专利名称:便携式激光动态全息—散斑照相装置的制作方法
本实用新型属激光全息——散斑技术应用领域。
已有技术里的全息照相装置，大致可分大型机、小型机二大类。大型机如日本全息照相装置(昭58－184985)和美国阿波罗公司全息照相装置，其缺点是①激光器单模几率低；②体积大，重量重；③不能在明室或工作现场照相，只具有单一的照相光路，因而实际应用困难；④成本高。
小型机如国内现有的单脉冲、双脉冲全息照相装置，虽然体积小，重量减轻了，但它致命的缺点是①单纵模几率低，能量输出小；②功能单一，无法满足实际应用的需要。
为克服以上缺点，本发明的目的是采用组合式结构及多功能综合光路系统，在体积和重量减小的情况下，使输出能量提高，并由单一功能达到多功能。下面结合附图详细描述本发明图1总体结构示意图图2红宝石激光器光路示意图图3激光器光具座主视图图4激光器光具座侧视图图5外光路光学调整架主视图图6外光路光学调整架侧视图图7电源系统方框图图8计时器电路联接示意图图9动态全息照相光路图图10动态象全息照相光路图图11动态散斑照相光路图图12动态错位散斑照相光路图参见图1激光器1、外光路系统2、照相机构3，采用组合式结构，组合固定在机体4上，机体4是由带有中间支承的上下两平板组成，下平板四角装有调整螺丝，用以调节其水平位置，机体4安装在带有滚轮底座的三角支架5上，可在水平方向旋转0～360°，垂直方向俯仰0～±45°，整个装置可在地面上任意移动或固定并由电源系统6控制。
红宝石激光器的相干特性，输出能量、脉冲宽度三者之间是相互矛盾的，提高相干特性(即时间相干性和空间相干性)，需对激光器进行选模，选模就有能量损失，为解决这些矛盾，国内外大多采用增加一级或二级红宝石激光放大器的办法，造成器件增多，体积加大，重量增加，能耗加大，使得无法用于现场。本发明采用了谐振反射器，倾斜标准具、可饱和吸收染料、电子选模法联合选纵模的措施，提高了单模几率，使能量输出提高。配合电源系统6，使激光器能输出脉冲个数可调、脉冲间隔可调的双脉冲、序列脉冲。参见图2该发明中的红宝石激光器的光路是由全反镜7、普克尔盒8、倾斜标准具9、红宝石棒10、可饱和吸收染料11、谐振反射器12组成。参见图3、图4激光器光具座，采用球系结构，光具座内装有一球面衬套14，其衬套外圆上镶有两调整块15，相互成90°，用两个螺钉13调整，以使衬套14沿轴线摆动。光具座底部装有导槽滑块，能在激光器中间隔板的导轨上移动和调整。这种光具座调整时精度高而稳定。
外光路系统为综合的多功能光学系统，其中有数个统一尺寸和结构的光学调整架，通过对调整架上光学镜片的互用、取舍、变换，形成相应的动态全息照相，动态象全息照相，散斑照相，错位散斑照相光路。参见图5、图6光学调整架为矩形结构，其中的活动块16上开有方形凹槽，使光学镜片18舍取、替换迅速方便。活动块16与调整架主体17的一侧面，开有缺口，使其作为透射光学支架时，光线无阻碍地透过，作为反射光学件支架时又与此无关。
图9为动态全息照相光路示意图红宝石激光器1发射的脉冲激光，经全反镜33转向，射在分束镜34上，将光分为两束，一束透射光为物光，经反射镜40和扩束镜41照明物体42，另一束反射光为参考光，经等光程调节镜35、36调节反射次数，使参考光与物光到达全息底片时，光程相等。经反射镜37到参考光扩束镜38照射到全息底片39上，物光经物体反射在底片上与参考光相干涉。
