CN1670639A - 无透镜同轴记录全息位相差放大装置 - Google Patents

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Abstract

一种无透镜同轴记录全息位相差放大装置，它包含激光光源，其特征是在激光光源输出的光路上同轴地依次设置扩束望远镜、全息图、双棱镜、光阑和记录介质而构成。由于本发明装置，不采用透镜，克服了透镜像差所带来的各种误差，而且结构简单，成本低廉。

Description

无透镜同轴记录全息位相差放大装置
技术领域
本发明涉及全息位相差放大，特别是一种无透镜同轴记录全息位相差放大装置，它在高精密检测方面有着广泛的应用前景。
背景技术
近年来，随着大型光学工程，如同步辐射装置，以及高精密光学仪器，如光刻机等的发展，急需对这些装置以及仪器中的光学元件进行高精密度检测，而现在所采用的光学干涉仪，其测试精度仅为1/30～1/60波长，远远不能满足实际工程的需要，因此研制和发展超高精度的测试仪器非常需要。
全息位相差放大技术是指：一张含有弱位相信息的全息图重构以后，会产生0级、±1级、±M级、±N级衍射项，然后让正衍射项和负衍射项重叠并干涉，位相差放大到原来的(M+N)倍。
中国科学院上海光学精密机械研究所发明人高鸿奕、陈建文、谢红兰、徐至展等所提供的同轴记录位相差放大全息装置(见在先技术：同轴记录位相差放大全息装置，专利申请号：03141894.5)，如图1和图2所示，由两个部分组成。第一部分为全息记录装置，原理结构如图1所示；第二部分为重构放大装置，如图2所示。
第一部分记录装置主要由激光光源1，望远镜2，分束器3，反射镜5、6、7，待测样品4和记录介质8组成；
激光光源1输出光束经望远镜2扩束后，被分束器3一分为二，一束为参考波Cb，另一束为物波Wb。
从分束器3反射出来的光束Wb，经样品4到达反射镜5反射到干板8上，作为物波，透过分束器3的光束Cb经反射镜6和7也反射到全息干板8上，作为参考波。物波和参考波干涉后形成全息图，记录在干板8上。当在如图1所示的装置上拍摄好全息图后，把全息干板8经过暗房处理、吹干，然后放在如图2所示的底片架13上进行光学位相差放大和重构。
位相差放大是通过同轴记录位相差全息装置进行的，如图2所示，它包含激光光源1，望远镜2，全息图8，透镜9，光阑10，透镜11和位相差放大全息图12。
所说的激光光源1是一台单模运转的He-Ne激光器，输出功率为5mW；所说的望远镜2是一台放大100倍的扩束系统，其功能在于将直径为1mm的光束扩大成直径100mm的光束；所说的全息图8，是用常规方法获得的全息图，如电子全息图或者是位相差放大的光学全息图；所说的透镜9和11是一种高质量消球差的光学透镜，透镜9的焦距为f1，透镜11的焦距为f2，nf1＝f2，这是该发明的关键技术，它能拍摄任何角度的位相差放大全息图。
所说的光阑10是一种空间滤波装置，它的功能在于，能通过待放大的衍射波及其共扼波。
当全息图8被激光光源1通过望远镜2扩束照明以后，经透镜9会产生正负各级衍射波，并在光阑10上产生衍射焦斑。如果在光阑10上开了两个小孔，只让+M级和-N级通过，那么+M级和-N级衍射波再经透镜11，在透镜11的焦平面上，两列波相互重叠，产生新的位相差放大全息图，这个位相差放大全息图将全息图8的位相差放大了(M+N)倍，这个过程可以反复进行。
随着位相差放大倍数的不断增加，光束口径越来越大，因此这种装置的最大缺点是，需要大口径的高质量的非球面透镜。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述在先技术的不足，提供一种无透镜同轴记录全息位相差放大装置，不需要大口径的非球面透镜。
本发明的实质是采用双棱镜代替透镜，即利用棱镜的折射特性使光束分波阵面，然后再重叠。
本发明的技术解决方案如下：
一种无透镜同轴记录全息位相差放大装置，它包含激光光源，其特征是在激光光源输出的光路上同轴地依次设置一扩束望远镜、全息图、双棱镜、光阑和记录介质构成。
所述的激光光源是一台单模运转的He-Ne激光器，输出功率为1～100mW。
所述的望远镜是一台放大10～100倍的扩束系统。
所述的全息图是一含有位相信息的全息图。
所述的双棱镜是一块棱底为(50～100)mm×(50～500)mm，腰角为3～45°的玻璃双棱镜。
所述的记录介质是用来记录位相差放大全息记录介质。
本发明的技术效果如下：
由输出波长为632.8nm的He-Ne激光光源1，经望远镜2扩束以后，直接照明全息图8，将产生0级，±1，±M，±N……级衍射，经双棱镜13以后，将产生折射，用光阑14选出所需的衍射级次，如“+M”级和“-N”级，由于它们的位相相反，因此，“+M”级和“-N”级衍射波重叠，产生干涉，并用记录介质15进行记录，位相差即可放大到原来的(M+N)倍。
本发明的无透镜同轴记录全息位相差放大装置与在先技术相比，没有采用透镜，克服了透镜像差所带来的各种误差，结构简单，成本低廉。
附图说明
图1为在先技术中用来记录全息图的装置。
图2为在先技术中用来进行全息位相差放大的装置。
图3为本发明无透镜同轴记录全息位相差放大装置原理图。
具体实施方式
先请参阅图3，图3为本发明无透镜同轴记录全息位相差放大装置原理图。由图可见，本发明的无透镜同轴记录全息位相差放大装置，它包含激光光源1，其特征是在激光光源1输出的光路上同轴地依次设置一扩束望远镜2、全息图8、双棱镜13、光阑14和记录介质15构成。
所说的激光光源1，是一台单模运转的He-Ne激光器，输出功率为10mW。
所说的望远镜2是一台放大50倍的扩束系统，其功能在于将直径为1mm的光束扩大成直径为50mm的光束。
所说的全息图8是一含有位相信息，用图1所示装置拍摄成功的全息图。
所说的双棱镜13是一块棱底为100×100，腰角为10°的玻璃双棱镜。
所说的光阑14用来挡住杂散光的只透所选光束部分的硬边光阑。
所说的记录介质15是用来记录位相差放大全息记录介质，市场有售。
本发明的工作原理和基本过程：
由He-Ne激光光源1输出波长为632.8nm的激光，经望远镜2扩束以后，直接照明全息图8，将产生0级，±1，±M，±N……级衍射，经双棱镜13以后，将产生折射，用光阑14选出所需的衍射级次，如“正5”级和“负5”级，由于它们的位相相反，因此，“正5”级和“负5”级的衍射波重叠，产生干涉，用记录介质15进行记录，即可将位相差放大到原来的10倍。由于采用的是无透镜同轴全息位相差放大装置，结构简单，价格低廉，调整也方便。

Claims (6)

1、一种无透镜同轴记录全息位相差放大装置，它包含激光光源(1)，其特征是在激光光源(1)输出的光路上同轴地依次设置一扩束望远镜(2)、全息图(8)、双棱镜(13)、光阑(14)和记录介质(15)构成。
2、根据权利要求1所述的无透镜同轴记录全息位相差放大装置，其特征在于所述的激光光源(1)是一台单模运转的He-Ne激光器，输出功率为1～100mW。
3、根据权利要求1所述的无透镜同轴记录全息位相差放大装置，其特征在于所述的望远镜(2)是一台放大10～100倍的扩束系统。
4、根据权利要求1所述的无透镜同轴记录全息位相差放大装置，其特征在于所述的全息图(8)是一含有位相信息的全息图。
5、根据权利要求1所述的无透镜同轴记录全息位相差放大装置，其特征在于所述的双棱镜(13)是一块棱底为(50～100)mm×(50～500)mm，腰角为3～45°的玻璃双棱镜。
6、根据权利要求1至5任一项所述的无透镜同轴记录全息位相差放大装置，其特征在于所述的记录介质(15)是用来记录位相差放大全息记录介质。
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