專利名稱：用He－Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，特別涉及兩次曝光動態(tài)變形的測試。主要用于固體激光器中增益介質(zhì)畸變的檢測，飛機機翼受力變形、汽車輪胎充氣過程中破壞動態(tài)變形、氣輪機汽缸中燃燒情況的觀察等等。
背景技術(shù)：
光學(xué)全息術(shù)已在干涉量度學(xué)領(lǐng)域中獲得了極其廣泛的應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，需要檢驗的表面可以是無規(guī)的，而且是漫反射的，它已成功地取代了普通邁克耳孫和泰曼-格林干涉儀中所要求的高質(zhì)量光學(xué)拋光表面的檢測。在兩次曝光全息干涉量度學(xué)中，在同一張記錄介質(zhì)上分別曝光兩次，如果在兩次曝光期間，被研究的表面經(jīng)受了任何變形或運動的話，那么，在以干涉條紋的形式所重構(gòu)的再現(xiàn)像中，將會揭示出表面的這種運動和變形。在雙脈沖全息術(shù)中是通過一臺高功率脈沖激光器，例如調(diào)Q紅金石激光器發(fā)射的短脈沖激光照射來實現(xiàn)兩次曝光的。脈沖激光器所發(fā)射的這些脈沖在時間上是嚴(yán)格分開的，因而記錄的全息圖重構(gòu)像能夠顯示物體運動或振動圖像，這種方法對于非破壞性檢測特別有效。
從上面的討論可以看出，目前所有動態(tài)全息圖的記錄都采用脈沖激光器作為光源，諸如調(diào)Q紅金石激光器、三倍頻藍寶石激光器等，這些激光器皆以脈沖方式工作，不僅價格昂貴，而且運轉(zhuǎn)也很繁雜。

發(fā)明內(nèi)容
為克服在先技術(shù)中存在的缺點，本實用新型提出一種采用低功率He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息圖的裝置?？梢杂脕硌芯吭诤撩胫羴單⒚雱討B(tài)變化過程，為了保證記錄介質(zhì)上有足夠的曝光量，在光路中采用了兩塊透鏡，將全息圖壓縮到Φ15mm～Φ3mm，并在光路中加設(shè)了快門裝置。
所謂全息兩次曝光法，是指在同一張記錄介質(zhì)上，先后記錄物光波面在變化前后的兩個全息圖，則兩個再現(xiàn)波面之間的干涉稱為兩次曝光全息干涉法。這種方法的強度分布為 式中，O0為物光束振幅，R0為參考光束振幅，1為由第一次曝光引起的位相，2為第二次引起的位相。從上式可以看出，干涉條紋的強度仍是余弦分布，但條紋的可見度等于1。
本實用新型的技術(shù)解決方案如下一種用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，包括激光光源、、望遠(yuǎn)鏡、分束器、第一、第二、第三反射鏡，待測樣品和記錄介質(zhì)、其特征是在激光光源和望遠(yuǎn)鏡之間設(shè)有快門，在入射到記錄介質(zhì)(8)的物光路和參考光路分別設(shè)有第一透鏡和第二透鏡，上述各組成的位置關(guān)系是激光光源輸出光束經(jīng)快門，由望遠(yuǎn)鏡擴束后，被分束器一分為二，一束為參考光束Cb，另一束為物光束Wb，從分束器反射出來的物光束Wb經(jīng)樣品到達第一反射鏡反射后，經(jīng)第一透鏡會聚到干板上，作為物波，透過分束器的參考光束Cb經(jīng)第二反射鏡和第三反射鏡反射，再經(jīng)第二透鏡會聚到全息干板上，作為參考波，物波和參考波干涉后形成全息圖，記錄在干板上，這是第一次曝光，取走動態(tài)變化的物體，完成第二次曝光。
所述的激光光源是一臺單模運轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出功率為1mW～5mW。
所述的快門是一種機械快門。
所述的望遠(yuǎn)鏡是一臺放大100倍的擴束系統(tǒng)，其功能在于將直徑為1mm的光束擴大成直徑100mm的光束。
所述的分束器是半透半反鏡，它能將He-Ne激光50％透過，50％反射。
所述的記錄介質(zhì)是對He-Ne激感光靈敏的干板。
本實用新型與在先技術(shù)相比的優(yōu)點在于使用了第一透鏡和第二透鏡，將記錄在全息圖的面積縮小到Φ15mm～Φ3mm，從而大大提高了全息圖上的照度，實現(xiàn)了脈沖曝光的目的，從而可以記錄動態(tài)全息。


圖1為本實用新型用低功率He-Ne激光器作光源，全息測試動態(tài)變形的裝置原理圖。
具體實施方式
本實用新型采用低功率He-Ne激光器作光源，全息兩次曝光法拍攝動態(tài)全息圖的裝置如圖1所示，主要由激光光源1，快門9，望遠(yuǎn)鏡2，分束器3，反射鏡5、6、7，待測樣品4和記錄介質(zhì)8，透鏡10和11組成。
所說的激光光源1是一臺單模運轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出功率為1mW～5mW；所說的快門9是一種機械快門(見在先技術(shù)中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所發(fā)明人高鴻奕、謝紅蘭、陳建文、熊詩圣、李新、徐至展，微秒可調(diào)高速機械快門，申請?zhí)?3115590.1)；所說的望遠(yuǎn)鏡2是一臺放大100倍的擴束系統(tǒng)，其功能在于將直徑為1mm的光束擴大成直徑100mm的光束；所說的分束器3，它能將He-Ne激光50％透過，50％反射；所說的反射鏡5、6、7，能將光束進行全反射；所說的記錄介質(zhì)8是對He-Ne激感光靈敏的干板；所說的透鏡10和11能將光束進行會聚的透鏡。
