CN116321647A - 一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪及方法，包括：脉冲光源及目标靶系统、一级成像系统、干涉成像系统，利用两片分束片来实现干涉的新型干涉方法，具有光路搭建方便且紧凑的优点，在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小以及干涉条纹的方向的可操作性上有巨大优势。

Description

一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪及方法
技术领域
本发明涉及一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪及方法，属于激光等离子体的相位测量诊断领域。
背景技术
冕区电子密度的诊断对于深入研究实验室天体物理、惯性约束聚变、Z箍缩等离子体等起着重要的作用。干涉仪作为一种最普遍的相位测量方法，在冕区等离子体电子密度的测量中有着广泛的应用。诊断光穿过等离子体后携带等离子体的相位，在记录介质处与另一束参考光进行干涉得到干涉图。通过对干涉图求解可以得到等离子体的相位，进而能够得到冕区等离子体的二维电子密度。
目前存在的几种光学干涉仪，主要有马赫曾德尔干涉仪，迈克尔逊干涉仪以及Nomarski干涉仪。其中马赫曾德尔干涉仪与迈克尔逊干涉仪在光路的搭建上不够方便与紧凑，对于等离子体的相位测量，往往需要在复杂的实验现场环境搭建，光路排布的不紧凑对于实验现场诊断光路的搭建十分的不友好。
目前应用于等离子体相位测量的干涉仪主要为Nomarski干涉仪，在光路的搭建上较为紧凑，一般利用双棱镜或沃拉斯顿棱镜实现光束的干涉。虽然Nomarski干涉仪的紧凑特性对光路的搭建提供了一定的便利性，但其与马赫曾德尔干涉仪和迈克尔逊干涉仪一样，它们的干涉条纹间距与干涉视场的大小无法独立灵活可调，在调节干涉条纹的间距时会使得干涉视场的大小也发生变化，同时光路搭建完成之后干涉视场的大小也固定下来，想要进行调节就需要更换光路中的元件，例如更换不同楔角的双棱镜或不同分离角度的沃拉斯顿棱镜。而在具体的等离子体相位诊断实验中，干涉条纹的间距决定了干涉条纹的对比度与干涉测量相位的灵敏度，而干涉视场则决定了诊断的视场，这需要针对不同的电子密度与其分布进行及时的调节。目前存在的干涉仪在干涉条纹间距与干涉视场的灵活调节性上存在着一定的缺陷。同时针对于不同的干涉仪使用场景而言，干涉条纹的取向也需要应对不同的应用场景而发生改变，对于目前使用的干涉仪，如果需要更改干涉条纹的方向，则需要对干涉元件进行旋转，这对于非圆形的干涉元件，比如双棱镜而言，带来了一定的困难。
以上所述的这些缺点对于光路的调节十分的不友好，极大的限制了干涉仪的使用场景，增大了干涉仪在搭建与使用上的难度。
发明内容
本发明的技术解决问题：针对于目前存在的等离子体相位干涉仪搭建不紧凑，同时光路固化之后，干涉条纹的间距，干涉条纹的方向与干涉视场无法独立灵活可调的困难。一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪及方法，具有光路搭建简单且紧凑的特性，同时具有干涉条纹的间距与干涉视场的大小独立灵活可调、干涉条纹方向可灵活调节的优点。
本发明技术解决方案：
第一方面，本发明提供一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪，包括：脉冲光源及目标靶系统100、一级成像系统200、干涉成像系统300；脉冲光源及目标靶系统100产生携带等离子体信息的信号光入射到一级成像系统200；一级成像系统200接收携带等离子体信息的信号光，对其中的等离子体的像进行成像，得到一级像面处的像，实现像传递，并导入到干涉成像系统300中；所述干涉成像系统300中，一级像面处的像依次经过第三透镜6，第一分束片7，第二分束片8，第四透镜9后，在门控相机10的光阴极上实现干涉图像；其中利用紧邻的两片分束片作为干涉元件，即第一分束片7和第二分束片8作为干涉元件，实现干涉条纹的间距、干涉条纹的方向与干涉视场的大小独立灵活可调，调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹的间距，调节第一分束片7与第二分束片8的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向。
