CN1130758A - 检测大型激光放大器的l形菲索干涉仪 - Google Patents

Abstract

一种检测大型激光放大器的L形菲索干涉仪。包含由点光源射出的激光束，通过小孔光阑、分光棱镜和准直物镜出射在垂直方向的平行光束，经过标准平板分成参考光束I_a和检验光束I_b，检验光束I_b通过一标准反射镜变垂直方向为水平方向行进，再穿过被检测系统射入垂直置放的反射镜后自准沿原光路返回，两光束I_a、I_b干涉条纹显示记录于摄象及处理系统，由此给出精确的定量结果。整体结构呈L形，既合理又简单紧凑。

Description

检测大型激光放大器的L形菲索干涉仪

本发明属于光学仪器系统领域，是一种L形菲索干涉仪，主要用于大口径大型激光放大器系统，大口径长尺寸激光棒材料及扩束/缩束系统等光学参数与质量的干涉检测。

干涉检测这类系统的主要结构有：

1.用马赫-陈德尔(Mach-Zender)干涉仪一个臂内放置被检测系统，另一臂作为参考臂进行干涉检测(中国科学院上海光学精密机械研究所，激光12^#实验装置总体技术组所作的激光12^#实验装置研制工作报告，1987，p.525-531)。检验系统如图1所示，主要由点光源1，准直物镜2，多透少反的标准镜3，半透半反的标准镜4，全反射标准平面反射镜5及6，聚光系统7及观测屏8所构成，被测的片状放大器9(或长钕玻璃棒10，扩束/缩束系统11等)放入其中一个臂中。

2.用棱镜剪切干涉仪或平板剪切干涉仪也可以检测上述系统(剪切干涉仪及其应用，机械工业出版社，北京，1987年8月，p.256-257)。如图2，图3所示，其中由点光源1，准直物镜2，棱镜剪切干涉仪12或平板剪切干涉仪13组成，被检测系统9、10或者11放在光路中。

3.立式或卧式的菲索干涉仪，如图4所示，由点光源1经小孔光阑14进入分光棱镜15，再经过准直物镜16射出平行光束，此平行光束经过标准平板17后，分成一小部分反射光束I_a为参考光束，大部分透射光束I_b是检验光束，检验光束I_b通过被检测物9后，由与标准平板17平行置放的标准反射镜18反射沿原光路返回，两光束I_a与I_b干涉条纹经分光棱镜15进入摄象及处理系统21。

上述结构主要存在的缺点是：

1.已有技术1需4块大口径标准平面镜，且其中有两块是透过使用，表面加工精度及材料内部技术指标极难满足要求而且价格将十分昂贵。例如，检测Φ250mm口径的放大器系统，则需要4块口径Φ360mm的高精度平板，至今尚无如此大口径马赫—陈德尔干涉仪在应用。

2.已有技术2虽需标准平板数量减少，但作为其中图3的系统，满足检测口径Φ250mm的高精度剪切干涉平板的口径至少为Φ400mm，厚度为40-50mm，至今国内外也无人使用过。

3.已有技术2如图2、图3所示的系统均属定性干涉检测，若用高精度定量检验相当麻烦。

4.已有技术3中，立式的菲索干涉仪对检测大型的片状激光放大器是不适用的，因为这种激光放大器是不能垂直置放的。对于卧式的菲索干涉仪，若将上述大型片状激光放大器置放于检验光束I_b的光路中，这要将干涉仪的光路拉得很长，将使干涉仪又长又大，占地很大，实际使用很不现实。

本发明的目的：为克服上述所有缺点，为类似的被检测系统9、10、11提供一种新的检测仪器，这种仪器将能解决强激光大型片状主放大器中必须检测的组合精度问题，并能给出数字化的高精度检测结果，而且结构紧凑、简单合理。

本发明的L形菲索干涉仪的具体构成如图5所示：由点光源1出射激光束，沿光路行进方向经小孔光阑14、分光棱镜15及准直物镜16出射在垂直方向的平行光束，其中一小部分经标准平板17的下表面反射作为参考光束I_a，大部分透过标准平板17为检验光束I_b，检验光束I_b经反射面相对垂直方向成45度角置放的标准反射镜18将垂直方向的平行光束引入水平方向行进，经被检测系统19(为大型激光片状放大器)后射入垂直放置的标准反射镜20后自准沿原光路返回，并经标准平板17后检验光束I_b与参考光束I_a两束光干涉后形成的干涉条纹经分光棱镜15进入摄象及处理系统21，最终给出定量结果。整个干涉仪呈″L″形系统构成。