如果把图9中的参考光扩束镜38的镜片舍去，变换成全反镜43，把全反镜44再装入光学调整架凹槽中，使调整架上的全反镜44与光入射法线约成45°角，再装入成象镜47。其照相光路便由动态全息照相光路改变成了动态象全息照相光路。即图10动态象全息照相光路示意图红宝石激光器1发射的脉冲激光，经反射镜33转向射在分束镜34上，将光分为两束，一束透射光，为物光，经反射镜40、扩束镜41，照射物体42上，另一束反射光为参考光，经等光程调节镜35、36，反射镜37、43、44到参考光扩束镜45，照射到感光底片39上，物光经物体反射在底片39上与参考光相干涉。
如果把图9中的光学调整架中的分束镜片34舍去，加入成象镜47光路便由动态全息照相光路变换成了散斑照相光路，其光路见图11所示红宝石激光器1发射出的脉冲激光经全反镜33、40转向，通过扩束镜41发散，照射物体42，物体42前空间形成许多散斑，成象镜47把这些散斑连同物体42的象一起成在感光底片39上被记录下来。
把图11中的成象镜47的镜套前端面装入错位光楔镜片48，即由散斑照相光路变换成了错位散斑照相光路，其光路见图10所示红宝石激光器1发射出的脉冲激光经全反镜33、40转向，通过扩束镜41发散，照射物体42上，物体42前空间形成许多散斑，经光楔48下半部，经成象镜47，把许多散斑连同物体42的象一起成在感光底片39上，上半部则因经光楔48使折射在底片上的象与下半部成的象错位，其错位量可按公式x]]>＝Lo(n－1)A计算，其中A为楔角，Lo为物体到光楔的距离，n为光楔的玻璃折射率，对物体进行双曝光，底片上出现四个散斑场，从而得到两个相关的位移差、位移梯度、位移密度差等参数。使动态全息照相光路变换成了动态散照相光路，即图12。
参见图7电源系统方框图，图中键盘(19)输入指令，送给微处理器(20)，微处理器(20)执行存储器(21)的程序，同时发出指令信号分别送入三个通路，第一通路送入显示器(22)显示数据；第二通路送入计时器(23)预置时间序列、脉冲个数和启动计时，计时器启动后给出触发信号，经触发器(24)去电离氙灯(31)，计时器(23)的另一路给出Q信号，送入调Q开关电路(25)，去推动普克尔盒(27)产生多脉冲激光输出；第三通路送入输出输入接口器(28)，推动充电电路(29)，给储能电容器(30)充电，储能电容器(30)连接氙灯(31)，在第二通路工作时，转换器(32)不断提取充电电路(29)中的充电电压信号，送入微处理器。
图8，是计时器电路联结图图中计时器是由三个计时／计数片CTC组成，每个CTC可产生一个预定的延时时间，三个CTC串联使用，可产生顺序的三个延时时间，其信号为T1、T2、T3，采用计数方式工作，每个CTC可计时65792个数字。
每个CTC采用三个通道，即0′、1′、2′，每个通道在外部脉冲下计数，其中0′和1′通道串联，2′通道在0′和1′通道计数完成后的同步下开始计数，总计数是按a×b＋c的形式进行。下面是两个计时器工作实施例实施例一单片CTC的使用，把每个通道预置0～256个数，设置计数工作方式，通道输入口每输入一个脉冲信号预置数减一，当减到零时，输出口产生到零脉冲，同时又自动预置原来的数，继续在信号下进行减一的重复操作，三个通道总计数按a×b＋c的形式。如总计数为50000则分成255×19＋155，这样0′通道送入255个数，1′通道送入19个数，2′通道送入155个数，如图6的方式联结就可达到总数50000的目的。CTC计数最大为65792。
实施例二需要三个计时时间，联结三片CTC，设T1＝3000，T2＝800，T3＝200。
按a×b＋c分成3000分为255×11＋195800分为255×3＋35200分为1×1＋200把这三个数分别预选送入CTC－1、CTC－2、CTC－3三个通道。
