專利名稱：弱位相畸變位相差放大全息裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種弱位相畸變位相差放大全息裝置，特別是涉及弱位相畸變波面的全息位相差放大技術(shù)，主要用于電子全息圖的重構(gòu)、高精密光學(xué)元件的面形檢測(cè)、弱畸變波面內(nèi)的放大測(cè)試等等，放大倍數(shù)可以達(dá)到30倍以上。
背景技術(shù)：
全息位相差放大技術(shù)，在電子全息重構(gòu)技術(shù)中獲得了廣泛的應(yīng)用，由于采用了這種技術(shù)，有利地推動(dòng)電子全息技術(shù)的發(fā)展。無疑，這種高精密的波面測(cè)試技術(shù)在我國(guó)的工業(yè)、國(guó)防、科研等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用市場(chǎng)潛力。
中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所發(fā)明人高鴻奕、陳建文、謝紅蘭、徐至展等所提供的高倍全息位相差放大裝置(申請(qǐng)?zhí)?3115177.9)，如圖1(a)(b)所示，由兩個(gè)部分組成。第一部分為全息記錄裝置，原理如圖1(a)所示；第二部分為重構(gòu)放大裝置，如圖1(b)所示。
第一部分記錄裝置主要由激光光源1、望遠(yuǎn)鏡2、分束器3、反射鏡5、6、7、待測(cè)樣品4和記錄介質(zhì)8組成；第二部分放大裝置主要由氦—氖激光光源1、擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2、半透半反鏡9、12、全反鏡10、11、底片架13、透鏡14、光闌15和接收器16組成。
激光光源1輸出光束經(jīng)望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束后，被分束器3一分為二，一束為參考波Cb，另一束為物波Wb。
從分束器3反射出來的光束Wb經(jīng)樣品4到達(dá)反射鏡5反射到干板8上，作為物波，透過分束器3的光束Cb經(jīng)反射鏡6和7也反射到全息干板8上，作為參考波。物波和參考波干涉后形成全息圖，記錄在于板8上。當(dāng)在如圖1(a)所示的裝置上拍攝好全息圖后，把全息干板8經(jīng)過暗房處理、吹干，然后放在圖1(b)所示的底片架13上進(jìn)行光學(xué)位相差放大和重構(gòu)。
位相差放大通過光學(xué)馬赫—陳特爾干涉儀進(jìn)行，原理如圖1(b)所示。馬赫—陳特爾干涉儀，含有氦—氖激光光源1、半透半反鏡9、12、全反鏡10、11、底片架13、透鏡14、光闌15和接收器16。
由輸出波長(zhǎng)為632.8nm的氦—氖激光光源1發(fā)射的光束，經(jīng)第一半透半反鏡9后，分成A、B兩束光。光束A經(jīng)全反鏡11和第二半透半反鏡12后，照明干板8上的全息圖；光束B經(jīng)全反鏡10和半透半反鏡12后，也照明干板8上的全息圖。
A、B束分別被全息圖衍射，各自產(chǎn)生0級(jí)、±1、±M、±N……級(jí)衍射，分別調(diào)整全反射鏡10、11，讓A束在全息圖8上產(chǎn)生的+M級(jí)(或-N級(jí))衍射波和B束在全息圖8上產(chǎn)生的-N級(jí)衍射波，在透鏡14的焦平面上重疊，再用光闌15濾去非重疊部分，由于來自全息圖8上重構(gòu)的物波和它的共扼波是位相相反的，即A束產(chǎn)生的+M級(jí)衍射波和B束產(chǎn)生的-N級(jí)衍射波疊加以后，將產(chǎn)生干涉，位相差放大到原來的(M+N)倍，重復(fù)上述過程n次，則位相差放大2M+N倍。
這種高倍全息位相差放大裝置的不足之處在于調(diào)整干涉儀的技術(shù)要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種弱位相畸變位相差放大全息裝置，不需要特別精密的調(diào)整，特別適合非光學(xué)專業(yè)的工作人員使用。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種弱位相畸變位相差放大全息裝置，其構(gòu)成是它沿光軸方向依次包含激光光源、望遠(yuǎn)鏡、全息圖、透鏡、光闌、透鏡和全息圖，所說的激光光源是一臺(tái)單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器；所說的望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)放大100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)；所說的第一和第二透鏡是一種高質(zhì)量消球差的光學(xué)透鏡；第一透鏡的焦距為f1，第二透鏡的焦距為f2，且nf1＝f2；所說的光闌是一種空間濾波裝置；當(dāng)全息圖被激光光源通過望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)束照明以后，經(jīng)第一透鏡后產(chǎn)生正負(fù)各級(jí)衍射波，并在光闌上產(chǎn)生衍射焦斑，光闌上的兩個(gè)小孔，分別只讓+M級(jí)和-N級(jí)衍射波通過，則該+M級(jí)和-N級(jí)衍射波再經(jīng)第二透鏡并在第二透鏡的焦平面上相互重疊，產(chǎn)生新的全息圖，該全息圖將全息圖的位相差放大了(M+N)倍。