常规使用的立式菲索干涉仪中，参考光束I_a与检测光束I_b两臂程长近于相等，如图4中的17，18，准直物镜16的微量离焦Δf造成的附加光程差是可以忽略的。但在本发明中，由于两臂长相差很大，必须进行精确测量离焦量并计算附加光程差，在处理干涉条纹时在程序中写入此值并在最终结果中扣除即可。

图5中干涉仪的标准平板17的下表面是未镀膜面，上表面镀增透膜，其参考光束光强I_a为4％。当检验光束双通透过被检测激光片状放大器19后，检测光束的总光强I_b可与I_a匹配，形成良好对比度的干涉条纹。

本发明的主要优点是：1.本发明的L形菲索干涉仪将标准反射镜18与标准平板17平行置放时，就是立式菲索干涉仪，所以，本发明起到一机两用的作用，在不具备或无力制作大口径马赫一陈德尔干涉仪时尤为重要，2.本发明简单实用，体积构成紧凑合理，造价低廉，易于推广应用，3.比起常规的单通马赫-陈德尔干涉仪检验的系统，这种双通检验结构灵敏度提高了一倍。

附图说明：

图1为已有技术1置入被检测系统时的马赫-陈德尔干涉仪的结构示意图。

图2为已有技术2用两块准直物镜及棱镜剪切干涉仪的检测系统示意图。

图3为已有技术2用一块准直物镜和一块平板剪切干涉仪的检测系统示意图。

图4为一常规使用的立式菲索干涉仪的光学系统示意图。

图5为本发明检测大型激光放大器系统的L形菲索干涉仪结构示意图。

实施例：

用He-Ne激光器做点光源1，当一被检测系统19由每块250mm×500mm椭圆板，其通光口径为Φ250mm的共八块片状组成的放大器水平置放于标准反射镜18与垂直置放的全反射镜20之间，计算由于离焦Δf＝0.50mm导致参考臂与检测臂不等引入的附加光程差Δ： $\mathrm{\Δ}=\frac{\mathrm{\Δ}{f}^{2}l{D}^2}{8f^4}---\left(1\right)$ (1)式中：Δf——干涉仪中准直物镜16的离焦量，此处Δf＝0.50mm，

       l——干涉仪中参考臂与检测臂之间最大的光程差，

            在本片状放大器装置中，因两次通过器件光程

            差约为l＝8000mm，

       D——菲索干涉仪准直物镜16口径，本仪器

             D＝250mm，

       f——菲索干涉仪准直物镜16的焦距，本仪器

             f＝1250mm，将上述数值代入(1)式，计算得

                     Δ≈0.0064μm当λ＝0.6328μm时，此值相当于p＝Δ/λ≈1/100条纹。此数值证明了不影响测试精度。

用本发明的检测大型激光放大器系统的L形菲索干涉仪，可以对大型光学系统的检测获得快速的数字化的定量的测量结果。

Claims (1)

1.一种检测大型激光放大器的L形菲索干涉仪，含有由点光源(1)出射的激光束，经小孔光阑(14)进入分光棱镜(15)，再通过准直物镜(16)射出在垂直方向上的平行光束，此平行光束经过一标准平板(17)反射的一小部分反射光束为参考光束I_a，透过标准平板(17)的大部分透射光束为检验光束I_b，其特征在于由标准平板(17)透过的垂直方向走向的检验光束I_b经过反射面相对垂直方向成45度角置放的标准反射镜(18)后将垂直方向引入水平方向行进，此水平方向行进的检验光束I_b通过被检测系统(19)后射入垂直置放的标准反射镜(20)后自准沿原光路返回，返回的检验光束I_b通过标准平板(17)后与参考光束I_a干涉后形成干涉条纹，再经过分光棱镜(15)进入摄象及处理系统(21)，由此给出定量测量结果，整体干涉仪呈L形结构。

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