激光光源1輸出光束經(jīng)快門9，由望遠(yuǎn)鏡2擴束后，被分束器3一分為二，一束為參考波Cb，另一束為物波Wb。
從分束器3反射出來的光束Wb經(jīng)樣品4到達反射鏡5反射后，經(jīng)透鏡10會聚到干板8上，作為物波，透過分束器3的光束Cb經(jīng)反射鏡6和7反射，再經(jīng)透鏡11會聚到全息干板8上，作為參考波。物波和參考波干涉后形成全息圖，記錄在干板8上。這為第一次曝光，取走動態(tài)變化的物體，完成第二次曝光。
采用一支1mmHe-Ne激光器作光源，快門9選用照相機上的機械快門，或采用在先技術(shù)1中的快門，望遠(yuǎn)鏡3擴束倍數(shù)為100，分束器3將光束一分為二，一束為參考波Cb，另一束為物波Wb。待測樣品4可選擇為燃燒的酒精燈的火焰區(qū)域，從分束器3反射出來的光束Wb經(jīng)待測樣品4的等離子火焰區(qū)域以后，被反射鏡5反射，再經(jīng)透鏡10會聚成Φ5mm的光斑在低屏上，而透過分束器3的光束Cb經(jīng)反射鏡6和7全反，再到透鏡11會聚成Φ5mm光束的低屏上。當(dāng)這一切調(diào)整以后，取走低屏，封閉快門，曝光1ms，記錄第一張全息圖，以后取走待測樣品，進行第二次曝光，就完成了動態(tài)全息圖兩次曝光記錄，獲得了酒精燈燃燒時，引起空氣密度變化而在折射率變化的等高圖。
權(quán)利要求1.一種用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，包括激光光源(1)、望遠(yuǎn)鏡(2)、分束器(3)、第一、第二、第三反射鏡(5、6、7)，待測樣品(4)和記錄介質(zhì)(8)、其特征是在激光光源(1)和望遠(yuǎn)鏡(2)之間設(shè)有快門(9)，在入射到記錄介質(zhì)(8)的物光路和參考光路上分別設(shè)有第一透鏡(10)和第二透鏡(11)，上述各組成的位置關(guān)系是激光光源(1)輸出光束經(jīng)快門(9)，由望遠(yuǎn)鏡(2)擴束后，被分束器(3)一分為二，一束為參考光束Cb，另一束為物光束Wb，從分束器(3)反射出來的物光束Wb經(jīng)樣品(4)到達第一反射鏡(5)反射后，經(jīng)第一透鏡(10)會聚到干板(8)上，作為物波，透過分束器(3)的參考光束Cb經(jīng)第二反射鏡(6)和第三反射鏡(7)反射，再經(jīng)第二透鏡(11)會聚到全息干板(8)上，作為參考波，物波和參考波干涉后形成全息圖，記錄在干板(8)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所說的用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，其特征在于所述的激光光源(1)是一臺單模運轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出功率為1mW～5mW。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所說的用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，其特征在于所述的快門(9)是一種機械快門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所說的用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，其特征在于所述的望遠(yuǎn)鏡(2)是一臺放大100倍的擴束系統(tǒng)，其功能在于將直徑為1mm的光束擴大成直徑100mm的光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所說的用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，其特征在于所述的分束器(3)是半透半反鏡，它能將He-Ne激光50％透過，50％反射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所說的用He-Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，其特征在于所述的記錄介質(zhì)(8)是對He-Ne激感光靈敏的干板。
專利摘要一種用He－Ne激光器拍攝動態(tài)全息裝置，包括激光光源、望遠(yuǎn)鏡、分束器、第一、第二、第三反射鏡，待測樣品和記錄介質(zhì)、其特征是在激光光源和望遠(yuǎn)鏡之間設(shè)有快門，在入射到記錄介質(zhì)(8)的物光路和參考光路上分別設(shè)有第一透鏡和第二透鏡，其位置關(guān)系是激光光源輸出光束經(jīng)快門，由望遠(yuǎn)鏡擴束后，被分束器一分為二，一束為參考光束Cb，另一束為物光束Wb，從分束器反射出來的物光束Wb經(jīng)樣品到達第一反射鏡反射后，經(jīng)第一透鏡會聚到干板上，透過分束器的參考光束Cb經(jīng)第二反射鏡和第三反射鏡反射，再經(jīng)第二透鏡會聚到全息干板上，干涉后形成全息圖，記錄在干板上。本實用新型可以用來研究在毫秒至亞微秒動態(tài)變化過程。
文檔編號H01S5/00GK2638108SQ0325607
公開日2004年9月1日 申請日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者陳建文, 高鴻奕, 謝紅蘭, 徐至展, 熊詩圣 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所