[其他]用于云紋干涉法的閃耀衍射光柵及試件柵制備工藝

在審

• 申請號: 101985000000054
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100054B
• 公開（公告）日: 1986-10-22
• 發明（設計）人: 傅承誦;吳振華;戴福隆
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京光學儀器廠
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 張秀珍

用于云紋干涉法中的閃耀衍射光柵。本發明屬用光學方法和衍射光柵元件測量固體的變形。本發明為用于云紋干涉法中的位相型閃耀衍射光柵。其斷面形狀為等腰三角形。密度為５０～１２００線／毫米的平行柵和正交柵。復制在試件表面上形成試件柵。選擇等腰三角形的斜面傾角β和光柵節距ｐ，使入射的相干準直光在所需要的ｍ衍射極上進行閃耀，獲得最大光強。利用衍射波前的干涉，可以獲得代表試件表面的位移場和應變場的高靈敏度、高反差的云紋干涉條紋圖。

用于云紋干涉法的閃耀衍射光柵。

本發明是用光學方法和衍射光柵元件測量固體的變形。

五十年代發展起來的以感光制柵技術和兩柵疊合的機械干涉理論為基礎的傳統云紋法是將受力變形的試件柵（或稱變形柵）與不變形的基準柵相疊合，發生機械干涉，產生代表試件表面的位移場和應變場的云紋干涉條紋。該方法所采用的光柵是密度為40～50線/毫米的黑白相間的振幅型柵，屬低密度柵，其靈敏度較低，僅適用于大變形的測量范圍。由于這種光柵衍射效率差，且不具閃耀特性，高階衍射譜的光強損失和噪聲比都很大，因而條紋倍增技術受到了限制。

近代激光和光柵技術及波前干涉理論為基礎的云紋干涉法是八十年代發展起來的一種新的實驗力學方法。它比傳統的云紋法靈敏度提高幾十倍乃至百倍，達到波長量級。它突破了傳統云紋法的理論和技術。采用高密度（如：600、1200線/毫米）位相型衍射光柵的試件柵，對受力變形的試件柵用單光束、雙光束和多光束的準直激光的照射下，利用柵線的衍射波前的干涉，可以獲取代表試件表面位移場和應變場的高靈敏度，高反差的云紋干涉條紋。

目前國內外用于云紋干涉法中的光柵是位相型全息衍射光柵。該光柵的波形為正弦形，其衍射效率低，且仍不具閃耀特性，最大光強集中在零級，其±1衍射級光強仍有相當損失，不能充分利用入射光的光強。

針對上述兩種光柵存在的問題，發明一種用于云紋干涉法中的波形為等腰三角形的位相型閃耀衍射光柵。該光柵的衍射效率高，且具閃耀特性，它既適應于單光束，雙光束和多光束的云紋干涉法及錯位云紋干涉法，又可實現條紋倍增。

經國際聯網檢索國外無此專利

現有技術可參閱：

1.“高靈敏度云紋干涉法-一種簡易的方法”D·泡斯特和W·A拜日柯特美國“實驗力學”雜志 21（3）1981.3

P·100-104

〔D·Post，and W·A·Baracat，“Highsensitivity Moire Interferometry-A Simplified Approach”EXP·Mech.21（3）P·100-104（March 1981）〕

2.PAT DL-129247

3.PAT GB-1493261

本發明的要點是將位相型閃耀光柵用于云紋干涉法。該光柵的溝槽斷面形狀為等腰三角形（如圖1，2所示）。它是由柵體和基體構成。若柵體為金屬反射層（1）和膠層（2）組成，基體材料可為金屬或玻璃、塑料、陶瓷等非金屬材料，這種光柵稱為反射式閃耀衍射光柵（圖1）。若柵體為透明膠層（4），基體（3′）為玻璃、透明塑料、石英等透明材料，則此光柵稱為透射式閃耀衍射光柵（圖2）。上述光柵均可為平行柵和正交網格柵，其柵線密度為50～1200線/毫米。該光柵滿足光柵方程式P（sinφ+sinθ）＝mλ，式中P為光柵常數，或稱柵線節距;λ為準直入射光的波長;φ為光束的入射角;θ為第m衍射級光的衍射角。根據需要選擇合適的光柵節距P和等腰三角形的斜面傾角β（見圖3）。使對稱入射的相干準直光在所需要的±m衍射級進行閃耀，在該衍射級上獲得最大光強，且光強比接近于1。

附圖1反射式閃耀衍射光柵示意圖。

附圖2透射式閃耀衍射光柵示意圖。

附圖3閃耀衍射光柵波形參數及入射光、衍射光示意圖。

以下結合附圖1、2、3以雙光束云紋干涉法為例對發明作進一步的詳細描述。