CN2655297Y - 同轴记录位相差放大全息装置 - Google Patents

Abstract

一种同轴记录位相差放大全息装置，它沿光轴方向依次包含激光光源、望远镜、第一全息图、第一透镜、光阑、第二透镜和第二全息图，该激光光源是一台单模运转的He－Ne激光器；该望远镜是一台放大100倍的扩束系统；该透镜是一种高质量消球差的光学透镜；第一透镜的焦距为f₁，第二透镜的焦距为f₂，且nf₁＝f₂；该光阑是一种空间滤波装置；当第一全息图被激光光源通过望远镜扩束照明以后，经第一透镜后产生正负各级衍射波，并在光阑上产生衍射焦斑，光阑上的两个小孔，分别只让+M级和－N级衍射波通过，该+M级和－N级衍射波再经第二透镜并在第二透镜的焦平面上相互重叠，产生新的第二全息图，该第二全息图将第一全息图的位相差放大了(M+N)倍。本实用新型的优点是特别适合非光学专业的工作人员使用。

Description

同轴记录位相差放大全息装置

技术领域：

本实用新型是关于一种同轴记录位相差放大全息装置，特别是涉及弱位相畸变波面的全息位相差放大技术，主要用于电子全息图的重构、高精密光学元件的面形检测、弱畸变波面内的放大测试等等，放大倍数可以达到30倍以上。

背景技术：

全息位相差放大技术，在电子全息重构技术中获得了广泛的应用，由于采用了这种技术，有利地推动电子全息技术的发展。无疑，这种高精密的波面测试技术在我国的工业、国防、科研等领域有重大的应用市场潜力。

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、徐至展等所提供的高倍全息位相差放大装置(申请号03115177.9)，如图1(a)(b)所示，由两个部分组成。第一部分为全息记录装置，原理如图1(a)所示；第二部分为重构放大装置，如图1(b)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和全息干板8组成；第二部分放大装置主要由激光光源1、望远镜2、半透半反镜9、12、全反镜10、11、底片架13、透镜14、光阑15和接收器16组成。

如图1(a)所示，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反射到全息干板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，记录在全息干板8上。当在如图1(a)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，然后放在图1(b)所示的底片架13上进行光学位相差放大和重构。

位相差放大通过光学马赫—陈特尔干涉仪进行，原理如图1(b)所示。马赫—陈特尔干涉仪，含有激光光源1、半透半反镜9、12、全反镜10、11、底片架13、透镜14、光阑15和接收器16。

由输出波长为632.8nm的激光光源1发射的光束，经半透半反镜9后，分成A、B两束光。光束A经全反镜11和半透半反镜12后，照明全息干板8上的全息图，以下简称为全息图8；光束B经全反镜10和半透半反镜12后，也照明全息图8。

A、B光束分别被全息图衍射，各自产生0级、±1、±M、±N……级衍射，分别调整全反射镜10、11，让A光束经全息干板8上产生的+M级(或-N级)衍射波和B光束经全息干板8上产生的-N级衍射波，在透镜14的焦平面上重叠，再用光阑15滤去非重叠部分，由于来自全息图干板8上重构的物波和它的共扼波是位相相反的，即A光束产生的+M级衍射波和B光束产生的-N级衍射波叠加以后，将产生干涉，位相差放大到原来的(M+N)倍，重复上述过程n次，则位相差放大2^M+N倍。

这种高倍全息位相差放大装置的不足之处在于调整干涉仪的技术要求较高。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种同轴记录位相差放大全息装置，不需要特别精密的调整，特别适合非光学专业的工作人员使用。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种同轴记录位相差放大全息装置，其构成是：它沿光轴方向依次包含激光光源、望远镜、第一全息图、第一透镜、光阑、第二透镜和第二全息图，所说的激光光源是一台单模运转的He-Ne激光器：所说的望远镜是一台放大100倍的扩束系统；所说的第一和第二透镜是一种高质量消球差的光学透镜；第一透镜的焦距为f₁，第二透镜的焦距为f₂，且nf₁＝f₂；所说的光阑是一种空间滤波装置；当第一全息图被激光光源通过望远镜扩束照明以后，经第一透镜后产生正负各级衍射波，并在光阑上产生衍射焦斑，光阑上的两个小孔，分别只让+M级和-N级衍射波通过，则该+M级和-N级衍射波再经第二透镜并在第二透镜的焦平面上相互重叠，产生第二全息图，该第二全息图将第一全息图的位相差放大了(M+N)倍。

本实用新型与在先技术相比，有如下优点：

不需要采用马赫—陈特尔进行精密调整，适用于非光学专业的工作人员。

附图说明

图1a在先技术记录全息图装置

图1b在先技术位相差放大全息图及重构全息图装置

图2本实用新型同轴记录位相差放大全息装置结构示意图

具体实施方式：

请参阅图2，图2是本实用新型同轴记录位相差放大全息装置结构示意图，由图可见，本实用新型同轴记录位相差放大全息装置，它沿光轴方向依次包含激光光源1、望远镜2、第一全息图8、第一透镜17、光阑18、第二透镜19和第二全息图20。

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；所说的第一全息图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。所说的第一透镜17和第二透镜19是一种高质量消球差的光学透镜，第一透镜17的焦距为f₁，第二透镜19的焦距为f₂，且nf₁＝f₂，这是本实用新型的关键技术，它能拍摄任何角度下的位相差放大全息图。

所说的光阑18是一种空间滤波装置，它的功能是能通过待放大的衍射波及其共轭波。当第一全息图8被激光光源1通过望远镜2扩束照明以后，经第一透镜17会产生正负各级衍射波，并在光阑18上产生衍射焦斑。如果在光阑18上开了两个小孔，只让+M级和-N级衍射波通过，那么+M级和-N级衍射波再经第二透镜19，在透镜19的焦平面上，两列波相互重叠，产生新的第二全息图，这个第二全息图将第一全息图8的位相差放大了(M+N)倍，这个过程可以反复进行。

如上所述，本实用新型的工作过程是：首先将拍摄好、含有物体位相信息的第一全息图8，在暗房中处理、吹干以后，放在图2所示的底片架上进行位相差放大，拍摄新的第二全息图20。

经激光光源1和望远镜2扩束以后，光束照明第一全息图8，其产生的衍射波在第一透镜17的焦平面产生0级、±1、……±M、±N级衍射焦点，用光阑18滤去不需要的衍射波，仅让所需要的+M级、-N级衍射波通过，再经第二透镜19以后，在第二透镜19的焦平面上，+M级和-N级衍射波相重叠，产生新的第二全息图20，就可以用第二全息图20再重构或者继续放大。

采用这种技术可以获得λ/100以上测试精度，λ为所用激光器波长。

Claims (1)

1、一种同轴记录位相差放大全息装置，其特征在于它沿光轴方向依次包含激光光源(1)、望远镜(2)、第一全息图(8)、第一透镜(17)、光阑(18)、第二透镜(19)和第二全息图(20)，所说的激光光源(1)是一台单模运转的He-Ne激光器；所说的望远镜(2)是一台放大100倍的扩束系统；所说的第一透镜(17)和第二透镜(19)是一种高质量消球差的光学透镜；第一透镜(17)的焦距为f₁，第二透镜(19)的焦距为f₂，nf₁＝f₂所说的光阑(18)是一种空间滤波装置。

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