进一步，所述干涉成像系统300中，调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹间距，调节第一分束片7与第二分束片8的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向的具体实现为：
如果改变第一分束片7与第二分束片8的中心距离第三透镜6的傅里叶面的距离d，即调节干涉元件的离焦量，则在不改变干涉视场y大小的情况下，完成对干涉条纹的间距s的改变；
如果改变干涉视场y的大小，则改变第一分束片7与第二分束片8的角度θ，同时改变所述距离d，在不改变干涉条纹间距s的情况下，完成对干涉视场y的大小的调节；
如果改变干涉条纹的方向，只改变所述角度θ在x或y方向分量的大小，完成对干涉条纹的方向的调节。
进一步，所述一级成像系统200由第一透镜3、第二透镜4和二维狭缝5组成；第一透镜3、第二透镜4、二维狭缝5依次光路连接；信号光依次经过第一透镜3、第二透镜4和二维狭缝5后，经过第三透镜6入射到干涉成像系统300；第一透镜3与第二透镜4用于将等离子体的像成像到二维狭缝5处；二维狭缝5用于限制诊断视场，第一透镜3与第二透镜4共焦点放置，对目标靶2产生的等离子体进行成像。
进一步，所述干涉成像系统300中，在光路排布上，所述第四透镜9放置于第三透镜6的傅里叶面附近，同时第一分束片7与第二分束片8放置于第三透镜6与第四透镜9之间。这种特殊的光路排布与干涉元件的使用正是本干涉仪与其他干涉仪明显不一样的地方，这种特殊的光学设计使得能够很轻松的实现对干涉条纹的间距、干涉视场的大小与干涉条纹的方向独立灵活的调节。
第二方面，本发明提供一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉方法，实现为：携带等离子体信息的信号光进行一级成像后得到一级像面处的像，再进行干涉成像；所述干涉成像时，一级像面处的像依次经过第三透镜6，第一分束片7，第二分束片8，第四透镜9后，在门控相机10的光阴极上实现干涉图像；其中利用紧邻的两片分束片作为干涉元件，即第一分束片7和第二分束片8作为干涉元件，实现干涉条纹的间距、干涉条纹的方向与干涉视场的大小独立灵活可调，调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹的间距，调节第一分束片7与第二分束片8的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向。
进一步，所述调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹的间距，调节第一分束片7与第二分束片8的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向的具体如下：
设第一分束片7与第二分束片8的中心距离第三透镜6的傅里叶面为d，第四透镜9的焦距为f4，第一分束片7与第二分束片8不完全平行，有角度θ，则在门控相机10处，干涉视场y的大小表示为：
y＝2f4θ
而干涉条纹的间距s表示为：
Figure BDA0004152211250000031
其中，λ为信号光的波长。
如果只改变第一分束片7与第二分束片8的中心距离第三透镜6的傅里叶面的距离d，则在不改变干涉视场y的大小的情况下完成对干涉条纹间距s的改变，而如果需要改变干涉视场y的大小，则需要改变角度θ，同时改变距离d，使得两者的乘积dθ不变，则在不改变干涉条纹间距s的情况下完成对干涉视场y大小的调节，而如果需要改变干涉条纹的方向，只需要改变第一分束片7与第二分束片8的角度θ在x或y方向分量的大小，则完成对干涉条纹方向的改变；通过对角度θ与距离d的调节，实现对干涉条纹的间距、干涉视场的大小与干涉条纹的方向独立灵活的调节。
第三方面，本发明提供一种电子装置(计算机、服务器、智能手机等)，包括处理器和存储器；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序，执行时实现前述应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁盘、光盘)，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉方法。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的创新点主要体现在干涉成像系统300中。现有的等离子体相位测量干涉仪：马赫曾德尔干涉仪，迈克尔逊干涉仪以及Nomarski干涉仪。