专利名称：全息位相差放大重构装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及全息位相差放大，特别是一种全息位相差放大重构装置，它能广泛用于各种光学波面、光学元件的检测。
背景技术：
目前，在光学精密加工和测量领域，国内外普遍采用干涉法来测量光学元件波面，可测精度为λ/30～λ/60(λ为波长)，而实际需要达λ/100，远远不能满足需要；另一方面，国内几乎所有的高质量干涉仪都是从国外进口的，其价格在45万美元～100万美元之间不等，这严重制约了我国工业、国防和国民经济的发展。无论在工业、国防、生产等直接应用领域，还是在理论论证等间接应用方面，都急需一种高精度大口径的测试光学波面的技术和设备。
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、徐至展等所提供的高倍全息位相差放大装置，见“高倍全息位相差放大装置”，专利申请号03115177.9，如图1、2所示，它由两个部分组成第一部分为全息记录装置，原理如图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；第二部分放大装置主要由氦—氖激光光源1、扩束望远镜2、半透半反镜9、12、全反镜10、11、底片架13、透镜14、光阑15和接收器16组成。
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。
位相差放大通过光学马赫—陈特尔干涉仪进行，原理如图2所示。马赫—陈特尔干涉仪含有氦—氖激光光源1，半透半反镜9、12，全反镜10、11，底片架13，透镜14，光阑15和接收器16。
由输出波长为632.8nm的氦—氖激光光源1发射的光束，经第一半透半反镜9后，分成A、B两束光。光束A经全反镜11和第二半透半反镜12后，照明干板8上的全息图；光束B经全反镜10和半透半反镜12后，也照明干板8上的全息图。
光束A、光束B分别被全息图衍射，各自产生0级、±1、±M、±N……级衍射，分别调整全反射镜10、11，让光束A在全息图8上产生的+M级(或-N级)衍射波和光束B在全息图8上产生的-N级衍射波，在透镜14的焦平面上重叠，再用光阑15滤去非重叠部分，由于来自全息图8上重构的物波和它的共扼波是位相相反的，即光束A产生的+M级衍射波和光束B产生的-N级衍射波叠加以后，将产生干涉，位相差放大到原来的(M+N)倍，重复上述过程n(正整数)次，则位相差放大2M+N倍。
这种高倍全息位相差放大装置的不足之处在于，当位相差放大倍数逐步增大时，衍射角逐步变大，对透镜11和半透半反镜9口径要求也在增大，例如放大倍数为8时，透镜11和半透半反镜9的直径要在φ100左右。
发明内容
为克服在先技术的不足，本发明提出了全息位相差放大重构装置，这个装置应结构简单，而且随着放大倍数的增大，衍射角的增大，将不再受图2中半透半反镜和透镜光学元件尺寸的限制。
本发明的技术解决方案如下一种全息位相差放大重构装置，包含激光光源，沿该激光光源输出的光路上设置一望远镜，激光光束被扩孔以后，入射到前方的半反半透镜上分成透射的光束A和反射的光束B，其特征在于还有第一全反镜、第二全反镜、第三全反镜和待放大全息图，全息图的支架和记录干板，光束A经第一全反镜和第三全反镜的反射后，照射待放大全息图，被待放大全息图衍射后记录在记录干板上，光束B经第二全反镜的反射后，照射待放大全息图，被待放大全息图衍射后记录在记录干板上，所述的待放大全息图置于所述的全息图支架上。
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5mW。
所述的望远镜是一台放大100倍的扩束系统，其功能在于将直径为1mm的光束扩大成直径为100mm的光束。
所述的半反半透镜是一块反射率和透射率各为50％的契形板，用来将从望远镜出来的光一分为二。
所述的第一全反镜、第二全反镜和第三全反镜均是对6328具有100％反射率的介质膜镜。
所速的待放大的全息图是一块含有位相信息，用图1所示装置拍摄成功的全息图；全息图支架能用来调整全息图二维方向的支架；记录干板是对6328光谱灵敏的市售高分辨率干板。
本发明的技术效果如下光束A、光束B分别被全息图衍射，各自产生0级、±1、±M、±N……级衍射，分别调整第一全反镜和第三全反镜，让光束A在待放大全息图上产生的+M级(或-N级)衍射波和光束B在待放大全息图上产生的-N级衍射波，用光阑滤去非重叠部分，再由记录干板记录。由于来自待放大全息图上重构的物波和它的共扼波是位相相反的，因此，光束A产生的+M级衍射波和光束B产生的-N级衍射波干涉后，位相差放大到原来的(M+N)倍。若重复上述过程n(正整数)次，则位相差放大(M+N)n倍。当M＝N＝5时，重复一次过程，即n＝2，就可以将位相差放大100倍。
