CN107144361B - 分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其结构包括照明光源、照明分束镜、成像镜头、中间像面和信号分束镜，照明光源发出的激光经照明分束镜反射后再经过成像镜头聚焦于靶面，由靶面反射的多普勒信号光经成像镜头会聚于中间像面，然后经信号分束镜分束后进入多个测量分支，测量分支包括沿光路传播方向设置的准直镜、干涉仪、会聚镜和条纹相机；条纹相机是不带狭缝的条纹相机，中间像面上设置有狭缝。本发明通过设置共用狭缝可以实现多台条纹相机具有绝对一致的待测目标。在多灵敏度测量并联立求解时，能够更精准地确立重叠解，避免了多灵敏度测量因目标瞄准误差导致的计算错误。

Description

分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪
技术领域
本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪。
背景技术
任意反射表面速度干涉仪(Velocity Interferometer System for AnyReflector，缩写为VISAR)是激光聚变靶场冲击波速度测量的常规设备，它是基于多普勒频移效应进行差频干涉测速的装置，通过记录实验中差频干涉条纹的移动量的变化历程来计算冲击波速度的变化历程。由于冲击波速度在经历首轮驱动激光之后可在极短的时间内(数纳秒)达到极高的速度(几十km/s)，信号光的多普勒频移过于剧烈而超出了记录设备的频响范围，导致记录设备无法响应，出现整数级干涉条纹丢失。因此，对应于可能的不同的丢失条纹数，得到的冲击波速度就有无数个解，这给冲击波速度的评估带来极大困难。
2009年，中国科学院西安光学精密机械研究所的李金珂等人在学位论文《成像型双灵敏度VISAR系统设计及精度分析》中提出了一种双灵敏度VISAR系统，通过估算可以在一定程度上缓解整数级干涉条纹丢失的问题。多灵敏度VISAR是将多普勒频移光分为至少两束，并分别进入灵敏度不同的多个测量分支，每个测量分支都将获得一系列、无数个可能的解。不同测量分支的多列解之间会周期性地出现重叠现象，通过合理设计各测量分支的干涉仪灵敏度，可以大幅降低多列解重叠的频率，进而减少可能解的数量并增加相邻多个解的速度差异。而通过物理理论模型的计算，可以给出冲击波速度的大致范围，出现在理论预估范围内的重叠解即为真实的冲击波速度。
在目前较为成熟的多灵敏度VISAR系统中，每个测量分支都有一台独立的条纹相机记录干涉数据，条纹相机狭缝将截取待测靶面上一条直线进行测量。由于目标靶面是一个没有明显标志物的平面，因此在实际应用过程中很难保证所有测量分支的条纹相机具有同一目标直线，在后续地对各条纹相机进行联立求解时也难以获得准确的测算结果。
发明内容
为了解决现有的多灵敏度VISAR系统中各测量分支的测量目标存在误差的技术问题，本发明提供一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪。
本发明的技术解决方案是：一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特殊之处在于：包括照明光源、照明分束镜、成像镜头、中间像面和信号分束镜，照明光源发出的激光经照明分束镜反射后再经过成像镜头聚焦于靶面，由靶面反射的多普勒信号光经成像镜头会聚于中间像面，然后经信号分束镜分束后进入多个测量分支，所述测量分支包括沿光路传播方向设置的准直镜、干涉仪、会聚镜和条纹相机；所述条纹相机是不带狭缝的条纹相机，所述中间像面上设置有狭缝。
进一步地，上述照明光源与照明分束镜之间还设置有整形照明镜头。
进一步地，上述照明光源发出的激光经照明光纤传输至整形照明镜头。
进一步地，上述测量分支的干涉仪中设置有平行平晶标准具。
进一步地，不同测量分支内的平行平晶标准具的厚度不同。
进一步地，上述中间像面上设置的狭缝是长25mm、宽50μm的狭缝。
本发明的有益效果在于：本发明在多个测量分支的共用光路的中间像面处设置共用狭缝，狭缝截取了靶面上一条待测直线，然后去除所有条纹相机的狭缝，共用狭缝的像将通过VISAR原有光路分别成像在各个条纹相机原狭缝位置，由条纹相机进行记录，从而实现多台条纹相机具有绝对一致的待测目标。在多灵敏度测量并联立求解时，能够更精准地确立重叠解，避免了多灵敏度测量因目标瞄准误差导致的计算错误。
附图说明
图1为本发明分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪的较佳实施例原理示意图。
图2为图1中A处放大视图。
其中，附图标记为：1-照明光源，2-整形照明镜头，3-照明分束镜，4-成像镜头，5-靶面，6-中间像面，7-信号分束镜，8-准直镜，9-干涉仪，10-平行平晶标准具，11-会聚镜，12-条纹相机。
具体实施方式
参见图1，本实施例为一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，主要包括照明光源1、照明分束镜3、成像镜头4、中间像面6和信号分束镜7，照明光源1发出的激光经照明光纤传输进入整形照明镜头2，然后由照明分束镜3反射后再经过成像镜头4聚焦于靶面5，由靶面5反射的多普勒信号光经成像镜头4会聚于中间像面6，然后经信号分束镜7分束后进入两个测量分支，每个测量分支内均包括沿光路传播方向设置的准直镜8、干涉仪9、会聚镜11和条纹相机12。如图2所示，干涉仪9中设置有平行平晶标准具10，两个测量分支内设置的平行平晶标准具的厚度不同。条纹相机12是不带狭缝的条纹相机，而且中间像面6上设置有共用狭缝。共用狭缝的像将通过VISAR原有光路分别成像在各个条纹相机原狭缝位置，由条纹相机进行记录，从而实现多台条纹相机具有绝对一致的待测目标。在多灵敏度测量并联立求解时，能够更精准地确立重叠解，避免了多灵敏度测量因目标瞄准误差导致的计算错误。

Claims (6)

1.一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特征在于：包括照明光源、照明分束镜、成像镜头、中间像面和信号分束镜，照明光源发出的激光经照明分束镜反射后再经过成像镜头聚焦于靶面，由靶面反射的多普勒信号光经成像镜头会聚于中间像面，然后经信号分束镜分束后进入多个测量分支，所述测量分支包括沿光路传播方向设置的准直镜、干涉仪、会聚镜和条纹相机；所述条纹相机是不带狭缝的条纹相机，所述中间像面上设置有共用狭缝，共用狭缝的像将通过VISAR原有光路分别成像在各个条纹相机原狭缝位置，由条纹相机进行记录，从而实现多台条纹相机具有绝对一致的待测目标。
2.根据权利要求1所述的分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特征在于：所述照明光源与照明分束镜之间还设置有整形照明镜头。
3.根据权利要求2所述的分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特征在于：所述照明光源发出的激光经照明光纤传输至整形照明镜头。
4.根据权利要求1-3中任一所述的分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特征在于：所述测量分支的干涉仪中设置有平行平晶标准具。
5.根据权利要求4所述的分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特征在于：不同测量分支内的平行平晶标准具的厚度不同。
6.根据权利要求5所述的分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特征在于：所述中间像面上设置的共用狭缝是长25mm、宽50μm的狭缝。
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