本實(shí)用新型與在先技術(shù)相比，有如下優(yōu)點(diǎn)不需要采用馬赫—陳特爾進(jìn)行精密調(diào)整，適用于非光學(xué)專業(yè)的工作人員。


圖1a在先技術(shù)記錄全息圖裝置圖1b在先技術(shù)位相差放大全息圖及重構(gòu)全息圖裝置圖2本實(shí)用新型弱位相畸變位相差放大全息裝置結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2，圖2是本實(shí)用新型弱位相畸變位相差放大全息裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本實(shí)用新型弱位相畸變位相差放大全息裝置，它沿光軸方向依次包含激光光源1、望遠(yuǎn)鏡2、全息圖8、第一透鏡17、光闌18、第二透鏡19和全息圖20。
所說的激光光源1是一臺(tái)單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出功率為5mW；所說的望遠(yuǎn)鏡2是一臺(tái)放大100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)，其功能在于將直徑為1mm的光束擴(kuò)大成直徑100mm的光束；所說的全息圖8，是用常規(guī)方法獲得的全息圖，如電子全息圖或者是位相差放大的光學(xué)全息圖。所說的透鏡17和19是一種高質(zhì)量消球差的光學(xué)透鏡，透鏡17的焦距為f1，透鏡19的焦距為f2，且nf1＝f2，這是本實(shí)用新型的關(guān)鍵技術(shù)，它能拍攝任何角度下的位相差放大全息圖。
所說的光闌18是一種空間濾波裝置，它的功能是能通過待放大的衍射波及其共軛波。當(dāng)全息圖8被激光光源1通過望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束照明以后，經(jīng)透鏡17會(huì)產(chǎn)生正負(fù)各級(jí)衍射波，并在光闌18上產(chǎn)生衍射焦斑。如果在光闌18上開了兩個(gè)小孔，只讓+M級(jí)和-N級(jí)通過，那么+M級(jí)和-N級(jí)衍射波再經(jīng)透鏡19，那么在透鏡14的焦平面上，兩列波相互重疊，產(chǎn)生新的全息圖，這個(gè)全息圖將全息圖8的位相差放大了(M+N)倍，這個(gè)過程可以反復(fù)進(jìn)行。
如上所述，本實(shí)用新型的工作過程是首先將拍攝好、含有物體位相信息的全息圖8，在暗房中處理、吹干以后，放在圖2所示的底片架上進(jìn)行位相差放大，拍攝新的全息圖20。
經(jīng)激光光源1和望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束以后，光束照明全息圖8，其產(chǎn)生的衍射波在透鏡17的焦平面產(chǎn)生0級(jí)、±1、……±M、±N級(jí)衍射焦點(diǎn)，用光闌18濾去不需要的衍射波，僅讓所需要的+M級(jí)、-N級(jí)通過，再經(jīng)透鏡19以后，在透鏡19的焦平面上，+M級(jí)和-N級(jí)相重疊，產(chǎn)生新的全息圖20，就可以用新的全息圖20再重構(gòu)或者繼續(xù)放大。
采用這種技術(shù)可以獲得λ/100以上測(cè)試精度，λ為所用激光器波長(zhǎng)。
權(quán)利要求1.一種弱位相畸變位相差放大全息裝置，其特征在于它沿光軸方向依次包含激光光源(1)、望遠(yuǎn)鏡(2)、全息圖(8)、第一透鏡(17)、光闌(18)、第二透鏡(19)和全息圖(20)，所說的激光光源(1)是一臺(tái)單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器；所說的望遠(yuǎn)鏡(2)是一臺(tái)放大100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)；所說的透鏡第一(17)和第二透鏡(19)是一種高質(zhì)量消球差的光學(xué)透鏡；透鏡(17)的焦距為f1，透鏡(19)的焦距為f2，nf1＝f2；所說的光闌(18)是一種空間濾波裝置。
專利摘要一種弱位相畸變位相差放大全息裝置，它沿光軸方向依次包含激光光源、望遠(yuǎn)鏡、全息圖、透鏡、光闌、透鏡和全息圖，該激光光源是一臺(tái)單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He－Ne激光器；該望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)放大100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)；該透鏡是一種高質(zhì)量消球差的光學(xué)透鏡；第一透鏡的焦距為f
文檔編號(hào)G01M11/00GK2739606SQ20042008261
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月7日
發(fā)明者陳建文, 高鴻奕, 朱化鳳, 李儒新, 徐至展 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所