專利名稱:內(nèi)控電光分幅式高速全息攝影儀的制作方法
本發(fā)明是高速全息攝影技術(shù)領(lǐng)域：
中，實現(xiàn)連續(xù)記錄多幅全息圖和全息干涉圖的發(fā)明。
于1970年第九屆國際高速攝影年會上，有勞韋(M.A.Lowe)發(fā)表的關(guān)于轉(zhuǎn)鏡分幅式高速全息攝影機方案〔1〕，首次連續(xù)記錄了多幅全息圖。但在二次曝光時，因受馬達所限，而無法記錄全息干涉圖。
于1977年愛泊林(K.J.Ebeling)等人發(fā)表了另一種簡易的空間多路掃描全息照相裝置〔2〕，它具有高幀頻記錄多幅全息圖的能力。但因圖像分辨率的降低，而損傷了全息圖的清晰度，此外也無法記錄全息干涉圖。
以上是關(guān)于機械分幅式的兩個典型裝置，由于每幅全息圖的復位精度太低，所以原理上無法實施全息干涉計量術(shù)，故應用價值受到極大的影響。
為克服上述缺點，于1975年蘭德瑞(M.J.Landry)等人報導了由多腔紅寶石激光器構(gòu)成的高速全息照相系統(tǒng)〔3〕，首次以很高的幀頻連續(xù)記錄了四幅全息干涉圖。但因其結(jié)構(gòu)既限制了記錄的幀數(shù)，又增加了各幅之間定量計算的困難，故應用范圍有限。
在探索連續(xù)記錄多幅全息干涉圖的研究工作中，1974年西德邢石(Hinsch)教授提出了另一種方法。即采用聲光器件控制光束偏轉(zhuǎn)的方法，連續(xù)記錄二幅全息干涉圖的裝置〔4〕。其中二個水聲分束器(也稱聲光偏轉(zhuǎn)器)都采用15MHz的超聲頻率，因而出現(xiàn)零級衍射光和一級衍射光之間的差頻所引起的多普勒頻移，致使全息圖清晰度受到嚴重影響。盡管如此，該裝置仍為國際上首先把聲光偏轉(zhuǎn)器應用于高速全息攝影的一項重要成果。
于1975年美國白菲斯特(R.L.Baffiste)等人又報導了一種聲光偏轉(zhuǎn)式高速全息攝影裝置〔5〕。其中控制光束偏轉(zhuǎn)的聲光偏轉(zhuǎn)器采用融石英聲光器件。
又于1977年和1978年西德愛泊林(Ebeling)等人發(fā)表過高速全息電影的空間分頻多路式聲光偏轉(zhuǎn)裝置〔6、7〕。該裝置采用了新型結(jié)構(gòu)的水聲分束器，可以控制四束參考光做較大分辨角的偏轉(zhuǎn)，從而克服了每次曝光時，因相互干擾而引起多幅全息圖的非線性失真。
以上是關(guān)于采用聲光偏轉(zhuǎn)器所構(gòu)成的高速多幅全息攝影裝置的主要報導，雖然種類很多，但原理基本相同。在拍攝多幅全息干涉圖時都存在著原理性條紋誤差，即無法消除聲光器件的溫漂和超聲頻率的變換，對全息干涉圖清晰度所造成的嚴重危害。
國內(nèi)對高速全息攝影技術(shù)也十分重視，該課題早在1976年就被列入“全國高速攝影發(fā)展十年規(guī)劃”。近幾年，承擔上述任務的西安光機所〔8〕、天津大學〔9〕和浙江大學均有階段成果的報導，但均屬于機械和聲光分幅的原理。
綜上所述，目前國內(nèi)外在高速全息攝影技術(shù)領(lǐng)域：
中，為了實現(xiàn)單臺激光器能夠連續(xù)記錄多幅信息的目地，主要采用了機械分幅和聲光分幅的原理。然而機械式分幅從原理上就無法記錄多幅全息干涉圖;而聲光式分幅雖然可記錄多幅全息干涉圖，但由于聲光效應而在原理上就限制了條紋對比度和幅數(shù)，故發(fā)展緩慢。而本發(fā)明采用的是電光式分幅技術(shù)，可以在單臺激光器組成的全息照相系統(tǒng)中，連續(xù)記錄多幅全息圖和多幅全息干涉圖。
本發(fā)明的任務是創(chuàng)造一種可以按照預置時序，連續(xù)記錄多幅全息圖和全息干涉圖的內(nèi)控電光分幅式高速全息攝影儀。
發(fā)明的內(nèi)容有雙指令預置式多脈沖單模紅寶石激光器;內(nèi)控電光分幅式全息照相光路和內(nèi)控分幅高壓預置電路共三部分?？梢园从涗浫D的具體要求，使物光和參考光在記錄介質(zhì)的指定位置上相遇實現(xiàn)曝光。
為此本發(fā)明的特征一，是采用了電光晶體和PS(或OE)偏光鏡組成的內(nèi)控電光分幅器。該全息光路的所有光程，均由短光路的布局、光學件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和偏置的高壓而定，從而保證了照相光路具有極高的穩(wěn)定性和最佳的重復性。
本發(fā)明的特征二，是采用了內(nèi)控同步高壓技術(shù)，確保內(nèi)控電光分幅器的快門開關(guān)與多脈沖激光束完全同步。所以分幅曝光時，可嚴格按照預置的程序進行，并完全消除動態(tài)漏光對全息圖的干擾。
本發(fā)明的特征三，是采用了內(nèi)容雙指令時間預置技術(shù)，使多脈沖激光束的發(fā)射時間，能夠按照動態(tài)的目標的實驗要求來預置，從而在連續(xù)記錄多幅全息圖和全息干涉圖時，均可實現(xiàn)動態(tài)曝光計時的預置功能。
本發(fā)明采用單級全息型紅寶石激光器，已連續(xù)記錄了四幅全息圖和全息干涉圖。還可通過串接激光放大器來增加幅數(shù)。
由上述特征可知，本發(fā)明特別適于研究非重復性的瞬態(tài)事件的規(guī)律。該攝影儀在測量多種物理量的過程中，可構(gòu)成多型式的全息干涉儀系統(tǒng)和多幅散斑照相系統(tǒng)。以史密斯(H.M.Smith)為代表的全息學專家們曾預言“在數(shù)年之內(nèi)，全息干涉計量術(shù)將在全世界工程實驗室中被用做一種標準的工具?！币虼嗽搩x器將會成為國際上最受歡迎的一種多功能的全息實驗裝置。它可以廣泛應用于實驗力學空氣動力學、流體力學、斷裂力學、等離子體診斷、能源開發(fā)和機械科學等領(lǐng)域。
目前我國投資近百萬元的課題研究中，如煤粉燃燒診斷，輪胎檢測、渦輪葉片檢驗，全息光彈等專題，均采用全息干涉技術(shù)作為檢測手段。但由于缺乏理想的高速全息攝影裝置，所以只能記錄單幅信息。所以上述課題均可采用本發(fā)明來捕捉更多的信息，以獲更大成果。
本發(fā)明在附圖中作了示范性說明，以透射式目標為例，也可拍射反射式目標。在聯(lián)機照相之前，先讓雙指令預置式單模多脈沖紅寶石激光器(1)處于模式最佳條件。在內(nèi)控分幅高壓預置電路(3)的控制下，一方面指令加載器(10)對模型(11)施加所需要的動載荷。另一方面按照時序要求指令(1)發(fā)射多個脈沖的激光束。該多脈沖激光束經(jīng)過偏光分束器(4)，先后均被分成二束，其中一束光脈沖經(jīng)過全反鏡(5)和準直透鏡(6)照亮整個模型(11)，則透過(11)的光波便做為物光波前(16)射至全息記錄介質(zhì)(9)。與此同時透過(4)的一束光脈沖，經(jīng)過全反鏡(7)(8)便射入“內(nèi)控電光分幅器”(2)，按分幅曝光的時序要求，(2)在(3)的控制下，先后發(fā)射多路參考光束(12)(13)(14)和(15)。這些參數(shù)光束分別與相應時刻的物光波前，在空間相遇并使(9)曝光多次，顯影處理后便獲得多幅全息圖。同樣處理，在(3)的控制下，(9)的每個曝光區(qū)域可記錄二個時刻的信息，顯影后可獲得多幅的全息干涉圖。
權(quán)利要求
1.一種高速全息照相技術(shù)的“內(nèi)控電光分幅式高速全息攝影儀”其特征在于采用了內(nèi)控電光分幅式全息光路和內(nèi)控分幅高壓預置電路。
2.按權(quán)利要求
1中所說的內(nèi)控電光分幅式全息光路，其特征是采用電光晶體(KDP)和PS(或OE)偏光鏡組成的內(nèi)控電光分幅器。
3.按權(quán)利要求
1中所說的內(nèi)控分幅高壓預置電路，其特征是采用了可完全消除動態(tài)漏光干擾的內(nèi)控同步高壓技術(shù)。
4.按權(quán)利要求
1和3中所說的內(nèi)控分幅高壓預置電路，其特征是采用了可實現(xiàn)動曝光時間預置功能的內(nèi)控雙指令時間預置技術(shù)。
專利摘要
本發(fā)明為“內(nèi)控電光分幅式高速全息攝影儀”。屬于高速全息攝影技術(shù)領(lǐng)域：
。它可按予置程序連續(xù)記錄多幅全息圖和多幅全息干涉圖。照相系統(tǒng)具有極高的穩(wěn)定性和重復性；能消除動態(tài)漏光對全息圖的干擾；具有動曝光的計時予置功能。
文檔編號G03H1/04GK85100028SQ85100028
公開日1986年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者任國權(quán), 武星, 張俊林, 葉志生, 王升平, 崔景明, 高慧敏 申請人:天津大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan