[發(fā)明專利]一種粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710757551.6
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107688284A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐青;曹娜;雷嵐;馬繼明;韓長材
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號: G03H1/22
• 分類號: G03H1/22
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)，其特征在于：包括光源擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、反射鏡系統(tǒng)、再現(xiàn)采集系統(tǒng)和調(diào)節(jié)光軸的輔助系統(tǒng)；

所述光源擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)包括沿光路依次設(shè)置的再現(xiàn)光源、擴(kuò)束鏡、濾波針孔和準(zhǔn)直鏡；

所述反射鏡系統(tǒng)包括全反射鏡一和全反射鏡二，所述全反射鏡一沿光路設(shè)置在準(zhǔn)直鏡的后方，所述全反射鏡二設(shè)置在全反射鏡一的側(cè)面；全反射鏡一和全反射鏡二均安裝在調(diào)節(jié)支架上；

所述再現(xiàn)采集系統(tǒng)包括全息干板、成像物鏡、采集相機(jī)、支架一、支架二、移動平臺控制器和控制計算機(jī)；支架一用于夾持全息干板，兩個支架二分別用于支撐成像物鏡和采集相機(jī)，支架一設(shè)置在移動平臺x軸y軸組合體上；兩個支架二設(shè)置在移動平臺z軸上；

所述調(diào)節(jié)光軸的輔助系統(tǒng)包括氦氖激光器、光闌、十字圓圈半靶和十字圓圈全靶；所述氦氖激光器和光闌沿光路依次設(shè)置在全反射鏡一后方；

所述全息干板、十字圓圈半靶、成像物鏡、十字圓圈全靶、采集相機(jī)沿光路依次設(shè)置在光闌后方；十字圓圈半靶和十字圓圈全靶均設(shè)置在具有復(fù)位功能的支架三上；

所述移動平臺控制器分別與移動平臺x軸y軸組合體、移動平臺z軸連接，所述控制計算機(jī)分別與采集相機(jī)和移動平臺控制器連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)，其特征在于：所述再現(xiàn)光源為單模連續(xù)激光器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)，其特征在于：所述擴(kuò)束鏡采用顯微物鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)，其特征在于：所述準(zhǔn)直鏡采用消像差透鏡。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)，其特征在于：所述成像物鏡采用消像差的小景深透鏡組。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)，其特征在于：所述采集相機(jī)采用高分辨、低噪聲的科學(xué)級CCD相機(jī)。

7.基于權(quán)利要求1至6任一所述的粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)調(diào)節(jié)粒子場全息同軸再現(xiàn)光路的方法，其特征在于：包括以下步驟，

1)分別組裝移動平臺x軸y軸組合體、支架一和支架二；

2)使移動平臺z軸平行于光學(xué)平臺的邊線，然后將移動平臺z軸基座固定，將兩個支架二通過長支板安裝在移動平臺z軸的移動臺面上，將采集相機(jī)安裝在后端的支架二上，使采集相機(jī)的軸線與移動平臺z軸基座保持平行；

3)調(diào)整單模連續(xù)激光器的位置，在移動平臺z軸全部行程中，確保細(xì)光束始終垂直落在采集相機(jī)的靈敏面中心不變，固定單模連續(xù)激光器；

4)在采集相機(jī)前安裝十字圓圈全靶，使細(xì)光束垂直入射到十字圓圈全靶的靶板中心；

5)將成像物鏡安裝在前端的支架二上，粗調(diào)成像物鏡與采集相機(jī)的距離，同時保證成像物鏡的光軸與細(xì)光束重合；

6)將支架一安裝在移動平臺x軸y軸組合體中的y軸移動臺面上，將全息干板夾持在支架一上，使細(xì)光束指向全息干板中間區(qū)域，調(diào)整支架一保證全息干板在x-y平面的整個行程范圍內(nèi)均與細(xì)光束垂直，同時控制移動平臺x軸y軸組合體與移動平臺z軸之間的距離，保證移動平臺z軸的移動過程中，成像物鏡的工作面能夠掃過整個再現(xiàn)像的軸向范圍，然后固定移動平臺x軸基座；

7)依次安裝準(zhǔn)直鏡、濾波針孔與擴(kuò)束鏡，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直鏡與擴(kuò)束鏡之間的相對位置和濾波針孔的位置，控制移動平臺x軸y軸組合體，移開全息干板，擴(kuò)束準(zhǔn)直的平行光經(jīng)過成像物鏡后得到放大的光束，光束與十字圓圈全靶垂直，并與靶板上的圓圈同心；

8)取下十字圓圈全靶；

9)精確調(diào)節(jié)成像物鏡與采集相機(jī)之間的距離，使成像物鏡的后工作面與采集相機(jī)的靈敏面重合，調(diào)節(jié)完畢后保持成像物鏡與采集相機(jī)之間距離固定不變；

10)控制移動平臺x軸y軸組合體，移動全息干板，使再現(xiàn)光照射到全息干板的中間區(qū)域。

8.基于權(quán)利要求1至6任一所述的粒子場全息同軸和離軸再現(xiàn)光路系統(tǒng)調(diào)節(jié)粒子場全息離軸再現(xiàn)光路的方法，其特征在于：包括以下步驟，

1)分別組裝移動平臺x軸y軸組合體、支架一和支架二；

2)使移動平臺z軸平行于光學(xué)平臺的邊線，然后將移動平臺z軸基座固定，將兩個支架二通過長支板安裝在移動平臺z軸的移動臺面上，將采集相機(jī)安裝在后端的支架二上，使采集相機(jī)的軸線與移動平臺z軸基座保持平行；

3)調(diào)整單模連續(xù)激光器的位置，在移動平臺z軸全部行程中，確保細(xì)光束始終垂直落在采集相機(jī)的靈敏面中心不變，固定單模連續(xù)激光器；

4)在采集相機(jī)前安裝十字圓圈全靶，使細(xì)光束垂直入射到十字圓圈全靶的靶板中心；

5)將成像物鏡安裝在前端的支架二上，粗調(diào)成像物鏡與采集相機(jī)的距離，同時保證成像物鏡的光軸與細(xì)光束重合；

6)將支架一安裝在移動平臺x軸y軸組合體中的y軸移動臺面上，將全息干板夾持在支架一上，使細(xì)光束指向全息干板中間區(qū)域，調(diào)整支架一保證全息干板在x-y平面的整個行程范圍內(nèi)均與細(xì)光束垂直，同時控制移動平臺x軸y軸組合體與移動平臺z軸之間的距離，保證移動平臺z軸的移動過程中，成像物鏡的工作面能夠掃過整個再現(xiàn)像的軸向范圍，然后固定移動平臺x軸基座；

7)依次安裝準(zhǔn)直鏡、濾波針孔與擴(kuò)束鏡，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直鏡與擴(kuò)束鏡之間的相對位置和濾波針孔的位置，控制移動平臺x軸y軸組合體，移開全息干板，擴(kuò)束準(zhǔn)直的平行光經(jīng)過成像物鏡后得到放大的光束，光束與十字圓圈全靶垂直，并與靶板上的圓圈同心；

8)取下十字圓圈全靶；

9)精確調(diào)節(jié)成像物鏡與采集相機(jī)之間的距離，使成像物鏡的后工作面與采集相機(jī)的靈敏面重合，調(diào)節(jié)完畢后保持成像物鏡與采集相機(jī)之間距離固定不變；

10)復(fù)位十字圓圈全靶，放置氦氖激光器，并調(diào)節(jié)氦氖激光器的位置、旋轉(zhuǎn)和俯仰，使其發(fā)出的細(xì)光束通過成像物鏡的光軸，再垂直入射到十字圓圈全靶的中心，使得成像物鏡內(nèi)部鏡片反射回來的衍射環(huán)與氦氖激光器前的光闌同心，然后固定氦氖激光器；

11)成像物鏡前安裝十字圓圈半靶，使氦氖激光器發(fā)出的細(xì)光束垂直入射十字圓圈半靶的靶板并與靶心相切，十字圓圈半靶上邊緣、成像物鏡光軸和十字圓圈全靶靶心等高；

12)控制移動平臺x軸y軸組合體，使兩個軸移動到行程中間，在準(zhǔn)直鏡后安裝全反射鏡一和全反射鏡二，調(diào)節(jié)全反射鏡一和全反射鏡二的反射鏡架位置、旋轉(zhuǎn)和俯仰，先粗略調(diào)節(jié)再現(xiàn)光束入射到全息干板上的角度，使該角度接近全息記錄時參考光的入射角，然后精確調(diào)節(jié)全反射鏡一和全反射鏡二的反射鏡架，使再現(xiàn)像的下半部分與十字圓圈半靶的圓圈同心，再現(xiàn)像的上半部分經(jīng)過成像物鏡成像后也與十字圓圈全靶的圓圈同心，通過多次反復(fù)調(diào)節(jié)全反射鏡一和全反射鏡二的反射鏡架，最終再現(xiàn)像的光軸與成像物鏡光軸達(dá)到重合；

13)取下十字圓圈半靶和全靶。