一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及体全息材料技术领域，本发明专利技术公开了一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置与方法，该测试装置包括相干光源、干涉光路、第一光电探测器、第二光电探测器、采集卡和上位机，相干光源提供的相干光能够依次通过干涉光路的第一电子快门、第一光阑、第一半波片和偏振分光棱镜后被分为两个光束，其中第一个光束通过第二电子快门后照射到体全息材料上，第二个光束先通过第二半波片，再由第二光阑缩小尺寸后照射到体全息材料上。本发明专利技术干涉的两个光束具有不同的直径，因此在体全息材料表面是两个不同大小的光斑，于是只需要小光斑完全落入大光斑范围内就可以实现测量，不需要精确的光斑重合调节。

【技术实现步骤摘要】
一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置与方法
本专利技术涉及体全息材料领域，尤其涉及一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置与方法。
技术介绍
体全息技术被视为下一代只读存储技术的候选技术之一，已经得到科研以及大型企业的密切关注。体全息技术的实现离不开高性能的体全息图存储介质，世界各国均在对高性能体全息存储介质进行研究开发。体全息存储介质的研究开发过程中需要对体全息存储介质的灵敏度进行测量，现有方案中单波长时分复用方案因为能够适应材料的收缩、不一致以及吸收谱变化等因素更适于体全息材料研发，但是现有方案需要两个光束在体全息材料表面进行精确的光斑重合，对于两个直径一样的光束，这对重合精度提出了比较高的要求，进而导致对不同外观的体全息材料分别进行重合调节。
技术实现思路
为了解决上述现有体全息存储介质灵敏度实时测试的单波长时分复用方案所存在的问题，本专利技术提出一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置与方法，本专利技术使干涉光路中的两个光束具有不同的光束直径，进而使体全息材料表面的光斑重合调节变为仅需要小光斑落入大光斑中即可。一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置，包括相干光源、干涉光路、第一光电探测器、第二光电探测器、采集卡和上位机，所述相干光源用于提供相干光，所述干涉光路将所述相干光源提供的相干光分成两束并在体全息材料所处位置发生干涉，所述第一光电探测器和第二光电探测器用于对所述干涉光路中干涉后的光束进行强度探测，所述采集卡用于采集所述第一光电探测器和第二光电探测器输出的电压信号并转换成数字信号，所述上位机用于处理和存储采集卡得到的数字信号。所述干涉光路包括第一电子快门、第一光阑、第一半波片、偏振分光棱镜、第二电子快门、第二半波片和第二光阑，所述相干光源提供的相干光能够依次通过所述第一电子快门、第一光阑、第一半波片和偏振分光棱镜后被分为两个光束，其中第一个光束通过所述第二电子快门后照射到体全息材料上，第二个光束先通过所述第二半波片，再由所述第二光阑缩小尺寸后照射到体全息材料上，使形成的光斑落入第一个光束形成的较大的光斑中，这两个光束透射过体全息材料后分别由所述第一光电探测器和第二光电探测器进行强度探测。进一步的，所述干涉光路还包括扩束镜，所述扩束镜设置于所述第一电子快门和第一半波片之间。进一步的，所述干涉光路还包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜设置于所述第一光电探测器前方，所述第二透镜设置于所述第二光电探测器前方。一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试方法，使所述相干光源提供的相干光依次通过所述第一电子快门、第一光阑、第一半波片和偏振分光棱镜后被分为两个光束，其中第一个光束通过所述第二电子快门后照射到体全息材料上，第二个光束先通过所述第二半波片，再由所述第二光阑缩小尺寸后照射到体全息材料上，使形成的光斑落入第一个光束形成的较大的光斑中，这两个光束透射过体全息材料后分别由所述第一光电探测器和第二光电探测器进行强度探测。在进行测量时，所述第一电子快门接收所述上位机的控制信号而打开，所述第二电子快门进行周期的打开与关闭，同时所述采集卡进入采集状态，所述上位机进入数据存储状态。进一步的，通过所述第一光电探测器和第二光电探测器强度探测的结果计算体全息材料的衍射效率和透射率，包括步骤：记录背景信号、计算放大系数比值、采集实时数据、计算衍射效率和计算透过率。进一步的，所述记录背景信号步骤包括以下子步骤：设实测信号P由放大系数m、本底b及光斑面积s组成，即P＝m[sp(t)+b](1)其中，p(t)代表真实的光功率密度随时间的变化；不放置体全息材料，关闭所述第一电子快门，于是p(t)＝0，此时所述第一光电探测器和第二光电探测器接收到的信号B1、B2为背景噪声即本底b与放大系数m的乘积：B1＝m1b1(2)B2＝m2b2(3)。进一步的，所述计算放大系数比值步骤包括以下子步骤：不放置体全息材料，同时打开所述第一电子快门和第二电子快门，于是所述第一光电探测器和第二光电探测器接收到的光功率密度相同，即p1(t)＝p2(t)＝p0，此时所述第一光电探测器和第二光电探测器的输出信号为：由公式(2)～(5)，所述第一光电探测器和第二光电探测器的放大系数m1、m2的比值为：进一步的，所述采集实时数据步骤包括以下子步骤：放置体全息材料，打开所述第一电子快门，让所述第二电子快门处于周期开关状态；当所述第二电子快门关闭时，透射光束与衍射光束具有相同的直径，此时所述第一光电探测器和第二光电探测器的输出信号为：P1(t)＝m1[s1p1(t)+b1](7)P2(t)＝m2[s1p2(t)+b2](8)。进一步的，所述计算衍射效率步骤包括以下子步骤：根据消除吸收效应的衍射效率计算公式：再根据公式(6)～(9)推导出由测量值表示的衍射效率表达式：进一步的，所述计算透过率步骤包括以下子步骤：将公式(7)、(8)表示成基于衍射效率与透过率的表达式P1(t)＝m1[s1p0T(t)(1-η)+b1](11)P2(t)＝m2[s1p0T(t)η+b2](12)将公式(11)、(12)消除衍射效率η得到由测量值给出的透过率表达式本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术干涉的两个光束具有不同的直径，因此在体全息材料表面是两个不同大小的光斑，于是只需要小光斑完全落入大光斑范围内就可以实现测量，不需要精确的光斑重合调节；(2)本专利技术基于该大小光斑方案设计的计算方法可以方便地给出衍射效率及透过率随时间的关系，进而反应体全息材料在这一曝光过程中的灵敏度。附图说明图1是本专利技术的原理示意图；图2是第一光电探测器的输出信号图；图3是第二光电探测器的输出信号图；图4是衍射效率随时间的变化图；图5是透过率随时间的变化图；附图标记：1-相干光源，2-干涉光路，3-第一光电探测器，4-第二光电探测器，5-采集卡，6-上位机，7-体全息材料；21-第一电子快门，22-扩束镜，23-第一光阑，24-第一半波片，25-偏振分光棱镜，26-第二电子快门，27-第二半波片，28-第一透镜，29-第二透镜，30-第二光阑。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本专利技术的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供了一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置与方法，如图1所示，该测试装置包括相干光源1、干涉光路、第一光电探测器3、第二光电探测器4、采集卡5和上位机6，相干光源1用于提供相干光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置，包括相干光源、干涉光路、第一光电探测器、第二光电探测器、采集卡和上位机，所述相干光源用于提供相干光，所述干涉光路将所述相干光源提供的相干光分成两束并在体全息材料所处位置发生干涉，所述第一光电探测器和第二光电探测器用于对所述干涉光路中干涉后的光束进行强度探测，所述采集卡用于采集所述第一光电探测器和第二光电探测器输出的电压信号并转换成数字信号，所述上位机用于处理和存储采集卡得到的数字信号，其特征在于：/n所述干涉光路包括第一电子快门、第一光阑、第一半波片、偏振分光棱镜、第二电子快门、第二半波片和第二光阑，所述相干光源提供的相干光能够依次通过所述第一电子快门、第一光阑、第一半波片和偏振分光棱镜后被分为两个光束，其中第一个光束通过所述第二电子快门后照射到体全息材料上，第二个光束先通过所述第二半波片，再由所述第二光阑缩小尺寸后照射到体全息材料上，使形成的光斑落入第一个光束形成的较大的光斑中，这两个光束透射过体全息材料后分别由所述第一光电探测器和第二光电探测器进行强度探测。/n

