專利名稱:彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀的制作方法
本發(fā)明提出的是一種彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀，屬于激光全息攝影儀的技術(shù)領(lǐng)域：
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現(xiàn)有技術(shù)的脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀中的激光器，是由選模標(biāo)準(zhǔn)具、全反射介質(zhì)膜片、放在由上述兩元件構(gòu)成的激光諧振腔之間的N支固體激光工作物質(zhì)及與其對應(yīng)的N支泵浦閃光燈、用以控制N支閃光燈觸發(fā)時(shí)機(jī)的泵浦控制器和激光器Q開關(guān)等所組成。由這種激光器和全息照相外光路所組成的序列脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀，雖然可以把運(yùn)動(dòng)物體瞬時(shí)的立體圖象和該物體在兩個(gè)瞬間的微小變化記錄下來，但卻不能把該物體瞬時(shí)的彩色信息記錄下來，參看1986·07·02中國發(fā)明專利公報(bào)，申請?zhí)?5105775，本發(fā)明的目的在于針對上述存在的問題，提出一種彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀，其激光器是一種輸出激光脈沖的波長數(shù)目不小于3的多通道組合式激光器。它不僅可以把運(yùn)動(dòng)物體瞬時(shí)的立體圖象和反映瞬態(tài)變化的雙曝光全息圖記錄下來，而且還可以記錄物體的瞬間彩色信息。
本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明中的彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀由兩大部分組成，即由輸出激光脈沖的波長數(shù)目不小于3的多通道組合式激光器和相應(yīng)的全息照相光學(xué)系統(tǒng)所組成。其中的多通道組合式激光器，是一個(gè)共腔、或共腔組合、或部分共腔的N通道脈沖激光器(N≥2);亦即，在上述具有N個(gè)諧振通道的組合式激光器中，至少有兩個(gè)通道，是共用同一個(gè)激光諧振腔的，其余的通道，可以共腔，也可以不共腔;這N個(gè)通道中的激光工作物質(zhì)，彼此相互平行地放置在諧振通道上，并且至少有兩個(gè)通道上的激光工作物質(zhì)，彼此是不同的，其余的可以相同也可以不同;每個(gè)通道上的激光工作物質(zhì)，都有自己獨(dú)立的泵浦系統(tǒng)，但這些泵浦系統(tǒng)的工作彼此是同步的，由一個(gè)N通道的泵浦控制器來實(shí)現(xiàn)其同步工作。例如，若各通道的激光工作物質(zhì)均用閃光燈泵浦，則各通道的激光工作物質(zhì)均須有一支相應(yīng)的閃光燈作為泵浦源，而且各閃光燈都有自己獨(dú)立的儲能系統(tǒng)和聚光系統(tǒng);其中的泵浦控制器，是一個(gè)用以控制閃光燈觸發(fā)信號的N通道的同步延時(shí)器，當(dāng)各閃光燈的儲能電容充好電后，N通道的同步延時(shí)器可以使各通道的閃光燈同時(shí)觸發(fā)起輝或順序觸發(fā)起輝;為了獲得多種波長的激光脈沖，可以在某些通道上放置變換激光波長的非線性光學(xué)元件，如倍頻元件。
附圖1是一個(gè)4通道組合式激光器。它系由兩個(gè)共腔雙通道激光器組合而成，其中一個(gè)是具有一路倍頻輸出的共腔雙通道紅寶石激光器，另一個(gè)是具有一路倍頻輸出的共腔雙通道YAG激光器。它滿足，在N通道的組合式激光器中，“至少有2個(gè)通道是共用同一個(gè)激光諧振腔”和“放置在N個(gè)通道上的細(xì)長的激光工作物質(zhì)，至少有兩種是不同的”特征，而且可以輸出三種以上波長的激光脈沖。
