(tǒng)，滿足檢測口徑Φ250mm的高精度剪切干涉平板的口徑至少為Φ400mm，厚度為40-50mm，至今國內(nèi)外也無人使用過。
3.已有技術(shù)2如圖2、圖3所示的系統(tǒng)均屬定性干涉檢測，若用高精度定量檢驗相當(dāng)麻煩。
4.已有技術(shù)3中，立式的菲索干涉儀對檢測大型的片狀激光放大器是不適用的，因為這種激光放大器是不能垂直置放的。對于臥式的菲索干涉儀，若將上述大型片狀激光放大器置放于檢驗光束Ib的光路中，這要將干涉儀的光路拉得很長，將使干涉儀又長又大，占地很大，實際使用很不現(xiàn)實。
本發(fā)明的目的為克服上述所有缺點，為類似的被檢測系統(tǒng)9、10、11提供一種新的檢測儀器，這種儀器將能解決強激光大型片狀主放大器中必須檢測的組合精度問題，并能給出數(shù)字化的高精度檢測結(jié)果，而且結(jié)構(gòu)緊湊、簡單合理。
本發(fā)明的L形菲索干涉儀的具體構(gòu)成如圖5所示由點光源1出射激光束，沿光路行進(jìn)方向經(jīng)小孔光闌14、分光棱鏡15及準(zhǔn)直物鏡16出射在垂直方向的平行光束，其中一小部分經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)平板17的下表面反射作為參考光束Ia，大部分透過標(biāo)準(zhǔn)平板17為檢驗光束Ib，檢驗光束Ib經(jīng)反射面相對垂直方向成45度角置放的標(biāo)準(zhǔn)反射鏡18將垂直方向的平行光束引入水平方向行進(jìn)，經(jīng)被檢測系統(tǒng)19(為大型激光片狀放大器)后射入垂直放置的標(biāo)準(zhǔn)反射鏡20后自準(zhǔn)沿原光路返回，并經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)平板17后檢驗光束Ib與參考光束Ia兩束光干涉后形成的干涉條紋經(jīng)分光棱鏡15進(jìn)入攝象及處理系統(tǒng)21，最終給出定量結(jié)果。整個干涉儀呈″L″形系統(tǒng)構(gòu)成。
常規(guī)使用的立式菲索干涉儀中，參考光束Ia與檢測光束Ib兩臂程長近于相等，如圖4中的17，18，準(zhǔn)直物鏡16的微量離焦Δf造成的附加光程差是可以忽略的。但在本發(fā)明中，由于兩臂長相差很大，必須進(jìn)行精確測量離焦量并計算附加光程差，在處理干涉條紋時在程序中寫入此值并在最終結(jié)果中扣除即可。
圖5中干涉儀的標(biāo)準(zhǔn)平板17的下表面是未鍍膜面，上表面鍍增透膜，其參考光束光強Ia為4％。當(dāng)檢驗光束雙通透過被檢測激光片狀放大器19后，檢測光束的總光強Ib可與Ia匹配，形成良好對比度的干涉條紋。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是1.本發(fā)明的L形菲索干涉儀將標(biāo)準(zhǔn)反射鏡18與標(biāo)準(zhǔn)平板17平行置放時，就是立式菲索干涉儀，所以，本發(fā)明起到一機(jī)兩用的作用，在不具備或無力制作大口徑馬赫一陳德爾干涉儀時尤為重要，2.本發(fā)明簡單實用，體積構(gòu)成緊湊合理，造價低廉，易于推廣應(yīng)用，3.比起常規(guī)的單通馬赫-陳德爾干涉儀檢驗的系統(tǒng)，這種雙通檢驗結(jié)構(gòu)靈敏度提高了一倍。


圖1為已有技術(shù)1置入被檢測系統(tǒng)時的馬赫-陳德爾干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為已有技術(shù)2用兩塊準(zhǔn)直物鏡及棱鏡剪切干涉儀的檢測系統(tǒng)示意圖。
圖3為已有技術(shù)2用一塊準(zhǔn)直物鏡和一塊平板剪切干涉儀的檢測系統(tǒng)示意圖。
圖4為一常規(guī)使用的立式菲索干涉儀的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
圖5為本發(fā)明檢測大型激光放大器系統(tǒng)的L形菲索干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例用He-Ne激光器做點光源1，當(dāng)一被檢測系統(tǒng)19由每塊250mm×500mm橢圓板，其通光口徑為Φ250mm的共八塊片狀組成的放大器水平置放于標(biāo)準(zhǔn)反射鏡18與垂直置放的全反射鏡20之間，計算由于離焦Δf＝0.50mm導(dǎo)致參考臂與檢測臂不等引入的附加光程差ΔΔ=Δf2lD28f4---(1)]]>(1)式中Δf——干涉儀中準(zhǔn)直物鏡16的離焦量，此處Δf＝0.50mm，l——干涉儀中參考臂與檢測臂之間最大的光程差，在本片狀放大器裝置中，因兩次通過器件光程差約為l＝8000mm，D——菲索干涉儀準(zhǔn)直物鏡16口徑，本儀器D＝250mm，f——菲索干涉儀準(zhǔn)直物鏡16的焦距，本儀器f＝1250mm，將上述數(shù)值代入(1)式，計算得Δ≈0.0064μm當(dāng)λ＝0.6328μm時，此值相當(dāng)于p＝Δ/λ≈1/100條紋。此數(shù)值證明了不影響測試精度。
用本發(fā)明的檢測大型激光放大器系統(tǒng)的L形菲索干涉儀，可以對大型光學(xué)系統(tǒng)的檢測獲得快速的數(shù)字化的定量的測量結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種檢測大型激光放大器的L形菲索干涉儀，含有由點光源(1)出射的激光束，經(jīng)小孔光闌(14)進(jìn)入分光棱鏡(15)，再通過準(zhǔn)直物鏡(16)射出在垂直方向上的平行光束，此平行光束經(jīng)過一標(biāo)準(zhǔn)平板(17)反射的一小部分反射光束為參考光束Ia，透過標(biāo)準(zhǔn)平板(17)的大部分透射光束為檢驗光束Ib，其特征在于由標(biāo)準(zhǔn)平板(17)透過的垂直方向走向的檢驗光束Ib經(jīng)過反射面相對垂直方向成45度角置放的標(biāo)準(zhǔn)反射鏡(18)后將垂直方向引入水平方向行進(jìn)，此水平方向行進(jìn)的檢驗光束Ib通過被檢測系統(tǒng)(19)后射入垂直置放的標(biāo)準(zhǔn)反射鏡(20)后自準(zhǔn)沿原光路返回，返回的檢驗光束Ib通過標(biāo)準(zhǔn)平板(17)后與參考光束Ia干涉后形成干涉條紋，再經(jīng)過分光棱鏡(15)進(jìn)入攝象及處理系統(tǒng)(21)，由此給出定量測量結(jié)果，整體干涉儀呈L形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種檢測大型激光放大器的L形菲索干涉儀。包含由點光源射出的激光束，通過小孔光闌、分光棱鏡和準(zhǔn)直物鏡出射在垂直方向的平行光束，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)平板分成參考光束I
文檔編號G01M11/02GK1130758SQ9511155
公開日1996年9月11日 申請日期1995年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月8日
發(fā)明者徐德衍 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所