[实用新型]实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及剪切电子散斑干涉检测方法中所用的剪切方棱镜，属于实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜技术领域。

背景技术

利用渥拉斯顿棱镜作为剪切器件的传统剪切电子散斑干涉技术，可以测量物体变形的离面位移导数场，进而可以进行无损检测。目前，实现剪切电子散斑干涉的器件和方法有以下二种：

1.常用的是图1所示利用方解石晶体或者石英晶体制成的渥拉斯顿棱镜

该棱镜是由两个直角棱镜组成，当一束光垂直入射到棱镜表面上时，在后表面形成两束互相分开的，振动方向互相垂直的平面偏振光。当光线进入第一块棱镜后寻常光o光和非寻常光e光沿同一方向进行，但是它们的速度并不同。在进入第二块棱镜以后，由于第二块棱镜的光轴垂直于第一块棱镜的光轴，所以在第一块棱镜中的寻常光变成了非寻常光，非寻常光变成了寻常光，在两块棱镜的界面上将分别以相对折射率n_e/n_o和n_o/n_e折射，结果两束光线将在第二块棱镜中分开，并在离开棱镜时再次折射而形成一定角度分开的偏振光，它们的振动方向互相垂直。出射光的夹角近似为

其中，n_o和n_e分别是棱镜材料的寻常光和非寻常光折射率，β为棱镜的顶角。

利用渥拉斯顿棱镜1实现剪切散斑干涉的光路布置如图2所示。由渥拉斯顿棱镜1出来的是两束互相错位的物体2的反射光波，这两束光互为参考光和物光而干涉，成像在CCD摄像机4的靶面上。但其振动方向互相垂直，所以需要在棱镜后加一块偏振片3，使其振动方向相同。它的优点在于光路布置简单，两束相干光波强度基本相等，因而可达到等光强的要求。其缺点在于渥拉斯顿棱镜利用价格昂贵的方解石晶体或者石英晶体制成，成本高，尺寸比较小，使成像受到影响。

2.用迈克尔逊光路的形式布置光路，如图3所示。在此光路中，从物体2来的光线经过方棱镜分成两束光，再经两个反射镜5反射，成像在CCD摄像机4的靶面上。只需调节其中一个反射镜的倾斜角，可以达到图像错位的效果。该系统的优点是光线分离角连续可调，剪切方向也可以改变，即能控制剪切方向和剪切量，以满足不同的测量精度要求。该缺点在于物体的图像经过方棱镜的多个反射面的发射，图像重叠，大大降低了干涉条纹的效果。

发明内容

本实用新型针对现有实现剪切电子散斑干涉所用器件及系统中存在的器件昂贵或者干涉条纹质量差等问题，提供一种成本低、干涉条纹质量好、能够实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜。

本实用新型的实现剪切电子散斑干涉的剪切方棱镜由二个普通光学玻璃磨制的直角三角棱镜组成，其中一个直角三角棱镜的斜面上镀有半透半反膜，这二个直角三角棱镜的斜面用光学胶粘合在一起形成方棱镜，该方棱镜的一个反射面是磨去一个楔角α的斜面，α在1′至20′之间，在方棱镜的光线入射面和出射面镀有增透膜，两个反射面均镀有全反射膜。

上述方案将方棱镜的一个反射面由原来的直面磨去一个楔角α后变为斜面，这样入射的光线经过非直角反射，出射的二束光线就分开了。该剪切方棱镜的大小尺寸可根据成像透镜的口径来定，如果方棱镜反射面磨去的角度是α，则光束分开的角度(分束角)是2α。根据成像的距离和试件的大小尺寸，α在1′至20′之间。

本实用新型采用普通光学玻璃取代了现有技术中昂贵的方解石晶体，通过对普通光学玻璃制备的方棱镜进行磨制得到了图像错位的剪切方棱镜，实现了剪切电子散斑干涉，结构简单，成本低廉，成像效果好。

附图说明

图1为常用的渥拉斯顿棱镜的结构示意图。

图2为利用渥拉斯顿棱镜实现剪切散斑干涉的光路布置示意图。

图3为利用迈克尔逊光路实现剪切电子散斑干涉的示意图。

图4为本实用新型的剪切方棱镜的结构示意图。

图5为本实用新型剪切方棱镜的光路示意图。

图6为使用本实用新型剪切方棱镜的光路示意图。

图中：1、渥拉斯顿棱镜，2、物体，3、偏振片，4、CCD摄像机，5、反射镜，6、剪切方棱镜。

具体实施方式

实施例