相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法及装置

1.本发明涉及数字全息技术领域，特别涉及一种相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法及装置。


背景技术：

2.数字全息是用光电传感器件(如ccd或cmos)代替干板记录全息图，然后将全息图存入计算机，用计算机模拟光学衍射过程来实现被记录物体的全息再现和处理。
3.光的相干(coherence)指的是两个光的波动(光波)在传播过程中保持着相同的的相位差，具有相同的频率，或者有完全一致的波形。这样的两束光可以在传播过程中产生稳定的干涉(interference)，也就是相长干涉、相消干涉。但在现实中完美的相干光能是不存在的，通常用相干性来描述光的相干性能，包含时间相干性和空间相干性。从激光器出来的激光通常有很好的相干性。这种激光在分束后合并可以产生稳定的相干条纹。相干在物理学上还有更加普遍的意义，它代表两个波，或者波集，具有的相关性(correlation)。
4.光信号的探测分为直接探测和外差探测两种。直接探测是直接将包括信息的光信号，利用光电探测器的光电转换功能实现信息解调的探测方式，响应的是信号的光强信息。直接探测方式因其系统结构简单，可靠且易于实现，在光通讯、激光测距、激光雷达、红外探测及成像等方面得到了广泛应用。光外差探测是一种光频相干检测，是基于相干的参考光和入射信号光在光敏面上混频的原理实现的，故特别适用于光调频、调相类系统。
5.与直接探测相比，光外差探测具有高的转换增益、良好的滤波性能、良好的空间和偏振鉴别能力等特点，而且光外差探测可以响应信号的振幅、频率和相位信息。因此光外差探测在弱信号探侧、光通讯、光雷达、遥测传感技术及光谱学领域有很广泛的应用前景。所以在光学实验中，参考光能够垂直入射探测面使探测面能够更好的接收信息就显得尤为重要。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法及装置。本发明通过调节可以使得参考光垂直入射探测面，具有调节方便的优点。
7.本发明的技术方案：相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，在相干探测光路中，通过扩束准直将一束光平行入射分光棱镜，再由分光棱镜将其分成两束光，其中一束光作为参考光先反射到调整ccd上，再由调整ccd反射后透过分光棱镜入射到探测ccd的探测面；另一束光作为探测光透过分光棱镜入射到角锥棱镜上，经过角锥棱镜反射至中性衰减片使其光强减弱，再经过分光棱镜反射到探测ccd上的探测面上；此时调整ccd的方向，观察探测ccd的探测面上产生的条纹图，在条纹图上只出现一根粗条纹时，参考光垂直入射到探测面。
8.上述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，所述的相干探测光路是迈克尔逊干涉光路。
9.前述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，所述的调整ccd设置在调整架上，通过调整架进行调整ccd方向的调整。
10.前述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，使用角锥保证调节精度，确保探测光严格的按照原路返回。
11.前述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法的装置，包括光源，光源的输出端连接有扩束器，扩束器经准直透镜连接有分光棱镜；所述分光棱镜的两侧分别设有调整ccd和探测ccd，所述分光棱镜沿探测光发射方向依次连接有中性衰减片和角锥棱镜；所述调整ccd设置在调整架上。
12.与现有技术相比，本发明使用探测ccd和调整ccd两个ccd装置，进而可以通过调节调整ccd的方向观察探测ccd所产生的干涉条纹图，当图像中出现一条粗条纹时即为探测光垂直入射。由于参考光没有垂直入射ccd探测面会出现角度的偏差，造成光路的测量不准确，而当参考光垂直于ccd探测面入射，则探测光可以和参考光重合，从而知晓参考光是垂直入射的。进一步地，由于调整ccd反射的参考光较弱，如果一束光很强，一束光很弱，所产生的干涉条纹会不显著，对比度很弱，因此本发明通过设置中性衰减片将由角锥棱镜反射回来的探测光由强变弱，使得干涉条纹较为显著，对比度较高，容易观察。本发明采用角锥棱镜充当角反射镜的棱镜,角锥棱镜是一种后向反射镜，其操作原理是在三个相互正交的棱镜表面上存在内部反射,导致反射光束的方向名义上与入射光束的方向平行-精度仅受反射面方向精度的限制，因此本发明使用角锥棱镜可以确保探测光按照原路返回。
附图说明
13.图1是本发明实施例中的装置结构示意图。
14.附图中的标记为：1、光源；2、扩束器；3、准直透镜；4、分光棱镜；5、调整ccd；6、探测ccd；7、中性衰减片；8、角锥棱镜；9、调整架。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
16.实施例：相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，包括相干探测光路，所述的相干探测光路是迈克尔逊干涉光路，其装置部分包括包括激光光源1，光源1的输出端连接有扩束器2，扩束器2经准直透镜3连接有分光棱镜4，分光棱镜4采用的是非偏振分光棱镜4(bs)，该类分光棱镜4可以定制分光比例，即调整透射和反射的比例，如5:5分光，6:4分光，10:1分光。该类分光棱镜4的透射和反射主要是由于棱镜表面的一端镀有一层非偏振的膜，这样两边都不会改变原有的偏振态；所述分光棱镜4的两侧分别设有调整ccd5和探测ccd6，所述分光棱镜4沿探测光发射方向依次连接有中性衰减片7和角锥棱镜8；所述调整ccd5设置在调整架9上。调整架9为常见的可转动装置，可通过市售获得。通过扩束器2扩束，再经过准直透镜3准直将一束光平行入射分光棱镜4，再由分光棱镜4将其分成两束光，其中一束光作为参考光先反射到调整ccd5上，再由调整ccd5反射后透过分光棱镜4入射到探测ccd6的探测面；另一束光作为探测光透过分光棱镜4入射到角锥棱镜8上，经过角锥棱镜8反射至中性衰减片7使其光强减弱，再经过分光棱镜4反射到探测ccd6上的探测面上；此时通
过调整架9来调整ccd5的方向，观察探测ccd6的探测面上产生的条纹图，在条纹图上只出现一根粗条纹时，完成参考光垂直入射到探测面调节。
17.本发明使用探测ccd6和调整ccd5两个ccd装置，进而可以通过调节调整ccd5的方向观察探测ccd6所产生的干涉条纹图，当图像中出现一条粗条纹时即为探测光垂直入射。由于参考光没有垂直入射ccd探测面会出现角度的偏差，造成光路的测量不准确，而当参考光垂直于ccd探测面入射，则探测光可以和参考光重合，从而知晓参考光是垂直入射的。进一步地，由于调整ccd5反射的参考光较弱，如果一束光很强，一束光很弱，所产生的干涉条纹会不显著，对比度很弱，因此本发明通过设置中性衰减片7将由角锥棱镜8反射回来的探测光由强变弱，使得干涉条纹较为显著，对比度较高，容易观察。本发明采用角锥棱镜8充当角反射镜的棱镜,角锥棱镜8是一种后向反射镜，其操作原理是在三个相互正交的棱镜表面上存在内部反射,导致反射光束的方向名义上与入射光束的方向平行-精度仅受反射面方向精度的限制，因此本发明使用角锥棱镜8可以确保探测光按照原路返回。


技术特征：
1.相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，其特征在于：在相干探测光路中，通过扩束准直将一束光平行入射分光棱镜，再由分光棱镜将其分成两束光，其中一束光作为参考光先反射到调整ccd上，再由调整ccd反射后透过分光棱镜入射到探测ccd的探测面；另一束光作为探测光透过分光棱镜入射到角锥棱镜上，经过角锥棱镜反射至中性衰减片使其光强减弱，再经过分光棱镜反射到探测ccd上的探测面上；此时调整ccd的方向，观察探测ccd的探测面上产生的条纹图，在条纹图上只出现一根粗条纹时，参考光垂直入射到探测面。2.根据权利要求1所述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，其特征在于：所述的相干探测光路是迈克尔逊干涉光路。3.根据权利要求1所述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，其特征在于：所述的调整ccd设置在调整架上，通过调整架进行调整ccd方向的调整。4.根据权利要求1所述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，其特征在于：使用角锥保证调节精度，确保探测光严格的按照原路返回。5.根据权利要求1-4任一项所述的相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法的装置，其特征在于：包括光源(1)，光源(1)的输出端连接有扩束器(2)，扩束器(2)经准直透镜(3)连接有分光棱镜(4)；所述分光棱镜(4)的两侧分别设有调整ccd(5)和探测ccd(6)，所述分光棱镜(4)沿探测光发射方向依次连接有中性衰减片(7)和角锥棱镜(8)；所述调整ccd(5)设置在调整架(9)上。

技术总结
本发明公开了相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法及装置，相干探测光路中使参考光垂直入射探测面的方法，其特征在于：在相干探测光路中，通过扩束准直将一束光平行入射分光棱镜，再由分光棱镜将其分成两束光，其中一束光作为参考光先反射到调整CCD上，再由调整CCD反射后透过分光棱镜入射到探测CCD的探测面；另一束光作为探测光透过分光棱镜入射到角锥棱镜上，经过角锥棱镜反射至中性衰减片使其光强减弱，再经过分光棱镜反射到探测CCD上的探测面上；此时调整CCD的方向，观察探测CCD的探测面上产生的条纹图，在条纹图上只出现一根粗条纹时，参考光垂直入射到探测面。本发明通过调节可以使得参考光垂直入射探测面，具有调节方便的优点。具有调节方便的优点。具有调节方便的优点。


技术研发人员：潘卫清 牛亦琰 戴恩文
受保护的技术使用者：浙江科技学院
技术研发日：2022.01.12
技术公布日：2022/10/27