CN211373499U - 一种光程差放大的多功能综合干涉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种光程差放大的多功能综合干涉系统，包括氦氖激光器、分光镜、补偿镜、平行平面镜组、平面镜、成像器件；所述分光镜用于将氦氖激光器所发出的经扩束的一束光反射进入到平行平面镜组，经平行平面镜组多次反射后出射，照射到第一平面镜后沿出射路径反向反射进入平行平面镜组，并多次反射后出经分光镜到达成像器件上；经扩束的另一束光透过分光镜，经补偿镜后照射到第二平面反射镜上反射回来，反向经补偿镜、分光镜后照到成像器件上；两束反射光在成像器件上形成相干。本实用新型可实现等倾干涉和等厚干涉测量中的多种微小位移的测量，还可测量不同液体和透明固体的折射率特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学实验技术领域，特别是涉及光学干涉的测量。
背景技术
早在1801年，英国物理学家托马斯·杨(Thomas Young)就在实验室里成功地观察到了光的干涉。只要两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致就可以产生光的干涉。在各种干涉条纹中，等倾干涉和等厚干涉是应用最广的，尤其是随着激光器的产生，将干涉应用在测量中推向了更高的水平。干涉测量已成为最重要的一种无损检测技术，被很多领域所采用。
目前，在高校的物理教学和实验中，等倾干涉和等厚干涉在光学实验中占据重要地位。在实验中均是通过条纹的变化得出相关量，但是对于很微小的位移量，条纹的变少数目较少，就会导致测量误差很大。
实用新型内容
为解决上述存在的测量误差大的技术问题，本实用新型提出一种光程差放大法的多功能综合干涉系统，通过在迈克尔逊干涉光路图中添加一组平行平面反射镜组，光束以已定的角度进入平行平面反射镜组，经过多次反射后，将光程差进行放大，从而引起更多的干涉条纹变化，实现更高精度的微小位移测量。整个光路具有设计简单，易于操作和数据的读取处理的优点。
为实现本本实用新型的目的所采用的技术方案是：
一种光程差放大的多功能综合干涉系统，包括氦氖激光器、分光镜、补偿镜、平行平面镜组、平面镜、成像器件；所述分光镜用于将氦氖激光器所发出的经扩束的一束光反射进入到平行平面镜组，经平行平面镜组多次反射后出射，照射到第一平面镜后沿出射路径反向反射进入平行平面镜组，并多次反射后出经分光镜到达成像器件上；经扩束的另一束光透过分光镜，经补偿镜后照射到第二平面反射镜上反射回来，反向经补偿镜、分光镜后照到成像器件上；两束反射光在成像器件上形成相干。
优选的，所述氦氖激光器自带扩束功能。
优选的，所述平行平面镜组放置在一条光路中。
优选的，所述成像器件为CCD摄像头。
本实用新型采用迈克尔逊干涉的光路图，在原来的光路图中，添加一组平行平面镜，当光源发出的光经过扩束后，照射到分光镜上，其中一束光经分光镜反射，进入平行平面镜组，然后经过多次反射后出射，照射到固定的平面反射镜后，再次反射进入平面镜组，出射后到达成像器件上。另一束光透过分光镜，照射到平面反射镜上反射回来，照到成像器件上，两束反射光在成像器件上形成相干。两束相干光的光程差相对与传统的迈氏干涉光路光程差有放大，从而可以实现更微小位移的测量。
附图说明
图1为光程差放大的多功能综合干涉系统的结构原理图。
图2为本实用新型实用新型在压电陶瓷压电系数测量中的应用。
图3为本实用新型实用新型在线膨胀系数测量中的应用。
图4为光程差放大分析。
其中：1为氦氖激光器、2为分光镜、3为补偿镜、4为平行平面镜组的一个平面镜、5平行平面镜组的另一个平面镜、6为压电陶瓷、7为第一固定平面镜、8第一固定平面镜、9为CCD摄像头、10加热铜棒。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型通过在迈克尔逊干涉光路图中添加一组平面反射镜，光束以已定的角度进入反射镜组，经过多次反射后，将光程差进行放大，从而引起更多的干涉条纹变化，实现更高精度的微小位移测量。
参见图1所示，一种光程差放大的多功能综合干涉系统，包括氦氖激光器、分光镜、补偿镜、平行平面镜组、平面镜、成像器件；所述分光镜用于将氦氖激光器所发出的经扩束的一束光反射进入到平行平面镜组，经平行平面镜组多次反射后出射，照射到第一平面镜后沿出射路径反向反射进入平行平面镜组，并多次反射后出经分光镜到达成像器件上；经扩束的另一束光透过分光镜，经补偿镜后照射到第二平面反射镜上反射回来，反向经补偿镜、分光镜后照到成像器件上；两束反射光在成像器件上形成相干。
优选的，所述氦氖激光器自带扩束功能。
优选的，所述平行平面镜组放置在一条光路中。
优选的，所述成像器件为CCD摄像头。
实验操作一：
参见图2所示，平行平面镜组中的一个平面镜4固定在压电陶瓷6上，当给压电陶瓷加电压时，压电陶瓷带动该平面镜4移动，引起入射到平行平面镜组中的光束光程差发生变化，从而引起CCD上采集的干涉条纹变化，然后根据条纹的变化推出光程差的变化，进一步得到压电陶瓷的压电系数。
实验操作二：
参见图3所示，平行平面镜组中的一个平面镜4固定在加热的铜棒10上，当铜棒受热后引起线性膨胀时，带动该平面镜4移动，引起入射到平行平面镜组中的光束光程差发生变化，从而引起CCD上采集的干涉条纹发生变化。然后根据条纹的变化推出光程差的变化，进一步得到铜棒受热后的线膨胀系数。
光程差放大分析：
参见图4所示，假设光束在平行平面镜组中反射两次，平面镜4平行移动位移d后位于4’的位置，入射光与平面镜5之间的夹角为θ。光束A和B之间的光程差为：
由上述公式可以看出，光程差进行了放大，若已知明(暗)条纹的变化和对应的级数，既可以计算出微小的位移量。
其中一面平面镜固定在压电陶瓷上。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型型的保护范围。
Claims (4)
1.一种光程差放大的多功能综合干涉系统，其特征在于，包括氦氖激光器、分光镜、补偿镜、平行平面镜组、平面镜、成像器件；所述分光镜用于将氦氖激光器所发出的经扩束的一束光反射进入到平行平面镜组，经平行平面镜组多次反射后出射，照射到第一平面镜后沿出射路径反向反射进入平行平面镜组，并多次反射后出经分光镜到达成像器件上；经扩束的另一束光透过分光镜，经补偿镜后照射到第二平面反射镜上反射回来，反向经补偿镜、分光镜后照到成像器件上；两束反射光在成像器件上形成相干。
2.如权利要求1所述光程差放大的多功能综合干涉系统，其特征在于，所述氦氖激光器自带扩束功能。
3.如权利要求1所述光程差放大的多功能综合干涉系统，其特征在于，所述平行平面镜组放置在一条光路中。
4.如权利要求1所述光程差放大的多功能综合干涉系统，其特征在于，所述成像器件为CCD摄像头。
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| CN202020136543.7U CN211373499U (zh) | 2020-01-21 | 2020-01-21 | 一种光程差放大的多功能综合干涉系统 |
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