其中马赫曾德尔干涉仪与迈克尔逊干涉仪在光路的排布上不紧凑，Nomarski干涉仪虽然具有一定的紧凑性，对光路的搭建提供了一定的便利性，但其与马赫曾德尔干涉仪和迈克尔逊干涉仪一样，它们的干涉条纹的间距，干涉条纹的方向与视场无法独立灵活可调，在调节干涉条纹的间距时会使得干涉视场的大小也发生变化，同时光路搭建完成之后干涉视场的大小也固定下来，想要进行调节就需要更换光路中的元件，例如更换不同楔角的双棱镜或不同分离角度的沃拉斯顿棱镜。而如果需要更改干涉条纹的方向，则需要对干涉元件进行旋转，这对于非圆形的干涉元件比如双棱镜而言，带来了一定的困难。这些缺点对于光路的调节十分的不友好。在对激光等离子体进行诊断时，往往需要针对不同的物理需求与不同的诊断目标设置不同的干涉条纹间距，干涉条纹方向与干涉视场，调整干涉条纹间距，干涉条纹方向与干涉视场十分困难这一缺点非常限制现有干涉仪在激光等离子体相位测量的使用场景。
针对现有的等离子体相位测量干涉仪在光路排布上不简单、不紧凑，同时在光路搭建完成后，干涉条纹间距，干涉条纹方向与干涉视场的大小无法独立灵活可调的缺点。本发明另辟蹊径，不使用目前最常用的双棱镜或沃拉斯顿棱镜，而是利用两片分束片作为干涉元件。本发明的这种干涉实现方式，构成十分简单，这使得干涉仪光路的搭建十分简单紧凑。同时干涉条纹间距，干涉条纹的方向与干涉视场的大小独立灵活可调，调节干涉条纹的间距只需要调节干涉元件的离焦量，调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向时只需要调节分束片7与分束片8的角度。
(2)本发明的这种简单紧凑的等离子体相位测量干涉仪，不仅在干涉仪光路搭建上，大大降低了光路搭建的难度，减少了光路搭建的时间，同时干涉条纹间距，干涉条纹方向与干涉视场的大小独立灵活可调的优点，大大扩展了本发明这种等离子体相位测量干涉仪在具体实验上应用的场景。本发明的这些优点，都是现有干涉仪缺少，同时又是非常需要的地方。
(3)本发明通过调节干涉成像系统300中的第一分束片7与第二分束片8之间的角度与离焦量很轻易的实现了不同的干涉视场，不同的干涉条纹方向与不同的干涉条纹间距的干涉图结果，相关结果在后面展示。突破了现有干涉仪在干涉条纹间距，干涉条纹方向与干涉视场的大小无法独立灵活可调的困难限制。
(4)本发明不仅为激光惯性约束聚变冕区等离子体电子密度的诊断提供了一种强有力的技术支撑，同时也为其他一些快过程的等离子体诊断，例如Z箍缩聚变，实验室天体物理，高能量密度物理等提供了一种简单、灵活泛用的诊断方法。
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图；
图2为用于讲解本发明如何实现对对干涉条纹的间距、干涉视场的大小与干涉条的纹的方向独立灵活的调节的示意图；
图3为干涉仪的诊断结果图，第一分束片7与第二分束片8的间隔小于1mm，干涉视场的大小为9.6mm×6mm，干涉条纹的间距约为630μm；
图4为干涉仪的诊断结果图，干涉视场的大小为6mm×9.6mm，干涉条纹的间距约为385um，干涉条纹的方向为水平；
图5为干涉仪的诊断结果图，干涉视场的大小为6mm×9.6mm，干涉条纹的间距约为630um，干涉条纹的方向为水平；
图6为干涉仪的诊断结果图，干涉视场的大小为11.5mm×4mm，干涉条纹的间距约为350um，干涉条纹的方向为竖直；
图7为干涉仪的诊断结果图，干涉视场的大小为9.6mm×6mm，干涉条纹的间距约为350um，干涉条纹的方向为竖直；
图8为干涉仪的诊断结果图，干涉视场的大小为6mm×9.6mm，干涉条纹的间距约为360um，干涉条纹的方向为水平。
其中：纳秒长脉冲激光器1，目标靶2，第一透镜3，第二透镜4，二维狭缝5，第三透镜6，第一分束片7，第二分束片8，第四透镜9后，门控相机10。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明为一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪，包括：脉冲光源及目标靶系统100、一级成像系统200、干涉成像系统300。
脉冲光源及目标靶系统100，由纳秒长脉冲激光器1产生的一束脉冲光经过由目标靶2产生的等离子体后，成为携带等离子体信息的信号光，经过第一透镜3后入射到一级成像系统200；
一级成像系统200，用于对等离子体的像进行成像，实现像传递，导入到干涉成像系统300中；
干涉成像系统300，用于将一级像面处的像成像到门控相机10的光阴极上，并利用第一分束片7与第二分束片8这一干涉元件实现干涉，最后在门控相机10处完成干涉图像的门控记录。
