一种扫描频域干涉仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种扫描频域干涉仪，所述的干涉仪含有宽带脉冲、脉冲展宽器、部分反射镜、分束片、被测样品、平面反射镜、光谱仪和条纹相机。所述脉冲展宽器将宽带脉冲展宽为线性啁啾脉冲，所述线性啁啾脉冲通过光学振荡腔产生一个等时间间隔的脉冲序列，所述光学振荡腔由两块部分反射镜构成；所述分束片、平面反射镜和被测样品表面构成不等臂迈克尔逊干涉仪；所述光谱仪和条纹相机分别用来色散啁啾脉冲和记录频谱干涉条纹。本实用新型专利技术扫描频域干涉仪可以在单发实验内测量大时间尺度的物理量变化历史，测量具有高时间分辨的特点。本实用新型专利技术的扫描频域干涉仪的特点表明其将可以用作持续时间长、特征位置变化快的物理量测试系统。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描频域干涉仪
本技术属于超快光学测试技术，具体涉及一种扫描频域干涉仪。
技术介绍
研宄强冲击波作用下的材料动力学性能，是材料物理领域的热点问题之一。通过测量被冲击材料中的冲击波速度和粒子速度，有助于推导材料的应力-应变状态和检验物质性态的理论模型(激光干涉测速技术，国防工业出版社，胡绍楼)。其中，粒子速度的测量通常采用自由面速度法，常用的诊断设备有任意反射面的速度干涉仪(VISAR)、超快显微干涉仪、频域干涉仪(FDI)和啁啾脉冲频域干涉仪(CPSI)等测试系统。 VISAR—般应用在长脉冲激光驱动冲击波的测量实验中，其诊断物理量的时间尺度在ns量级，但时间分辨能力通常在数十ps的水平上(Line-1maging velocimeterfor shock diagnostics at the OMEGA laser facility, Rev.Sc1.1nstrum.，P.M.Celliersj D.K.Bradley, G.W.Collins, D.G.Hicks, T.R.Boehly and W.J.Armstrong),如果物理量在某些特定位置的变化较快，测试结果将不能反映变化的细节。相对而言，超快显微干涉仪和FDI属于超快测量技术，能反映fs时间尺度的物理量变化，是测量飞秒激光驱动冲击波的常见方法，不过，两者都属于离散式点测试技术，在测量一定时间范围内的物理量变化时，需要进行大量的实验发次，因此对实验条件的重复性要求车文高(Single-shot measurement of temporal phase shifts by frequency-domainholography, Opt.Lett., S.P.Le Blanc, E.ff.Gaul, N.H.Mat I is, A.Rundquist,and M.C.Downer)。 CPSI是指首先将一束宽带脉冲展宽为线性啁啾脉冲，然后通过不等臂迈克尔逊干涉仪或马赫-曾德干涉仪产生具有一定延迟时间差的两束脉冲，最后它们(至少一束传播加载上被测信号)以共轴传输的方式进入光谱仪，在记录系统中形成频谱干涉条纹，通过对条纹解谱可得随时间变化的被测信号。CPSI是在FDI基础上发展出的一种单发实验测量技术，它利用线性啁啾脉冲的啁啾特性，实现了高时间分辨和连续测试的有机结合(Single-shot chirped-pulse spectral interferometry used to measure thefemtosecond 1nizat1n dynamics of air，Opt.Lett., C.Y.Chien, B.La Fontaine,A.Desparois, Z.Jiang, T.ff.Johnston, J.C.Kieffer, H.epin, and F.Vidal),从而可以对快速变化的物理量(如激光驱动冲击波上升沿)实施有效测量。遗憾的是，CPSI的单发测量时间尺度和时间分辨能力之间是一种相互制约的关系，当单发测量的时间尺度增加时，相应的时间分辨能力将出现下降，这对于持续时间长、特征位置变化快的物理量测试，仍需多发实验才能完成。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种扫描频域干涉仪，应用于持续时间长、特征位置变化快的物理量测试。本技术的扫描频域干涉仪，同时具有大量程和高时间分辨的测试特点，对物理量变化历史的测量均在单发实验内完成，避免了实验条件变化对测试结果产生的影响。 为达到上述目的，本技术提供了如下技术方案: 本技术的扫描频域干涉仪，包括: 宽带脉冲、脉冲展宽器、部分反射镜、分束片、被测样品、平面反射镜、光谱仪和条纹相机。 光束的传输过程是，一束宽带脉冲首先通过脉冲展宽器，然后依次垂直入射到两块部分反射镜上，其中，部分反射镜I的反射光沿原路返回，透射光则垂直入射到部分反射镜II上，部分反射镜II的反射光在两块部分反射镜构成的振荡腔内振荡传输，透射光则在传播通过分束片时分为透射脉冲和反射脉冲，透射和反射脉冲分别垂直入射到平面反射镜上和被测样品表面，被垂直反射后，两束脉冲第二次通过分束片时实现同轴合束，然后依次进入光谱仪和条纹相机。 