专利名称：无透镜同轴记录全息位相差放大装置的制作方法
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。
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。
具体实施例方式
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。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号G03H1/22GK1670639SQ200510024988
公开日2005年9月21日 申请日期2005年4月8日 优先权日2005年4月8日
发明者高鸿奕, 陈建文, 李儒新, 干慧菁, 朱化凤, 徐至展 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所