与在先技术相比，本发明的全息位相差放大重构装置，由于没有采用经典的马赫—陈特尔干涉仪，并去除了透镜，也不受半透半反镜的不仅结构简单，更重要的这个装置可以重构任何衍射级次的全息图，可以说这是一大飞跃。
图1为在先技术中用来记录全息图的装置图。
图2为在先技术中用来重构全息位相差放大装置光路图。
图3为本发明全息位相差放大重构装置光路图。
具体实施例方式
本发明的全息位相差放大重构装置光路图如图3所示，由图可见，本发明全息位相差放大重构装置，包含激光光源1，沿该激光光源1输出的光路上设置一望远镜2，激光光束被扩孔以后，入射到前方的半反半透镜3上分成透射的光束A和反射的光束B，其特征在于还有第一全反镜4、第二全反镜6、第三全反镜9和待放大全息图8，全息图的支架10和记录干板13，光束A经第一全反镜4和第三全反镜9的反射后，照射待放大全息图8，被待放大全息图8衍射后记录在记录干板13上，光束B经第二全反镜6的反射后，照射待放大全息图8，被待放大全息图8衍射后记录在记录干板13上，所述的待放大全息图8置于所述的全息图支架10上。
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5mW。
所述的望远镜2是一台放大100倍的扩束系统，其功能在于将直径为1mm的光束扩大成直径为100mm的光束。
所述的半反半透镜3是一块反射率和透射率各为50％的契形板，用来将从望远镜出来的光一分为二。
所说的半反半透镜3，是一块反射率为50％的契形板，用来将从望远镜出来的光一分为二。全息图8是一块含有位相信息，用图1所示装置拍摄成功的全息图；全息图支架10能用来调整全息图二维方向的支架；记录干板13是对6328光谱灵敏的市售高分辨率干板。
本发明的工作原理和基本过程是由输出波长为632.8nm的氦—氖激光光源1发射的光束，经半透半反镜3后，分成光束A和光束B。光束A经第二全反镜6后，照明待放大全息图8；光束B经第一全反镜4和第三全反镜9后，也照明上的全息图8。
光束A和光束B束分别被全息图8衍射，各自产生0级、±1、±M、±N……级衍射，分别调整第一全反镜4和第二全反镜6，让光束A在全息图8上产生的+M级(或-N级)衍射波和光束B在全息图8上产生的-N级衍射波，再由记录干板13记录。由于来自全息图8上重构的物波和它的共扼波是位相相反的，因此，A束产生的+M级衍射波和B束产生的-N级衍射波干涉后，位相差放大到原来的(M+N)倍。若重复上述过程n次，则位相差放大(M+N)n倍。当M＝N＝5时，重复一次过程，即n＝2，就可以将位相差放大到100倍。
权利要求
1.一种全息位相差放大重构装置，包含激光光源(1)，沿该激光光源(1)输出的光路上设置一望远镜(2)，激光光束被扩孔以后，入射到前方的半反半透镜(3)上分成透射的光束A和反射的光束B，其特征在于还有第一全反镜(4)、第二全反镜(6)、第三全反镜(9)和待放大全息图(8)，全息图的支架(10)和记录干板(13)，光束A经第一全反镜(4)和第三全反镜(9)的反射后，照射待放大全息图(8)，被待放大全息图(8)衍射后记录在记录干板(13)上，光束B经第二全反镜(6)的反射后，照射待放大全息图(8)，被待放大全息图(8)衍射后记录在记录干板(13)上，所述的待放大全息图(8)置于所述的全息图支架(10)上。
2.根据权利要求1所述的全息位相差放大重构装置，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5mW。
3.根据权利要求1所述的全息位相差放大重构装置，其特征在于所述的望远镜(2)是一台放大100倍的扩束系统，其功能在于将直径为1mm的光束扩大成直径为100mm的光束。
4.根据权利要求1所述的全息位相差放大重构装置，其特征在于所述的半反半透镜(3)是一块反射率和透射率各为50％的契形板，用来将从望远镜出来的光一分为二。
全文摘要
一种全息位相差放大重构装置，包含激光光源，沿该激光光源输出的光路上设置一望远镜，激光光束被扩孔以后，入射到前方的半反半透镜上分成透射的光束A和反射的光束B，其特征在于还有第一全反镜、第二全反镜、第三全反镜和待放大全息图，全息图的支架和记录干板，光束A经第一全反镜和第三全反镜的反射后，照射待放大全息图，被待放大全息图衍射后记录在记录干板上，光束B经第二全反镜的反射后，照射待放大全息图，被待放大全息图衍射后记录在记录干板上，所述的待放大全息图置于所述的全息图支架上。本发明不仅结构简单，更重要的是可以重构任何衍射级次的全息图。
文档编号G03H1/00GK1603979SQ20041008424
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者高鸿奕, 陈建文, 干慧菁, 朱化凤, 李儒新, 徐至展 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所