上述技术方案中，所述宽带脉冲为飞秒激光脉冲或超连续脉冲，脉冲带宽不小于10 nm0 可选地，所述脉冲展宽器为光栅展宽器、色散玻璃或其它光学色散元件中的一种。 所述脉冲展宽器将宽带脉冲展宽为线性啁啾脉冲，线性啁啾脉冲为脉冲频率随时间线性变化的脉冲；改变脉冲展宽器的参数，可以实现对所述线性啁啾脉冲脉宽的调节。 所述部分反射镜1、部分反射镜II的反射率和透射率分别为90%，10%O 所述部分反射镜I和部分反射镜II构成一个光学振荡腔；从光学振荡腔的一端垂直输入一个脉冲，另一端则共轴输出一个脉冲序列；脉冲序列中相邻脉冲的光程差等于光学振荡腔腔长的两倍，即脉冲序列中相邻脉冲的时间间隔等于光在振荡腔内往返一次所用的时间，因此，改变部分反射镜I和部分反射镜II之间的相对距离，可以实现脉冲序列中相邻脉冲间隔的调节。 所述分束片的分光比为1:1，分束片、平面反射镜与被测样品表面一起构成不等臂迈克尔逊干涉仪；当一个脉冲序列输入不等臂迈克尔逊干涉仪，输出为具有固定延迟时间差且共轴传输的两个脉冲序列，它们的能量之和是输入脉冲序列能量的一半，另一半能量返回输入脉冲序列的入射方向，没有被利用，其中，经历被测样品表面的脉冲序列为探测光，经历平面反射镜的脉冲序列为参考光。 所述光谱仪和条纹相机的作用分别是色散进入其中的光学脉冲和记录产生的频谱干涉条纹；频谱干涉条纹由参考光和探测光之间的频域干涉产生，干涉条纹方向平行于光谱仪的光谱轴和条纹相机的空间坐标轴，此外，干涉条纹沿条纹相机的时间轴方向以一定的间隔周期性出现，间隔代表的时间长度等于脉冲序列中的相邻脉冲间隔；使用数据处理程序对频谱干涉条纹进行解谱，可得被测样品表面的运动速度；系统测量的最小时间分辨为，式中，为宽带脉冲的傅里叶变换极限脉宽，为线性啁啾脉冲的脉宽，系统的测试量程等于条纹相机的记录时间范围。 本技术的目的是这样实现的，一束宽带脉冲通过脉冲展宽器展宽为线性啁啾脉冲；由部分反射镜I和部分反射镜II构成一个光学振荡腔，线性啁啾脉冲从一端(部分反射镜I 一侧)进入其中，光学振荡腔的另一端(部分反射镜II一侧)输出一个等间隔的啁啾脉冲序列；分束片、平面反射镜和被测样品表面构成不等臂迈克尔逊干涉仪，啁啾脉冲序列由分束片导入不等臂迈克尔逊干涉仪，输出为具有固定延迟时间差且共轴传输的两个啁啾脉冲序列，分别为参考光和探测光，其中，当样品表面因样品被冲击而运动时，依据多普勒原理，被其反射的探测光束将带有运动信息；当两个啁啾脉冲序列继续传播进入光谱仪后，被其色散，然后由条纹相机记录下两脉冲序列之间形成的频谱干涉条纹，频谱干涉条纹沿条纹相机的时间轴方向以一定的间隔周期性出现；通过对频谱干涉条纹进行解谱，可得样品表面在大时间尺度范围内的高时间分辨速度变化历史。 与现有的任意反射面的速度干涉仪(VISAR)或啁啾脉冲频域干涉仪(CPSI)相比，上述技术方案具有以下优点: 1、本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描频域干涉仪，其特征在于，所述的干涉仪包括：宽带脉冲、脉冲展宽器、部分反射镜、分束片、被测样品、平面反射镜、光谱仪和条纹相机；所述的干涉仪光束的传输过程是，一束宽带脉冲（1）首先通过脉冲展宽器（2），然后依次垂直入射到部分反射镜Ⅰ（3）和部分反射镜Ⅱ（4）上，其中，部分反射镜Ⅰ（3）的反射光沿原路返回，透射光则垂直入射到部分反射镜Ⅱ（4）上，部分反射镜Ⅱ（4）的反射光在两块部分反射镜构成的光学振荡腔内振荡传输，透射光则在传播通过分束片（6）时分为两束脉冲即透射脉冲和反射脉冲，透射脉冲和反射脉冲分别垂直入射到平面反射镜（7）上和被测样品（5）表面，被垂直反射后，两束脉冲第二次通过分束片（6）时实现同轴合束，然后依次进入光谱仪（8）和条纹相机（9）。

【技术特征摘要】
1.一种扫描频域干涉仪，其特征在于，所述的干涉仪包括:宽带脉冲、脉冲展宽器、部分反射镜、分束片、被测样品、平面反射镜、光谱仪和条纹相机；所述的干涉仪光束的传输过程是，一束宽带脉冲(I)首先通过脉冲展宽器(2)，然后依次垂直入射到部分反射镜I (3)和部分反射镜II (4)上，其中，部分反射镜I (3)的反射光沿原路返回，透射光则垂直入射到部分反射镜II (4)上，部分反射镜II (4)的反射光在两块部分反射镜构成的光学振荡腔内振荡传输，透射光则在传播通过分束片(6 )时分为两束脉冲即透射脉冲和反射脉冲，透射脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷渝秋，范伟，吴玉迟，朱斌，董克攻，税敏，韩丹，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51