[其他]高速、多幅、付里叶存贮型动态全息干涉仪

说明书

本发明涉及一种动态全息干涉仪特别是一种高速、多幅、付里叶存贮型动态全息干涉仪。

现有技术中动态全息干涉仪均采用单脉冲或双脉冲红定石激光器为光源，一次仅能对被测过程摄得一幅全息干涉图。虽有序列脉冲红定石激光器，因其不是序列脉冲对，故只能记录序列单次曝光全息图，得不到序列全息干涉图。因此现有的动态全息干涉仪对瞬态流场不能拍摄同一过程的多幅全息干涉图。

本发明的目的是提供一种能对同一瞬态过程摄取取样时间为亚毫微秒级的一至几百幅全息干涉图的动态全息干涉仪。以实现对瞬态全过程时间序列取样。

本发明是这样实现的：高速、多幅、付里叶存贮型动态全息干涉仪包括全息光路，其特征在于有一个连续输出激光的激光器、脉冲调制器、声光调制同步点阵记录装置或鼓轮转动式记录装置。连续输出激光的激光器发出相干性优良的连续激光束，经脉冲调制器调制为脉冲宽度、脉冲对内两脉冲的间隔以及脉冲对与脉冲对之间间隔均可调的序列双脉冲激光，其脉冲对个数可控。该激光束经分光镜分为参考光和物光束，物光束再经扩束、准直后，令其通过待测场，该光束便携带待测场的信息。现有的动态全息干涉仪就以此宽束光波与参考光会合，记录全息图。本发明对此宽束物光波再经过一个付里叶变换透镜，在透镜象方焦点稍后的区域得到物光波的频谱，并使其与未扩束的参考光会合，记录下物光的付里叶频谱。二次曝光法也就是令一对脉冲激光分束后的物光束通过变化前后的待测场，以得到待测场变化引起的干涉图。经付里叶变换后的物光束光能密度大大增强，且参考光未经扩束，故使全息记录介质曝光时间缩短到微秒，以至几十毫微秒。在物光频谱与参考光会合处采用声光调制同步点阵记录装置，可将一个动态过程的一至几百幅全息干涉图以点阵方式记录在同一全息记录介质上，或者采用鼓轮转动式记录装置进行高密度记录。

本发明与现有技术相比，其显著特点是采用了相干性优良的连续输出激光的激光器作为光源，省去了价格昂贵的红宝石激光器;采用脉冲调制器输出的脉冲激光对的每个脉冲宽度、脉冲对内两脉冲间隔以及脉冲对与脉冲对之间间隔均可在较大范围内调节，且激光脉冲对较多（达几百对），因而可记录一至几百幅全息干涉图;利用付里叶频谱型记录可缩短曝光时间，每幅全息干涉图曝光时间短至亚毫微秒级进行高速摄影，且每幅干涉图为点状记录，大大地节省了全息记录材料;本发明广泛适用于各种动态过程的高速、多幅全息干涉摄影。

以下结合附图分别以二个实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明利用声光调制同步点阵记录装置的原理图。

图2是本发明利用鼓轮转动式记录装置的原理图。

参照图1，由连续激光器（1）发出的连续激光束由空间滤波器（2）滤波后，经由程序控制信号发生电路、延时电路、双脉冲信号发生电路、双脉冲选择电路、脉冲高压放大电路串联的控制电源（4）与电光晶体（3）组成的脉冲调制器调制为脉冲宽度、脉冲对内两脉冲间隔 及脉冲对与脉冲对之间间隔均可调的序列双脉冲激光。该激光束经分光镜（5）分成参考光和物光束，物光束经扩束镜（7）和准直镜（8）组成的扩束系统扩展成为大口径平行光束，该光束通过待测场（9）到达付里叶变换透镜（10），在付里叶变换透镜（10）和准直透镜（11）组成的缩束系统的作用下，出射光束直径为毫米级的平行细光束。该细光束进入声光晶体（12）。由于分光镜（5）位于电光晶体（3）与扩束镜（7）之间，故由分光镜（5）反射的参考光未经扩束，通过全反镜（6）的反射，进入另一声光晶体（15）。这里的声光晶体（12）与声光晶体（15）完全相同且由同步控制器（17）控制，进行同步扫描，则两声光晶体出射的光束始终平行。再经透镜（13），在位于透镜（13）焦平面的全息记录介质（14）上产生干涉，进行点阵记录，从而得到付里叶存贮型全息干涉图。

参照图2，鼓轮转动式记录装置的光路系统与图1的光路系统基本相同，只是在待测场（9）与鼓轮转动式记录装置（16）之间加入付里叶变换透镜（10），且在付里叶变换透镜（10）象方焦点稍后的区域（离焦量为变换透镜（10）的焦距的0.1～0.01倍）的物光频谱与未扩束并经全反镜（6）反射的参考光在鼓轮转动式记录装置（16）上的全息记录介质面上会合，记录下物光波的频谱。当鼓轮转动式记录装置采用变速电机，其转速连续可调，并和脉冲调制器所调制的脉冲激光的脉冲宽度、脉冲对与脉冲对之间的间隔一致，以使固定在记录装置（16）上的全息记录介质所记录的全息干涉图两两之间既不重合又不致分离太开。