3000数中的255送入0′通道，11送入1′通道，195送入2′通道。
800数中的255送入0′通道，3送入1′通道，35送入2′通道。
200数中的1送入0′通道，1送入1′通道，200送入2′通道。
综上所述，本发明除具有结构简单、体积小、重量轻、成本低，还能在明室、暗室、工作现场进行各种拍摄外，并可对已拍摄的全息图进行翻拍，另一优点是激光器能量输出较高，能输出激光脉冲个数可调，脉冲间隔可调的序列脉冲，本激光器作高速摄影的光源时，能拍摄飞弹、爆炸、冲击波等连续过程。本发明还有一最大优点是采用了微处理器的电源系统和在小巧的组合式结构上装有综合的多功能的光学系统，通过互用或取舍，能进行动态全息照相、动态象全息照相，动态散斑干涉照相，动态错位散斑干涉照相及其它形式照相，还能进行自动定时全息照相，也可用于透射式全息。
权利要求
1.便携式激光动态全息-散斑照相装置，由激光器、外光路系统、照相机构、机体、三角架、电源系统组成，其特征在于① 激光器1、外光路系统2、照相机构3、组合固定在机体4上，机体4安装在带有滚轮底座的三角支架5上，整个组合体由电源系统6控制。② 红宝石激光器是全反镜7、普克尔盒8、倾斜标准具9、红宝石棒10、可饱合吸收染料11、谐振反射器12组成，激光器光具座采用球系结构。③ 外光路为一综合的光学系统，有数个统一尺寸和矩型结构的光学调整架，其中活动块16上开有方形凹槽，活动块16与调整架体17的一侧面，同时开有一缺口。④ 电源系统6，由键盘(19)、微处理器(20)、存储器(21)、显示器(22)、计时器(23)、触发器(24)、调Q开关电路(25)、高压电源(26)、普克尔盒(27)、输入输出接口器(28)、充电电路(29)、储能电容器(30)、氙灯(31)、模拟-数字转换器(32)组成。
2.按照权利要求
1所说的激光动态全息——散斑照相装置，其特征在于所述的激光器光具座，采用球系结构，光具座内装有一球面衬套14，其衬套外圆上镶有两调整块15，相互成90°，用两个螺钉13调整，可使衬套14沿轴线摆动，以调整俯仰及水平旋转，光具座底部装有导槽滑块，能在激光器中间隔板的导轨上移动。
3.按照权利要求
1所说的激光动态全息——散斑照相装置，其特征在于所述的机体4是由带有支承的上下两平板组成。下平板四个角上装有调整螺丝，用以调节机体的水平位置。
4.按照权利要求
1所说的激光动态全息——散斑照相装置，其特征在于所述的计时器(23)，是由三个计时／计数片CTC－1，CTC－2，CTC－3组成，而三个CTC片采用串联形式。
5.按照权利要求
4所说的激光动态全息——散斑照相装置，其特征在于所述的CTC计时／计数片，每片采用三个通道即0′、1′、2′，其中0′和1′通道串联，2′通道在0′和1′通道计数完成后的同步下开始计数。总计数按a×b＋c的形式进行。
专利摘要
本实用新型是一种便携式激光动态全息—散斑照相装置。特点是，采用组合式结构，可在水平旋转0°～360°，垂直方向俯仰0°～±45°。输出脉冲个数可调，脉冲间隔可调的序列脉冲，组合结构上装有多功能的光学系统及装有微处理器的电源系统，能进行动态全息照相，动态象全息照相，动态散斑干涉照相，动态错位散斑干涉照相，可进行自动定时全息照相。
文档编号G03H1/04GK86203799SQ86203799
公开日1987年10月3日 申请日期1986年6月11日
发明者郭继光, 张中光, 关颖, 陈学昆 申请人:北京光电技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan