CN1587931A - 双环路二维剪切干涉检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种双环路二维剪切干涉检测装置，其构成是在待测激光束的前进方向依次是扩束镜、45°置放的第一分光镜、135°置放的第二分光镜及90°置放的第二全反射镜，在第二反射镜的反射光路上设置第一全反射镜，且该第一全反射镜的反射光正好以45°入射第二分光镜，其透过光方向有第一CCD，在第一分光镜的反射光路上且成45°地置放第三分光镜、成135°置放第三全反射镜，在该第三全反射镜的反射光路上设置第四全反射镜，在该第四全反射镜的反射光正好以45°入射第三分光镜，其透射光方向有第二CCD，所述的第一CCD和第二CCD的输出通过一个图象采集卡同时连接到同一台计算机，所述的第一CCD和第二CCD之间由一个外触发信号同步。
Description
技术领域
本发明是一种双环路二维剪切干涉检测装置，该装置能实现正交方向(二维)同时对宽带强激光束波前进行检测、采集与计算机自动化数据处理。利用该装置能有效地对宽谱带激光束的波前畸变和强激光系统腔镜变形过程实现动态检测。
背景技术
在先技术中，付雷等人(参见：付雷，辛建国等，光学学报，20卷，12期，1667-1674页，2000年)提出了一种分光路二维剪切干涉检测系统。但该系统存在很明显的几个缺点：
1.由于剪切镜前后两平板面都是未镀膜的，使得光束能量未得到充分利用。
2.剪切镜两平板面反射光的光程不等，对于宽谱带光束，剪切干涉的条纹不够清晰，给数据处理带来困难和较大的误差；
3.两台计算机的使用，造成资源和台面的浪费，且操作复杂。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种双环路二维剪切干涉检测装置，它能动态检测宽谱带光束或激光束的波前畸变，该装置应可用于宽带光束波面的干涉测量，特别是与包含宽光谱的超短激光脉冲的测量，获得清晰的干涉条纹，便于计算机进行处理，而且具有较低的成本费用。
本发明的技术解决方案如下：
一种双环路二维剪切干涉检测装置，其特征在于它的构成是在待测激光束的前进方向依次是扩束镜、45°置放的第一分光镜、135°置放的第二分光镜及90°置放的第二全反射镜，在第二反射镜的反射光路上设置第一全反射镜，且该第一全反射镜的反射光正好以45°入射第二分光镜，其透过光方向有第一CCD，在第一分光镜的反射光路上且成45°地置放第三分光镜、成135°置放第三全反射镜，在该第三全反射镜的反射光路上设置第四全反射镜，在该第四全反射镜的反射光正好以45°入射第三分光镜，其透射光方向有第二CCD，所述的第一CCD和第二CCD的输出通过一个图象采集卡同时连接到同一台计算机，所述的第一CCD和第二CCD之间由一个外触发信号同步。
所述的第一分光镜、第二分光镜和第三分光镜是一个表面镀有反射率50％，透过率50％介质膜、另一个表面镀有增透膜的平行平板。
所述的第二全反射镜、第一全反射镜、第三全反射镜和第四全反射镜是表面镀有反射率99％以上全反射膜的平板。
本发明装置的工作过程是：待测的光束经扩束镜适当扩束后(光斑直径大约为20mm)，进入第一分光镜，分成强度基本相等的两光束。从第一分光镜出来的透射光，即第一束光进入第一部分光路：先进入第二分光镜又分成强度基本相等的两束，从第二分光镜出来的透射光依次经过第二全反镜、第一全反镜全反射和第二分光镜透射；反射光依次经过第一全反镜、第二全反镜全反和第二分光镜半反并与前述的透射光形成竖直平面内的剪切干涉。剪切量可以通过调节第一全反镜、第二全反镜和第二分光镜来实现。同样的，从第一分光镜出来的反射光，即第二束光进入第二部分光路：先进入第三分光镜分成强度基本相等的两束光。从第三分光镜出来的透射光再依次经过第三全反镜、第四全反镜全反和第三分光镜透射；反射光依次经过第四全反镜、第三全反镜全反和第三分光镜半反后并与前述透射光形成水平面内的剪切干涉。剪切量可以通过调节第三全反镜、第四全反镜和第三分光镜来实现。干涉图样分别由同一台计算机连接的第一CCD和第二CCD摄取，由计算机的程序采集、处理，得到激光束波前畸变的二维信息。两个CCD之间用一个外触发信号同步。
本发明的优点是：
1.二维剪切干涉波前检测装置中每个环路中两束相反方向前进的光，光程恒等，可用于宽带光束波面的干涉测量，特别是与包含宽光谱的超短激光脉冲的测量，获得清晰的干涉条纹，便于计算机进行处理。
2.能接近实时地反映光束波面畸变的二维全面信息。
3、一台计算机同时采集两个正交方向的剪切干涉信息进行处理，两个干涉信号之间用一个外触发信号保持同步，节省了资源和台面。
附图说明
图1为本发明双环路二维波面干涉仪的光路结构图。
1-扩束器，2-第一分光镜，3-第二分光镜，4-第一全反镜，5-第二全反镜，6-第一CCD，7-计算机，8-第二CCD，9-第三全反镜，10-第四全反镜，11-第三分光镜。