【技术特征摘要】
1.一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置，包括相干光源、干涉光路、第一光电探测器、第二光电探测器、采集卡和上位机，所述相干光源用于提供相干光，所述干涉光路将所述相干光源提供的相干光分成两束并在体全息材料所处位置发生干涉，所述第一光电探测器和第二光电探测器用于对所述干涉光路中干涉后的光束进行强度探测，所述采集卡用于采集所述第一光电探测器和第二光电探测器输出的电压信号并转换成数字信号，所述上位机用于处理和存储采集卡得到的数字信号，其特征在于：
所述干涉光路包括第一电子快门、第一光阑、第一半波片、偏振分光棱镜、第二电子快门、第二半波片和第二光阑，所述相干光源提供的相干光能够依次通过所述第一电子快门、第一光阑、第一半波片和偏振分光棱镜后被分为两个光束，其中第一个光束通过所述第二电子快门后照射到体全息材料上，第二个光束先通过所述第二半波片，再由所述第二光阑缩小尺寸后照射到体全息材料上，使形成的光斑落入第一个光束形成的较大的光斑中，这两个光束透射过体全息材料后分别由所述第一光电探测器和第二光电探测器进行强度探测。


2.根据权利要求1所述的一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置，其特征在于，所述干涉光路还包括扩束镜，所述扩束镜设置于所述第一电子快门和第一半波片之间。


3.根据权利要求1所述的一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置，其特征在于，所述干涉光路还包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜设置于所述第一光电探测器前方，所述第二透镜设置于所述第二光电探测器前方。


4.一种采用如权利要求1～3任一所述的光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试装置的测试方法，其特征在于，使所述相干光源提供的相干光依次通过所述第一电子快门、第一光阑、第一半波片和偏振分光棱镜后被分为两个光束，其中第一个光束通过所述第二电子快门后照射到体全息材料上，第二个光束先通过所述第二半波片，再由所述第二光阑缩小尺寸后照射到体全息材料上，使形成的光斑落入第一个光束形成的较大的光斑中，这两个光束透射过体全息材料后分别由所述第一光电探测器和第二光电探测器进行强度探测；
在进行测量时，所述第一电子快门接收所述上位机的控制信号而打开，所述第二电子快门进行周期的打开与关闭，同时所述采集卡进入采集状态，所述上位机进入数据存储状态。


5.根据权利要求4所述的一种光斑尺寸不同的体全息材料灵敏度测试方法，其特征在于，通过所述第一光电探测器和第二光电探测器强度探测的结果计算体全息材料的衍射效率和透射率，包括步骤：记录背景信号、计算放大系数比值、采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，刘振清，蒙建华，李生福，叶雁，李泽仁，赵榆霞，朱建华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51