一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路制造技术

本发明专利技术涉及一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路，一束准直平行光经样品调制作为物光束，另一束与之相干的准直平行光穿过偏振光栅后转化为周期性偏振结构光作为参考光束；物光束和参考光束经消偏振分光棱镜合束，同时使两光束的夹角所在平面与偏振光栅的栅线平行，并发生离轴干涉；透镜对样品和偏振光栅成像于图像采集器件的记录面，得到一幅复合全息图。本发明专利技术提出方法所涉及的光路具有结构简单、易调节且实时测量精度高等优点，适用于动态测量任意光束的三维完整信息和表征光学偏振样品和元件，也适用于其他复杂物理系统的动态测量及实时监测。态测量及实时监测。态测量及实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路


[0001]本专利技术属于光电
，涉及一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们对激光认识的不断深入和激光技术应用的发展，通过调控光束的振幅、相位、偏振等参量提出了一系列具有特殊空间分布的新型光束，例如具有螺旋相位的涡旋光束，偏振态依赖空间分布的矢量光束，具有横向自加速和无衍射特性的艾里光束等。这些光束已广泛应用于超分辨率成像、光学微操作、激光微加工、大容量光通信等领域。而周期性偏振结构光场的相关应用依然有待发掘。
[0003]精确快速测量光束在三维空间中的完整信息，包括光束的振幅、相位及偏振分布，是发展新型空间结构光束的应用研究的基础。传统的全息术只能测量光场的相位和振幅。而光束偏振态的测量方法主要是利用波片、偏振片的组合，通过记录一系列不同偏振方向的强度图后计算得到光束的偏振分布。这种方法测量过程缓慢且测量误差较大，因此在快速测量瞬态偏振动力学方面面临很大的困难。同时，研究者也提出了利用干涉相移法测量光束的偏振分布，但此类方法只适用于测量标量光束。为了同步测量任意光束的相位和偏振分布，研究者提出利用超表面、亚波长光栅等结构材料，这种测量方法具有测量系统体积小且稳定的优点，但只适用于表征光束的局部分布。综上所述，目前能同时测量光场的完整信息的手段存在诸多局限，测量系统不仅体积庞大，且对所使用的光学元件的质量和精确对准具有很高的要求。

技术实现思路

[0004]要解决的技术问题
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路。
[0006]技术方案
[0007]一种实现所述两组正交干涉条纹的复合全息图的光路，其特征在于样品6为透射样品；光路包括偏振光栅8、第二消偏振分光棱镜9、透镜10和图像采集器件11；一束激光穿过样品6后作为物光束，另一束与之相干的准直平行光穿过偏振光栅8后转化为周期性偏振结构光作为参考光束；物光束和参考光束经第二消偏振分光棱镜9合束后发生离轴干涉，并使两光束的夹角所在平面与偏振光栅82的栅线平行；透镜10 将样品6和偏振光栅8成像到图像采集器件11的记录面，得到一幅复合全息图。
[0008]上述样品6还可以为反射样品；当样品6为反射样品时；在反射样品与第二消偏振分光棱镜9之间还设有第三消偏振分光棱镜12，接收一束激光经第三消偏振分光棱镜12反射至反射样品，反射样品将光束反射并透过第三消偏振分光棱镜12后作为物光束。
[0009]对于透射样品，形成两束激光的光路包括相干光源1、扩束器2、半波片3、第一消偏振分光棱镜4、第一反射镜5和第二反射镜7；相干光源1输出的细激光束经扩束器2扩束准直
为一束平行光，经半波片3调制为水平线偏振光，经第一消偏振分光棱镜4分成两束互相垂直的透射光和反射光，透射光经第一反射镜5反射后经透射式样品6调制作为物光束；反射光经第二反射镜7反射后经偏振光栅8转化为偏振结构光作为参考光束。
[0010]对于反射样品，形成两束激光的光路包括相干光源1、扩束器2、半波片3、第一消偏振分光棱镜4、第一反射镜5和第二反射镜7；相干光源1输出的细激光束经扩束器2扩束准直为一束平行光，经半波片3调制为水平线偏振光，经第一消偏振分光棱镜4分成两束互相垂直的透射光和反射光，透射光经第三消偏振分光棱镜12反射后经反射式样品6调制作为物光束；反射光经第二反射镜7反射后经偏振光栅8转化为偏振结构光作为参考光束。
[0011]所述偏振光栅8为常见的光学元件，可将光束转换为周期性偏振结构光场，其偏振态沿垂直于栅线方向周期性变化。
[0012]所述样品6和偏振光栅8到消偏振分光棱镜9的距离相等时，探测平面为样品6 所在平面；两者距离不等时，样品6处的完整信息可经计算得到。
[0013]所述样品6，为被测量样品，可为透射式或反射式的光学样品。一束准直平行光通过样品6，受其调制后作为物光束。
[0014]所述偏振光栅2，为常见的光学元件，可将光束转换为周期性偏振结构光场，其偏振态沿垂直于栅线方向周期性变化。一束准直平行光穿过偏振光栅2后转化为周期性偏振结构光作为参考光束。
[0015]所述的两路准直光束互相相干，可从同一单模激光器中分束得到。
[0016]所述消偏振分光棱镜3，其作用是将物光束与参考光束合束，使它们发生离轴干涉。要求调节消偏振分光棱镜3，使两光束的夹角所在平面与偏振光栅2的栅线平行。
[0017]所述透镜4，用于对样品6和偏振光栅2成像。
[0018]所述图像采集器件5，放置于透镜4对偏振光栅2成像的像平面处，用于记录两光束的干涉条纹图的强度分布。
[0019]利用图像采集器件5记录得到一幅包含两组相互正交干涉条纹的复合全息图，通过数字全息术提取全息图中信息，可得到被测量场的两个正交圆偏振分量的复振幅分布，从而计算即可得到物光束在三维空间中的完整信息，包括光束的振幅、相位和偏振分布。
[0020]有益效果
[0021]本专利技术提出的一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路，一束准直平行光经样品调制作为物光束，另一束与之相干的准直平行光穿过偏振光栅后转化为周期性偏振结构光作为参考光束；物光束和参考光束经消偏振分光棱镜合束，同时使两光束的夹角所在平面与偏振光栅的栅线平行，并发生离轴干涉；透镜对样品和偏振光栅成像于图像采集器件的记录面，得到一幅复合全息图。本专利技术提出方法所涉及的光路具有结构简单、易调节且实时测量精度高等优点，适用于动态测量任意光束的三维完整信息和表征光学偏振样品和元件，也适用于其他复杂物理系统的动态测量及实时监测。
附图说明
[0022]图1是本专利技术提出的一种两组正交干涉条纹的复合全息图的原理光路。图中，6
‑ꢀ
样品，8
‑
偏振光栅，9
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消偏振分光棱镜，10
‑
透镜，11
‑
图像采集器件。
[0023]图2为本专利技术针对透射式样品的两组正交干涉条纹的复合全息图的光路和结构示
意图。图中，1
‑
相干光源，2
‑
扩束器，3
‑
半波片，4
‑
第一消偏振分光棱镜，5
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第一反射镜，6
‑
透射式样品，7
‑
第二反射镜，8
‑
偏振光栅，9
‑
第二消偏振分光棱镜，10
‑
透镜， 11
‑
图像采集器件。
[0024]图3为本专利技术针对反射式样品的两组正交干涉条纹的复合全息图的光路和结构示意图。图中，1
‑
相干光源，2
‑
扩束器，3
‑
半波片，4
‑
第一消偏振分光棱镜，12
‑
第三消偏振分光棱镜，6
‑
反射式样品，7
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路，其特征在于样品(6)为透射样品；光路包括偏振光栅(8)、第二消偏振分光棱镜(9)、透镜(10)和图像采集器件(11)；一束激光穿过样品(6)后作为物光束，另一束与之相干的准直平行光穿过偏振光栅(8)后转化为周期性偏振结构光作为参考光束；物光束和参考光束经第二消偏振分光棱镜(9)合束后发生离轴干涉，并使两光束的夹角所在平面与偏振光栅(8)的栅线平行；透镜(10)将样品(6)和偏振光栅(8)成像到图像采集器件(11)的记录面，得到一幅复合全息图。2.根据权利要求1所述的两组正交干涉条纹的复合全息图的光路，其特征在于：形成两束激光的光路包括相干光源(1)、扩束器(2)、半波片(3)、第一消偏振分光棱镜(4)、第一反射镜(5)和第二反射镜(7)；相干光源(1)输出的细激光束经扩束器(2)扩束准直为一束平行光，经半波片(3)调制为水平线偏振光，经第一消偏振分光棱镜(4)分成两束互相垂直的透射光和反射光，透射光经第一反射镜(5)反射后经透射式样品(6)调制作为物光束；反射光经第二反射镜(7)反射后经偏振光栅(8)转化为偏振结构光作为参考光束。3.根据权利要求2所述的两组正交干涉条纹的复合全息图的光路，其特征在于：所述偏振光栅(8)为常见的光学元件，可将光束转换为周期性偏振结构光场，其偏振态沿垂直于栅线方向周期性变化。4.一种两组正交干涉条纹的复合全息图的光路，其特征在于：样品(6)为反射样品；光路包括偏振...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘圣，齐淑霞，韩磊，魏冰妍，李鹏，赵建林，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：