图2为本干涉仪测量激光脉冲波前的干涉屏显示示意图。
其中：(a)为镜面变形的垂直干涉条纹(水平方向剪切)；(b)为镜面变形的水平干涉条纹(垂直方向剪切)。
具体实施方式
先请参阅图1，图1是本发明双环路二维波面干涉仪的光路结构图，也是本发明的最佳实施例。由图可见，本发明双环路二维剪切干涉检测装置，其特征在于它的构成是在待测激光束的前进方向依次是扩束镜1、45°置放的第一分光镜2、135°置放的第二分光镜3及90°置放的第二全反射镜5，在第二反射镜5的反射光路上设置第一反射镜4，且该第一反射镜4的反射光正好以45°入射第二分光镜3，其透过光方向有第一CCD6，在第一分光镜2的反射光方向且成45°地置放第三分光镜11、成135°置放第三反射镜9，在该第三反射镜9的反射光路上设置第四反射镜10，在该第四反射镜10的反射光正好以45°入射第第三分光镜11，其透过光方向有第二CCD8，所述的第一CCD6和第二CCD8的输出通过一个图象采集卡同时连接到计算机7，所述的第一CCD6)和第二CCD8之间用一个外触发信号同步。
所述的第一分光镜2、第二分光镜3和第三分光镜11是一个表面镀有反射率50％，透过率50％介质膜、另一个表面镀有增透膜的平行平板。
所述的第一全反射镜4、第二全反射镜5、第三全反射镜9和第四全反射镜10是表面镀有反射率99％以上全反射膜的平板。
本发明装置的工作过程是：待测的光束经扩束镜1适当扩束后(光斑直径大约为20mm)，进入第一分光镜2，分成强度基本相等的两光束。从第一分光镜2出来的透射光，即第一束光进入第一部分光路：先进入第二分光镜3又分成强度基本相等的两束，从第二分光镜3出来的透射光依次经过第二全反镜5、第一全反镜4全反射和第二分光镜3透射；反射光依次经过第一全反镜4、第二全反镜5全反和第二分光镜3半反并与前述的透射光形成竖直平面内的剪切干涉。剪切量可以通过调节第一全反镜4，第二全反镜5和第二分光镜3来实现。同样的，从第一分光镜2出来的反射光，即第二束光进入第二部分光路：先进入第三分光镜11分成强度基本相等的两束光。从第三分光镜11出来的透射光再依次经过第三全反镜9，第四全反镜10全反和第三分光镜11透射；反射光依次经过第四全反镜10、第三全反镜9全反和第三分光镜11半反后并与前述透射光形成水平面内的剪切干涉。剪切量可以通过调节第三全反镜9、第四全反镜910和第三分光镜11来实现。干涉图样分别由同一台计算机7连接的第一CCD6和第二CCD8摄取，由计算机7的程序采集、处理，得到激光束波前畸变的二维信息。两个CCD之间用一个外触发信号同步。
图2为本发明二维剪切干涉波前检测装置用于测量激光脉冲波前的实例的显示示意图。
其中：(a)为镜面变形的垂直干涉条纹，水平方向剪切；(b)为镜面变形的水平干涉条纹，垂直方向剪切。
实验证明，本发明具有下列优点：
1.二维剪切干涉波前检测装置中每个环路中两束相反方向前进的光，光程恒等，可用于宽带光束波面的干涉测量，特别是与包含宽光谱的超短激光脉冲的测量，获得清晰的干涉条纹，便于计算机进行处理。
2.能接近实时地反映光束波面畸变的二维全面信息。
3、一台计算机同时采集两个正交方向的剪切干涉信息进行处理，两个干涉信号之间用一个外触发信号保持同步，节省了资源和台面。
Claims (3)
1、一种双环路二维剪切干涉检测装置，其特征在于它的构成是在待测激光束的前进方向依次是扩束镜(1)、45°置放的第一分光镜(2)、135°置放的第二分光镜(3)及90°置放的第二全反射镜(5)，在第二全反射镜(5)的反射光路上设置第一全反射镜(4)，且该第一全反射镜(4)的反射光正好以45°入射第二分光镜(3)，其透过光方向有第一CCD(6)，在第一分光镜(2)的反射光方向且成45°地置放第三分光镜(11)、成135°置放第三全反射镜(9)，在该第三全反射镜(9)的反射光路上设置第四全反射镜(10)，在该第四全反射镜(10)的反射光正好以45°入射第三分光镜(11)，其透过光方向有第二CCD(8)，所述的第一CCD(6)和第二CCD(8)的输出通过一个图象采集卡同时连接到同一台计算机(7)，所述的第一CCD(6)和第二CCD(8)之间用一个外触发信号同步。
2、根据权利要求1所述的双环路二维剪切干涉检测装置，其特征在于所述的第一分光镜(2)、第二分光镜(3)和第三分光镜(11)是一个表面镀有反射率50％，透过率50％介质膜、另一个表面镀有增透膜的平行平板。
3、、根据权利要求1所述的双环路二维剪切干涉检测装置，其特征在于所述的第一全反射镜(4)、第二全反射镜(5)、第三全反射镜(9)和第四全反射镜(10)是表面镀有反射率99％以上全反射膜的平板。
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