所述脉冲光源及目标靶系统100由纳秒长脉冲激光器1与目标靶2组成，在具体实验时，另有一束脉冲激光聚焦到目标靶上，用于产生等离子体；纳秒长脉冲激光器1与目标靶2光路连接；由长脉冲激光器产生的一束脉冲光经过由目标靶2产生的等离子体后，成为携带等离子体信息的信号光，经过第一透镜3后入射到一级成像系统200中；
所述一级成像系统200由第一透镜3，第二透镜4，二维狭缝5组成；第一透镜3，第二透镜4，二维狭缝5依次光路连接；信号光依次经过第一透镜3，第二透镜4，二维狭缝5后，经过第三透镜6入射到干涉成像系统300里。第一透镜3与第二透镜4用于将等离子体的像成像到二维狭缝5处；二维狭缝5用于限制诊断视场；
所述干涉成像系统300由第三透镜6，第一分束片7，第二分束片8，第四透镜9，门控相机10组成，其中第一分束片7与第二分束片8组成用于实现干涉的干涉元件；第三透镜6，第一分束片7，第二分束片8，第四透镜9，门控相机10依次光路连接；信号光依次经过第三透镜6，第一分束片7，第二分束片8，第四透镜9后，在门控相机10的光阴极上实现干涉图像，并由门控相机10采集干涉图样。
所述脉冲光源及目标靶系统100的目标靶2与一级成像系统200的第一透镜3光路连接；
所述一级成像系统200的二维狭缝5与干涉成像系统300的第三透镜6光路连接；
如图2所示，给出进行干涉条纹的间距、干涉视场的大小与干涉的条纹的调节。假设第一分束片7与第二分束片8的中心距离第三透镜6的傅里叶面为d，即干涉元件离焦量，第四透镜9的焦距为f4，第一分束片7与第二分束片8不完全平行，有角度θ，则在门控相机10处，干涉视场y的大小表示为：
y＝2f4θ
而干涉条纹的间距s表示为：
Figure BDA0004152211250000071
其中，λ为信号光的波长。
可以看到如果只改变第一分束片7与第二分束片8的中心距离第三透镜6的傅里叶面的距离d，则可以在不改变干涉视场y的大小的情况下完成对干涉条纹间距s的改变。而如果需要改变干涉视场y的大小，则需要改变角度θ，同时改变距离d，使得两者的乘积dθ不变，则可以在不改变干涉条纹间距s的情况下完成对干涉视场y大小的调节。而如果需要改变干涉条纹的方向，只需要改变第一分束片7与第二分束片8的角度θ在x或y方向分量的大小，则完成对干涉条纹方向的改变。通过对角度θ与距离d的调节，实现对干涉条纹的间距、干涉视场的大小与干涉条纹的方向独立灵活的调节。
本发明工作过程：光源及目标靶系统100的纳秒长脉冲激光器1产生的激光脉冲宽度为7纳秒，波长在266nm，单脉冲能量约为5mJ，具备重频及外触发工作模式。
目标靶2首先被外部的超强激光烧蚀出等离子体，由纳秒长脉冲激光器1产生的脉冲光入射进目标靶2后，成为携带等离子体信息的信号光，经过第一透镜3后入射到一级成像系统200中；之后依次经过第一透镜3，第二透镜4，二维狭缝5入射到干涉成像系统300里。第一透镜3与第二透镜4用于将等离子体的像成像到二维狭缝5处；二维狭缝5用于限制诊断视场。
经过一级成像系统200后的信号光再依次经过第三透镜6，第一分束片7，第二分束片8，第四透镜9后，在门控相机10的光阴极上实现干涉图像，并由门控相机10采集干涉图像。
如图3所示，给出了干涉仪的诊断结果，对于图3的诊断结果，第一分束片7与第二分束片8的间隔小于1mm，干涉视场的大小为9.6mm×6mm，干涉条纹的间距约为630μm，干涉条纹的方向为竖直方向，门控相机10的积分时间设置为200皮秒，时间分辨为200皮秒。通过干涉条纹的扭曲可以给出等离子体的相位。
为了更凸显本发明的灵活可调干涉仪在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小与干涉条纹方向上的优越性，下面的结果展示了不同的干涉条纹间距，不同的干涉视场大小与不同的干涉条纹方向的结果。
如图4所示，给出了干涉仪的诊断结果，干涉视场的大小为6mm×9.6mm，干涉条纹的间距约为385um，干涉条纹的方向为水平。图4与图5-8具有不同的干涉条纹间距或干涉视场、条纹方向，凸显了本发明在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小与干涉条纹方向上的优越性。
如图5所示，给出了干涉仪的诊断结果，干涉视场的大小为6mm×9.6mm，干涉条纹的间距约为630um，干涉条纹的方向为水平。图5与图4，6-8具有不同的干涉条纹间距或干涉视场、条纹方向，凸显了本发明在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小与干涉条纹方向上的优越性。
如图6所示，给出了干涉仪的诊断结果，干涉视场的大小为11.5mm×4mm，干涉条纹的间距约为350um，干涉条纹的方向为竖直。图6与图4-5，7-8，具有不同的干涉条纹间距或干涉视场、条纹方向，凸显了本发明在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小与干涉条纹方向上的优越性。
如图7所示，给出了干涉仪的诊断结果，干涉视场的大小为9.6mm×6mm，干涉条纹的间距约为350um，干涉条纹的方向为竖直。图7与图4-6，8具有不同的干涉条纹间距或干涉视场、条纹方向，凸显了本发明在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小与干涉条纹方向上的优越性。
如图8所示，给出了干涉仪的诊断结果，干涉视场的大小为6mm×9.6mm，干涉条纹的间距约为360um，干涉条纹的方向为水平。图8与图4-7具有不同的干涉条纹间距或干涉视场、条纹方向，凸显了本发明在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小与干涉条纹方向上的优越性。
图4-8所示，展示的结果充分的说明了本发明的干涉仪与传统干涉方式的优点，本发明的优势不在图4-8的某张图中单独体现，而是这些结果共同展示了本发明干涉仪的优点，说明了本发明的一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪针对不同物理诊断需求所设置的不同干涉条纹间距，不同的干涉视场大小与不同的干涉条纹方向的结果，凸显了本发明在调节干涉条纹的间距，干涉视场的大小与干涉条纹方向上的优越性。
不同于之前存在的干涉仪，干涉元件不使用双棱镜或沃拉斯顿棱镜，本发明使用两片分束片作为干涉元件，这种干涉仪具有光路搭建简单且紧凑的特性，同时具有干涉条纹的间距与干涉视场的大小独立灵活可调、干涉条纹方向可灵活调节的优点。本发明所展示的干涉仪在光路搭建的紧凑性与光路调节的可操作性上有巨大优势。
以上虽然描述了本发明的具体实施方法，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明原理和实现的前提下，可以对这些实施方案做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪，包括：脉冲光源及目标靶系统(100)、一级成像系统(200)、干涉成像系统(300)；脉冲光源及目标靶系统(100)产生携带等离子体信息的信号光入射到一级成像系统(200)；一级成像系统(200)接收携带等离子体信息的信号光，对其中的等离子体的像进行成像，得到一级像面处的像，实现像传递，并导入到干涉成像系统(300)中；其特征在于：所述干涉成像系统(300)中，一级像面处的像依次经过第三透镜(6)，第一分束片(7)，第二分束片(8)，第四透镜(9)后，在门控相机(10)的光阴极上实现干涉图像；其中利用紧邻的两片分束片作为干涉元件，即第一分束片(7)和第二分束片(8)作为干涉元件，实现干涉条纹的间距、干涉条纹的方向与干涉视场的大小独立灵活可调，调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹的间距，调节第一分束片(7)与第二分束片(8)的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向。
2.根据权利要求1所述的一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪，其特征在于：所述干涉成像系统(300)中，调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹间距，调节第一分束片(7)与第二分束片(8)的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向的具体实现为：
如果改变第一分束片(7)与第二分束片(8)的中心距离第三透镜(6)的傅里叶面的距离d，即干涉元件的离焦量，则在不改变干涉视场y大小的情况下，完成对干涉条纹的间距s的改变；
如果改变干涉视场y的大小，则改变第一分束片(7)与第二分束片(8)的角度θ，同时改变所述距离d，在不改变干涉条纹间距s的情况下，完成对干涉视场y的大小的调节；
如果改变干涉条纹的方向，只改变所述角度θ在x或y方向分量的大小，完成对干涉条纹的方向的调节。
3.根据权利要求1所述的一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪，其特征在于：所述一级成像系统(200)包括第一透镜(3)、第二透镜(4)和二维狭缝(5)组成；第一透镜(3)、第二透镜(4)、二维狭缝(5)依次光路连接；信号光依次经过第一透镜(3、第二透镜(4)和二维狭缝(5)后，经过第三透镜(6)入射到干涉成像系统(300)；第一透镜(3)与第二透镜(4)用于将等离子体的像成像到二维狭缝(5)处；二维狭缝(5)用于限制诊断视场，第一透镜(3)与第二透镜(4)共焦点放置，对目标靶(2)产生的等离子体进行成像。
4.根据权利要求1所述的一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉仪，其特征在于：所述干涉成像系统(300)中，在光路排布上，所述第四透镜(9)放置于第三透镜(6)的傅里叶面附近，同时第一分束片(7)与第二分束片(8)放置于第三透镜(6)与第四透镜(9)之间。
5.一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉方法，实现为：携带等离子体信息的信号光进行一级成像后得到一级像面处的像，再进行干涉成像，其特征在于：所述干涉成像时，一级像面处的像依次经过第三透镜(6)，第一分束片(7)，第二分束片(8)，第四透镜(9)后，在门控相机(10)的光阴极上实现干涉图像；其中利用紧邻的两片分束片作为干涉元件，即第一分束片(7)和第二分束片(8)作为干涉元件，实现干涉条纹的间距、干涉条纹的方向与干涉视场的大小独立灵活可调，调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹的间距，调节第一分束片(7)与第二分束片(8)的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向。
6.根据权利要求5所述的一种应用于等离子体相位测量的灵活可调干涉方法，其特征在于：所述调节干涉元件的离焦量能够调节干涉条纹的间距，调节第一分束片(7)与第二分束片(8)的角度能够调节干涉视场的大小与干涉条纹的方向的具体如下：
设第一分束片(7)与第二分束片(8)的中心距离第三透镜(6)的傅里叶面为d，即干涉元件的离焦量为d，且第四透镜(9)的焦距为f4，第一分束片(7)与第二分束片(8)不完全平行，有角度θ，则在门控相机(10)处，干涉视场y的大小表示为：
y＝2f4θ
而干涉条纹的间距s表示为：
Figure FDA0004152211240000021
其中λ为信号光的波长。
7.一种电子装置，其特征在于，包括处理器和存储器；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序，执行时实现权利要求5-6中任意之一所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时权利要求5-6中任意之一所述的方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116997067A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 中国科学技术大学 等离子体相位分布的测量方法、测量装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000074755A (ja) * 1998-08-31 2000-03-14 Natl Res Inst For Metals プラズマ温度分布測定方法および装置
CN101315301A (zh) * 2008-06-18 2008-12-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 双光路去噪声载波-包络相位测量装置
DE102010049672B3 (de) * 2010-10-20 2012-02-16 Technische Universität Dresden Laser-Doppler-Linien-Distanzsensor zur dreidimensionalen Formvermessung bewegter Festkörper
CN104048944A (zh) * 2014-03-14 2014-09-17 中国科学院力学研究所 差分干涉测量成像系统及方法
CN104122228A (zh) * 2014-07-14 2014-10-29 江苏大学 一种集成光干涉和散射信息分析的显微成像系统及方法
CN104185353A (zh) * 2014-09-05 2014-12-03 中国人民解放军陆军军官学院 一种基于汤姆逊散射弱相干技术的聚变堆等离子体密度温度诊断方法
CN104596989A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 四川大学 基于干涉条纹图处理测量透明介质折射率分布的方法
CN106604511A (zh) * 2016-11-24 2017-04-26 西北核技术研究所 一种测量高密度等离子体运动速度的方法和光学系统
CN113175867A (zh) * 2021-05-24 2021-07-27 浙江理工大学 一种正弦相位调制激光干涉仪及载波生成、信号解调方法
CN114609088A (zh) * 2020-12-09 2022-06-10 南京理工大学 一种激光等离子体三波长干涉诊断装置及其调节方法
CN114993949A (zh) * 2022-05-27 2022-09-02 中国科学技术大学 一种紧凑型多分幅阴影和纹影成像仪

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000074755A (ja) * 1998-08-31 2000-03-14 Natl Res Inst For Metals プラズマ温度分布測定方法および装置
CN101315301A (zh) * 2008-06-18 2008-12-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 双光路去噪声载波-包络相位测量装置
DE102010049672B3 (de) * 2010-10-20 2012-02-16 Technische Universität Dresden Laser-Doppler-Linien-Distanzsensor zur dreidimensionalen Formvermessung bewegter Festkörper
CN104048944A (zh) * 2014-03-14 2014-09-17 中国科学院力学研究所 差分干涉测量成像系统及方法
CN104122228A (zh) * 2014-07-14 2014-10-29 江苏大学 一种集成光干涉和散射信息分析的显微成像系统及方法
CN104185353A (zh) * 2014-09-05 2014-12-03 中国人民解放军陆军军官学院 一种基于汤姆逊散射弱相干技术的聚变堆等离子体密度温度诊断方法
CN104596989A (zh) * 2015-01-23 2015-05-06 四川大学 基于干涉条纹图处理测量透明介质折射率分布的方法
CN106604511A (zh) * 2016-11-24 2017-04-26 西北核技术研究所 一种测量高密度等离子体运动速度的方法和光学系统
CN114609088A (zh) * 2020-12-09 2022-06-10 南京理工大学 一种激光等离子体三波长干涉诊断装置及其调节方法
CN113175867A (zh) * 2021-05-24 2021-07-27 浙江理工大学 一种正弦相位调制激光干涉仪及载波生成、信号解调方法
CN114993949A (zh) * 2022-05-27 2022-09-02 中国科学技术大学 一种紧凑型多分幅阴影和纹影成像仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵闯等: "神光-ⅡU装置的SBS背向散射角分辨诊断系统", 光学学报, vol. 43, no. 11, 13 March 2023 (2023-03-13), pages 137 - 145 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116997067A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 中国科学技术大学 等离子体相位分布的测量方法、测量装置
CN116997067B (zh) * 2023-09-26 2024-01-05 中国科学技术大学 等离子体相位分布的测量方法、测量装置

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