[发明专利]基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置

权利要求书

1.一种基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，包括植入式无干扰数字全息系统和同轴与离轴切换装置；

所述植入式无干扰数字全息系统用于将激光分束为物光和参考光，并分别将所述物光和所述参考光传输至第一非偏振分束棱镜处，所述第一非偏振分束棱镜一侧设有CCD图像传感器；

所述离轴与同轴切换装置包括补偿平行平板、切换平行平板和切换装置，所述补偿平行平板用于在初始状态下插入至所述参考光的光路，调节参考光的曲率中心和物光的曲率中心相对于CCD图像传感器的距离相等，并使所述物光和所述参考光在第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉；所述切换装置用于在切换状态下，从所述参考光的光路中取出所述补偿平行平板，并控制所述切换平行平板插入或拔出所述参考光的光路，以切换至离轴数字全息系统或同轴数字全息系统。

2.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述切换装置将所述切换平行平板插入至所述参考光的光路时，切换至离轴数字全息系统，所述参考光的曲率中心发生非轴向平移，物光和参考光在所述第一非偏振分束棱镜处合束后发生干涉，所述CCD图像传感器采集到载频直条纹干涉图；所述切换装置从所述参考光的光路中拔出所述切换平行平板后，切换至同轴数字全息系统，所述CCD图像传感器采集到圆条纹干涉图。

3.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述激光的偏振方向为z轴方向；

所述切换平行平板的厚度为L₁，所述参考光的发散角为2θ；所述切换平行平板相对所述参考光的倾斜角度为θ₃；所述参考光的上边缘光线的入射角为所述参考光的下边缘光线的入射角为

所述参考光的上边缘光线在y轴方向上的平移量为：

上式中，n₁、n₂分别为入射介质和折射介质的折射率，所述入射介质为参考光所处传播介质，所述折射介质为切换平行平板；

所述参考光的下边缘光线在y轴方向上的平移量为：

所述参考光通过切换平行平板后的曲率中心在y轴方向上的平移距离为：

所述参考光在z轴方向上的平移距离为：

所述补偿平行平板的厚度为：

4.根据权利要求1所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述植入式无干扰数字全息系统包括氦氖激光器、第二非偏振分束棱镜、第一物镜、第一反射镜、第一管透镜、第二反射镜、第二物镜和第二管透镜；

所述氦氖激光器用于发射波长为632.8nm的激光；

所述第二非偏振分束棱镜用于通过透射和反射将所述激光进行分束，其中，透射的光束作为物光，反射的光束作为参考光；

所述第一物镜设于所述参考光的光路上，所述第一反射镜设于所述第一物镜的出射光路上，所述第一管透镜设于所述第一反射镜的反射光路上，所述第一管透镜的前焦点不与所述第一物镜的后焦点重合，所述第一管透镜的出射光为球面光波；

所述第二反射镜设于所述物光的光路上，所述第二物镜设于所述第二反射镜的反射光路上，所述第二管透镜设于所述第二物镜的出射光路上，所述第二管透镜的前焦点不与所述第二物镜的后焦点重合，所述第二管透镜的出射光为球面光波；

所述第一管透镜和所述第二管透镜的出射光汇聚至所述第一非偏振分束棱镜。

5.根据权利要求4所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述CCD图像传感器为单色黑白CCD图像传感器，所述CCD图像传感器设于所述第二管透镜的等效空气焦距处。

6.根据权利要求2所述的基于平行平板的植入式同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，初始状态下，所述补偿平行平板与所述参考光的光路插入至所述参考光的光轴垂直，调节所述参考光的曲率中心使所述CCD图像传感器上没有干涉条纹；所述物光的曲率中心、所述参考光的曲率中心到所述CCD图像传感器的距离相等。