双通道变焦式干涉系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于激光等离子体光学诊断的干涉系统，尤其是一种双通道变焦式干涉系统。

背景技术：

传统的等离子体光学诊断设备的功能较单一，对探针光的信息利用率不够高。尤其在研究强激光等离子体状态时，通过双通道变焦式干涉仪获得等离子体信息显得尤为重要。

对激光等离子测量技术而言，通常采用的办法是将探针激光和产生等离子体激光时间同步，然后通过调节探针光与主激光的时间差来研究激光等离子体的动力学演化特征。这里的激光驱动产生的等离子体即待测物，它是由主激光与物质相互作用产生的。对同一等离子体如果能够同时获取不同物理量信息，往往可以准确判断等离子体状态。主动式可调式技术可以对同一待测等离子体进行多种倍数的放大，在不同放大倍数下得到待测物同种物理量信息之间的对比结果。如果不采用双通道变焦式技术，而待测等离子体在探针光通过前后不能保证同一性就会造成单通道测量误差。因此，保证所测量的物理量具有同时性，并从某一时刻的探针光中尽可能多的获取信息，就显得尤为重要。这里利用双通道变焦式可调节技术以及Normaski干涉原理可以分别获得待测等离子体的形状和电子密度信息。

激光等离子体光学诊断仪是一个双通道变焦的多功能诊断仪。它可以从一束探针光中获取等离子体的阴影图像、等离子体的磁场和等离子体电子密度的信息，这样不仅提高了探针光信息的利用率，而且又保持了其同时性。

因此在研究等离子体状态时，需要对激光器进行位置固定，从而限制了待测物的种类。传统的等离子体光学诊断设备面临着空间距离的限制，对待测物的测量不够灵活。

技术实现要素：

为了克服传统的干涉系统面临着空间距离限制的技术问题，本实用新型提供一种双通道变焦式干涉系统。

一种双通道变焦式干涉系统，包括：

激光器；

第一偏振片；所述激光器发出的一束激光入射到所述第一偏振片，通过第一偏振片变为偏振光；

待测物；

变焦距光学系统，偏振激光经变焦距光学系统可以调节像的位置和大小；

第一分束镜，所述偏振激光入射到所述第一分束镜，通过所第一分束镜分为第一激光信号和第二激光信号；

第四成像透镜，用于将第一激光信号成像在第一CCD图像传感器上，可以获得待测物的形状信息；

第一CCD图像传感器，用于收集所述第一激光信号；

第一反射镜；

Nomaski干涉装置，将第二激光信号成像在第二CCD图像传感器上，可以获得待测物的电子密度信息；

第二CCD图像传感器，用于收集所述第二激光信号；

在其中一个实施例中，激光发生单元包括：激光器和第一偏振片，所述第一偏振片设置在所述激光器的激光出射方向上。

在其中一个实施例中，所述变焦距光学系统包括：

一第一成像透镜(凸透镜)、一第二成像透镜(凹透镜)和一第三成像透镜(凸透镜)、一精密凸轮以及一调节钮。第一成像透镜、第二成像透镜和第三成像透镜依次设置在笼架上，调节钮连接第二成像透镜，精密凸轮连接第二成像透镜和第三成像透镜。

在其中一个实施例中，所述调节钮为机械调节钮或电子调节钮。

在其中一个实施例中，所述Nomarski干涉装置包括：

一第五成像透镜、一渥拉斯顿棱镜和一第二偏振片。第五成像透镜、渥拉斯顿棱镜和第二偏振片依次设置在笼架上。

在其中一个实施例中，所述双通道变焦式干涉系统还包括底座，所述形状测量单元和所述电子密度测量单元分布设置在所述底座上。

在其中一个实施例中，所述双通道变焦式干涉系统还包括框架所述框架设置在所述底座上，所述形状测量单元和所述电子密度测量单元设置在所述框架内。

在其中一个实施例中，进一步包括：

第一分束镜：设置在所述变焦距光学系统与所述Nomarski干涉仪系统之间，用于使所述变焦距光学系统输出光分为两束，使其传输到不同的光电探测装置。

第一反射镜：设置在所述变焦距光学系统与所述Nomarski干涉仪系统之间，用于使第一分束镜输出的其中一束光改变方向输入到所述Nomarski干涉仪系统。

本实用新型的有益效果是，该干涉仪将多种测量系统集成在一个光学平台上，通过变焦距光学系统，使用时移动调节钮控制第二成像透镜的移动，以此增大或减小变焦系统放大率。在第二成像透镜运动的同时，精密凸轮会带动第三成像透镜作相应的运动来补偿像面位移，使像面位置稳定，因此可以方便地调节激光器和待测物的摆放位置。激光器放置在位移旋转控制台上，与干涉仪箱体搭配使用，既保证了所测量的物理量具有同时性，也保证了探针光与其他所有的光学器件之间的同轴性，避免了传统的调节位置等一系列繁琐操作，从而使得该干涉仪操作简单、使用方便灵活，用该干涉仪获得的信息也更加准确。

附图说明

图1为本发明一个实施例的双通道变焦式干涉系统的结构框图；

图2为本发明另一个实施例的双通道变焦式干涉系统的结构框图。

主要元件符号说明

激光发生单元 100

激光器 110

第一偏振片 120

变焦单元 200

第一成像透镜 210

第二成像透镜 220

第三成像透镜 230

调节钮 240

精密凸轮 250

分束单元 300

第一分束镜 310

形状测量单元 400

第四成像透镜 410

第一接收装置 420

电子密度测量单元 500

第一反射镜 510

Nomaski干涉装置 520

第五成像透镜 521

渥拉斯顿棱镜 522

第二偏振片 523

第二接收装置 530

底座 600

框架 700

具体实施方式

为了使本光学诊断仪的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合具体图示，进一步阐述本光学诊断仪。

如图1所示，本实施例提供一种双通道变焦式干涉系统，包括：激光发生单元100、变焦单元200、分束单元300、形状测量单元400和电子密度测量单元500。所述激光发生单元100，用于产生偏振的探针光，所述探针光透射过待测物后形成信息光。所述偏振的探针光可为圆偏振或线偏振的探针光。所述变焦单元200和所述分束单元300，沿所述信息光的传输方向依次设置。所述变焦单元200通过变焦对信息光进行放大。所述分束单元300将经过所述变焦单元放大后的信息光进行分束为形状测量光和密度测量光。所述分束单元300包括分束镜310。所述形状测量单元400，设置在来自所述分束单元300的形状测量光的发射方向上，通过所述形状测量光测量待测物的形状。所述电子密度测量单元500，设置在来自所述分束单元300的密度测量光的发射方向上，通过所述密度测量光测量所述待测物的电子密度。

本实施例提供的双通道焦变式干涉系统10通过变焦单元200的设置，使得所述双通道焦变式干涉系统可根据所述探测物的位置调节所述待测物与变焦单元200之间的间距，以获得更清晰的图像更精确的测量结果。

如图2所述，在一个实施例中，所述激光发生单元100包括：激光器110和第一偏振片120，所述第一偏振片120设置在所述激光器110的激光出射方向上。所述激光器110可为半导体激光器、二氧化碳激光器等。所述第一偏振片120使所述激光器110发射出的激光束转化为偏振光。

在一个实施例中，所述变焦单元200包括：第一成像透镜210、第二成像透镜220、第三成像透镜230、调节钮240和精密凸轮250。第一成像透镜210、第二成像透镜220和第三成像透镜230依次沿所述信息光传输方向安装设置。调节钮240与所述第二成像透镜220连接设置，移动所述调节钮使所述第二成像透镜220水平远离或靠近所述第一成像透镜210方向移动。精密凸轮250同时连接所述第二成像透镜220与所述第三成像透镜230，所述精密凸轮250使的所述第二成像透镜移动时所述第三成像透镜同步移动。所述调节钮240可为机械调节钮，也可为电子调节钮。所述调节钮控制所述第二成像透镜的移动范围为距离所述第一成像透镜15cm-220cm。

在一个实施例中，所述形状测量单元400包括：沿所述形状测量光传输方向依次设置第四成像透镜410 和第一接收装置420。所述第四成像透镜410将激光信号成像在所述第一接收装置420上，可以获得待测物的形状信息。所述第一接收装置420可为CCD图像传感器。所述CCD图像传感器可以为andor CCD或线偏CCD。

在一个实施例中，所述电子密度测量单元500包括：沿所述密度测量光传输方向依次设置的第一全反射镜510、Normaski干涉仪520和第二接收装置530。所述第一全反射镜510用于改变密度测量光的传输方向到Normaski干涉仪520，可使得所述双通道变焦式干涉系统整体更紧凑。所述Normaski干涉仪520 包括沿所述密度测量光传输方向依次设置的第五成像透镜521、渥拉斯顿棱镜522和第二偏振片523。

在一个实施例中，所述双通道变焦式干涉系统还包括底座600，所述形状测量单元400和所述电子密度测量单元500分别设置在所述底座600上。在一个实施例中，所述变焦单元和分束单元也可设置在所述底座600上。底座600的存在方便整体移动。

所述双通道变焦式干涉系统还包括框架700所述框架设置在所述底座600上，所述变焦单元200、所述分束单元300、所述形状测量单元400和所述电子密度测量单元500设置在所述框架内。所述框架保证了各元件之间的同轴性，方便调节其位置。

下面以图2为例，说明所述双通道焦变式干涉系统10的工作过程。

激光器110发射出激光束入射到第一偏振片120后形成偏振的探针光。探针光通过待测物形成信息光后入射到变焦单元200。调节变焦单元200的调节钮240改变第一成像透镜220的位置同步通过精密凸轮 250改变第三成像透镜230的位置，从而达到变焦的目的。经过变焦单元200放大后的信息光入射到第一分束镜310分束为形状测量光和密度测量光。形状测量光入射到第四成像透镜410后由第一接收装置420 接收形状信号。密度测量光经过第一反射镜510后入射到Normaski干涉装置520后由第二接收装置530 接收密度信号。在进行等离子体诊断时，移动调节钮240增大或减小变焦系统放大率，使待测物在一定范围内都能得到清晰的像，灵活、方便，使得干涉仪操作更加集成化。