附圖2是一個(gè)3通道組合式激光器。它系由一個(gè)具有一路倍頻輸出的共腔雙通道紅寶石激光器和一個(gè)單通道的YAG倍頻激光器組合而成。它也滿足，在N通道的組合式激光器中，至少有一個(gè)共腔雙通道激光器和至少有兩種激光工作物質(zhì)的特征，而且能輸出三種波長的激光脈沖。
附圖3是一個(gè)4通道組合式激光器。它系由兩個(gè)共腔雙通道激光器，以半共腔的形式組合在一起，其中的兩個(gè)共腔雙通道激光器，一個(gè)是具有一路倍頻輸出的紅寶石激光器，一個(gè)是具有一路倍頻輸出的YAG激光器。它也滿足上述組合式激光器的特征，而且能輸出三種以上波長的激光脈沖。
附圖4是一個(gè)共腔4通道組合式激光器。放置在4個(gè)通道上的激光工作物質(zhì)，有兩個(gè)通道是紅寶石激光晶體，有兩個(gè)通道是YAG激光晶體，而且在這兩種不同的激光工作物質(zhì)中，各有一個(gè)通道的激光束是通過倍頻輸出的。這個(gè)組合式激光器，也具有上述特征，而且能輸出三種以上波長的激光脈沖。
彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀的另一部分，是與組合式激光器相匹配的全息照相光學(xué)系統(tǒng)。它具有把組合式激光器輸出的N個(gè)空間上分離的、彼此平行的激光束會合在一起，使其能夠滿足全息照相的要求。附圖5是一種能夠把4束光會合在一起並分裂為全息照相所需要的及物光0與參考光R的光學(xué)系統(tǒng)。附圖6是這種光學(xué)系統(tǒng)與組合式激光器相匹配的光學(xué)系統(tǒng)圖。附圖7是各通道分幅照相技術(shù)方案。
附圖1-7中，1至8是共腔雙通道紅寶石激光器，其中有一個(gè)通道的激光脈沖以倍頻輸出。1是全反射膜片，2是染料Q開關(guān)，3和4是泵浦閃光燈，5和6是紅寶石棒，7是選模器，8是倍頻元件，9至15是共腔雙通道YAG激光器，其中有一個(gè)通道的激光脈沖以倍頻輸出。9是全反射膜片，10是染料Q開關(guān)，11和12是泵浦閃光燈，13和14是YAG激光棒，15是選模器;18是倍頻元件。16是4通道同步延時(shí)器、20是直角棱鏡、21～24是分束器。
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)施例1彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀的核心部分，是組合式激光器。組合式激光器的光學(xué)結(jié)構(gòu)，如附圖1所示。這是一個(gè)4通道組合式激光器，同步延時(shí)器16是4通道同步延時(shí)器，這四個(gè)通道分別控制4支閃光燈的起輝時(shí)機(jī);可以同時(shí)起輝，也可以按一定的時(shí)間順序起輝。每支閃光燈都有自己獨(dú)立的儲能系統(tǒng)和聚光系統(tǒng)(橢圓聚光腔在圖中未畫出來)。組合式激光器工作時(shí)，各儲能系統(tǒng)的電容均先充電至予定的電壓，然后按照操作人員的事先要求通過4通道同步延時(shí)器給每一支閃光燈以觸發(fā)高壓點(diǎn)燃閃光燈。這樣，在激光器的輸出端即可獲得4種波長的激光脈沖，波長分別為0.347μm、0.6943μm、0.5300μm和1.06μm。這4束在空間上分離的激光脈沖通過附圖6所示的光學(xué)系統(tǒng)后，即可獲得在空間上4種波長均重合的及物光0和參考光R;利用這兩束光，便可進(jìn)行彩色脈沖全息攝影。
上述系統(tǒng)可以用來對彩色運(yùn)動(dòng)體進(jìn)行雙曝光干涉計(jì)量。為此，只需使附圖1中的A、C、D三個(gè)通道的閃光燈同時(shí)點(diǎn)燃，B通道的閃光燈經(jīng)時(shí)間間隔△t以后再點(diǎn)燃。這樣，便可得到雙曝光彩色物體的瞬態(tài)全息圖。在這個(gè)全息圖的再現(xiàn)圖象中，除了被攝物的彩色瞬態(tài)立體圖象，還在該圖象上附有反映運(yùn)動(dòng)體狀態(tài)的微小變化的干涉條紋。必須指出，當(dāng)組合式激光器用于雙曝光全息干涉計(jì)量時(shí)，為了使從A通道輸出的未被倍頻的這部分光脈沖與B通道輸出的光脈沖有良好的相干性，A、B兩通道上的紅寶石棒的光學(xué)長度和晶軸方向應(yīng)嚴(yán)格一致，使A、B兩通道成為全相干型的共腔雙通道激光器。
實(shí)施例2如附圖7所示，將上述多通道組合式激光器與外光路適當(dāng)配合，即可將某些通道輸出的、不同波長的激光脈沖，用于分幅全息照相，而得到若干幅不同波長的、運(yùn)動(dòng)物體的瞬態(tài)全息圖。這些全息圖中包含了物體的光譜信息，如包含了彩色物體的基色分布圖和該物對不同波長的反射率的空間分布等。
在選擇組合式激光器的各通道的激光工作物質(zhì)和激光頻率變換元件時(shí)，既要考慮到激光束的相干性，又要考慮到全息底片的光譜特性，應(yīng)使組合式激光器輸出的激光波長與全息底片的高感光靈敏區(qū)相匹配。在制作全息圖時(shí)，選用體積全息、白光再現(xiàn)的方案是有利的。
本發(fā)明提出的彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、造價(jià)低廉、操作方便、體積小重量輕和易于批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。儀器的激光電源，相當(dāng)于N個(gè)普通的單脈沖激光電源的同步組合。尤其重要的，是它不僅能夠把運(yùn)動(dòng)物體瞬間的彩色信息記錄下來，而且還可以對運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行二次曝光全息干涉計(jì)量。
權(quán)利要求
1.一種由標(biāo)準(zhǔn)具、全反射介質(zhì)膜片、在激光諧振腔中放置多路激光工作物質(zhì)和與之對應(yīng)的泵浦系統(tǒng)及控制各泵浦系統(tǒng)同步工作的多通道泵浦控制器、與各路激光工作物質(zhì)相應(yīng)的Q開關(guān)和相應(yīng)的全息照相光學(xué)系統(tǒng)所組成的序列脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀，特別是彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀，其特征是它系由多通道組合式激光器和與其匹配的全息照相光學(xué)系統(tǒng)所組成，其多通道組合式激光器具有N(N≥2)個(gè)諧振通道，在這些通道中至少有兩個(gè)通道是共用同一個(gè)激光諧振腔的，其余的可以共腔，也可以不共腔；放置在各諧振通道上的諸激光工作物質(zhì)，至少有2種是不同的，其余的可以相同，也可以不同每一個(gè)通道上的激光工作物質(zhì)，都有自己獨(dú)立的泵浦系統(tǒng)，但這些泵浦系統(tǒng)的工作，彼此是同步的，這種同步由一個(gè)N通道的泵浦控制器來實(shí)現(xiàn)的；可以在某些通道上放置變換光脈沖頻率的裝置；從N個(gè)通道中輸出的激光脈沖的波長數(shù)目不小于3；其與多通道組合式激光器匹配的全息照相光學(xué)系統(tǒng)，主要是根據(jù)全息照相的要求，把從N個(gè)通道中輸出的在空間上彼此分離的若干種波長的激光脈沖，通過分束器和反射鏡的有機(jī)組合，使它們分為及物光O和參考光R。
專利摘要
彩色脈沖激光瞬態(tài)全息攝影儀系由多通道組合式激光器和相應(yīng)的全息照相光學(xué)系統(tǒng)所組成。多通道組合式激光器有N個(gè)激光諧振通道(N2)，至少有兩個(gè)通道是共用同一個(gè)激光諧振腔，而且放置在各諧振通道上，至少有兩種不同的激光工作物質(zhì)；每個(gè)通道都有自己獨(dú)立的泵浦系統(tǒng)，且工作彼此是同步的，整個(gè)激光器輸出的光脈沖波長數(shù)目不小于3。本儀器能記錄運(yùn)動(dòng)物體瞬間的彩色立體圖象和二次曝光瞬態(tài)全息圖。具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、造價(jià)低廉、體積小重量輕等特點(diǎn)。
文檔編號H01S3/08GK86106009SQ86106009
公開日1987年12月16日 申請日期1986年8月30日
發(fā)明者王其祥 申請人:華東工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan