專利名稱：無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及全息位相差放大，特別是一種無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，它在高精密檢測(cè)方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著大型光學(xué)工程，如同步輻射裝置，以及高精密光學(xué)儀器，如光刻機(jī)等的發(fā)展，急需對(duì)這些裝置以及儀器中的光學(xué)元件進(jìn)行高精密度檢測(cè)，而現(xiàn)在所采用的光學(xué)干涉儀，其測(cè)試精度僅為1/30～1/60波長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際工程的需要，因此研制和發(fā)展超高精度的測(cè)試儀器非常需要。
全息位相差放大技術(shù)是指一張含有弱位相信息的全息圖重構(gòu)以后，會(huì)產(chǎn)生0級(jí)、±1級(jí)、±M級(jí)、±N級(jí)衍射項(xiàng)，然后讓正衍射項(xiàng)和負(fù)衍射項(xiàng)重疊并干涉，位相差放大到原來(lái)的(M+N)倍。
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、徐至展等所提供的同軸記錄位相差放大全息裝置(見(jiàn)在先技術(shù)同軸記錄位相差放大全息裝置，專利申請(qǐng)?zhí)?3141894.5)，如圖1和圖2所示，由兩個(gè)部分組成。第一部分為全息記錄裝置，原理結(jié)構(gòu)如圖1所示；第二部分為重構(gòu)放大裝置，如圖2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；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(lái)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(guò)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，記錄在干板8上。當(dāng)在如圖1所示的裝置上拍攝好全息圖后，把全息干板8經(jīng)過(guò)暗房處理、吹干，然后放在如圖2所示的底片架13上進(jìn)行光學(xué)位相差放大和重構(gòu)。
位相差放大是通過(guò)同軸記錄位相差全息裝置進(jìn)行的，如圖2所示，它包含激光光源1，望遠(yuǎn)鏡2，全息圖8，透鏡9，光闌10，透鏡11和位相差放大全息圖12。
所說(shuō)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(shuō)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(shuō)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(shuō)的透鏡9和11是一種高質(zhì)量消球差的光學(xué)透鏡，透鏡9的焦距為f1，透鏡11的焦距為f2，nf1＝f2，這是該發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)，它能拍攝任何角度的位相差放大全息圖。
所說(shuō)的光闌10是一種空間濾波裝置，它的功能在于，能通過(guò)待放大的衍射波及其共扼波。
當(dāng)全息圖8被激光光源1通過(guò)望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束照明以后，經(jīng)透鏡9會(huì)產(chǎn)生正負(fù)各級(jí)衍射波，并在光闌10上產(chǎn)生衍射焦斑。如果在光闌10上開(kāi)了兩個(gè)小孔，只讓+M級(jí)和-N級(jí)通過(guò)，那么+M級(jí)和-N級(jí)衍射波再經(jīng)透鏡11，在透鏡11的焦平面上，兩列波相互重疊，產(chǎn)生新的位相差放大全息圖，這個(gè)位相差放大全息圖將全息圖8的位相差放大了(M+N)倍，這個(gè)過(guò)程可以反復(fù)進(jìn)行。
隨著位相差放大倍數(shù)的不斷增加，光束口徑越來(lái)越大，因此這種裝置的最大缺點(diǎn)是，需要大口徑的高質(zhì)量的非球面透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述在先技術(shù)的不足，提供一種無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，不需要大口徑的非球面透鏡。
本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)是采用雙棱鏡代替透鏡，即利用棱鏡的折射特性使光束分波陣面，然后再重疊。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，它包含激光光源，其特征是在激光光源輸出的光路上同軸地依次設(shè)置一擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、全息圖、雙棱鏡、光闌和記錄介質(zhì)構(gòu)成。
所述的激光光源是一臺(tái)單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出功率為1～100mW。
所述的望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)放大10～100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)。
所述的全息圖是一含有位相信息的全息圖。
所述的雙棱鏡是一塊棱底為(50～100)mm×(50～500)mm，腰角為3～45°的玻璃雙棱鏡。
所述的記錄介質(zhì)是用來(lái)記錄位相差放大全息記錄介質(zhì)。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下由輸出波長(zhǎng)為632.8nm的He-Ne激光光源1，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束以后，直接照明全息圖8，將產(chǎn)生0級(jí)，±1，±M，±N……級(jí)衍射，經(jīng)雙棱鏡13以后，將產(chǎn)生折射，用光闌14選出所需的衍射級(jí)次，如“+M”級(jí)和“-N”級(jí)，由于它們的位相相反，因此，“+M”級(jí)和“-N”級(jí)衍射波重疊，產(chǎn)生干涉，并用記錄介質(zhì)15進(jìn)行記錄，位相差即可放大到原來(lái)的(M+N)倍。
本實(shí)用新型的無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置與在先技術(shù)相比，沒(méi)有采用透鏡，克服了透鏡像差所帶來(lái)的各種誤差，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。


圖1為在先技術(shù)中用來(lái)記錄全息圖的裝置。
圖2為在先技術(shù)中用來(lái)進(jìn)行全息位相差放大的裝置。
圖3為本實(shí)用新型無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置原理圖。
具體實(shí)施方式
先請(qǐng)參閱圖3，圖3為本實(shí)用新型無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置原理圖。由圖可見(jiàn)，本實(shí)用新型的無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，它包含激光光源1，其特征是在激光光源1輸出的光路上同軸地依次設(shè)置一擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡2、全息圖8、雙棱鏡13、光闌14和記錄介質(zhì)15構(gòu)成。
所說(shuō)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10mW。
所說(shuō)的望遠(yuǎn)鏡2是一臺(tái)放大50倍的擴(kuò)束系統(tǒng)，其功能在于將直徑為1mm的光束擴(kuò)大成直徑為50mm的光束。
所說(shuō)的全息圖8是一含有位相信息，用圖1所示裝置拍攝成功的全息圖。
所說(shuō)的雙棱鏡13是一塊棱底為100×100，腰角為10°的玻璃雙棱鏡。
所說(shuō)的光闌14用來(lái)?yè)踝‰s散光的只透所選光束部分的硬邊光闌。
所說(shuō)的記錄介質(zhì)15是用來(lái)記錄位相差放大全息記錄介質(zhì)，市場(chǎng)有售。
本實(shí)用新型的工作原理和基本過(guò)程由He-Ne激光光源1輸出波長(zhǎng)為632.8nm的激光，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡2擴(kuò)束以后，直接照明全息圖8，將產(chǎn)生0級(jí)，±1，±M，±N……級(jí)衍射，經(jīng)雙棱鏡13以后，將產(chǎn)生折射，用光闌14選出所需的衍射級(jí)次，如“正5”級(jí)和“負(fù)5”級(jí)，由于它們的位相相反，因此，“正5”級(jí)和“負(fù)5”級(jí)的衍射波重疊，產(chǎn)生干涉，用記錄介質(zhì)15進(jìn)行記錄，即可將位相差放大到原來(lái)的10倍。由于采用的是無(wú)透鏡同軸全息位相差放大裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，調(diào)整也方便。
權(quán)利要求1.一種無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，它包含激光光源(1)，其特征是在激光光源(1)輸出的光路上同軸地依次設(shè)置一擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡(2)、全息圖(8)、雙棱鏡(13)、光闌(14)和記錄介質(zhì)(15)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，其特征在于所述的激光光源(1)是一臺(tái)單模運(yùn)轉(zhuǎn)的He-Ne激光器，輸出功率為1～100mW。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，其特征在于所述的望遠(yuǎn)鏡(2)是一臺(tái)放大10～100倍的擴(kuò)束系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，其特征在于所述的全息圖(8)是一含有位相信息的全息圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，其特征在于所述的雙棱鏡(13)是一塊棱底為(50～100)mm×(50～500)mm，腰角為3～45°的玻璃雙棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，其特征在于所述的記錄介質(zhì)(15)是用來(lái)記錄位相差放大全息記錄介質(zhì)。
專利摘要一種無(wú)透鏡同軸記錄全息位相差放大裝置，它包含激光光源，其特征是在激光光源輸出的光路上同軸地依次設(shè)置擴(kuò)束望遠(yuǎn)鏡、全息圖、雙棱鏡、光闌和記錄介質(zhì)而構(gòu)成。由于本實(shí)用新型裝置，不采用透鏡，克服了透鏡像差所帶來(lái)的各種誤差，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)G01B9/021GK2788230SQ200520040738
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者高鴻奕, 陳建文, 李儒新, 干慧菁, 朱化鳳, 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