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剪切干涉仪

 采用剪切干涉技术,简单、直观的检测激光光束的平行度,可作为激光器装调或实验室光路调整的基准。根据条纹相对于水平基线的旋转角度可以计算出光束准直度;同时,通过判读干涉条纹的形状可以分析原始波面的波差分布。 因此,这既是激光束准直检测仪,又是定性化的光束波前分析仪。



 1、仪器规格参数表

(附注:更不同口径剪切涉仪可依据客户需求定制)

2、仪器特点

  • 剪切板选用熔石英材料,热膨胀系数低,且应力小;
  • 可使用波长覆盖可见光与近红外波段(400nm~1064nm),上表列出了若干特征波长的技术参数;
  • QY-SP-08型剪切干涉仪专为激光器光束准直性检验设计,可由监视器对激光器输出的小口径光束进行观测。入射光束的功率设计值为1mw左右,超过此功率值时,请使用衰减片。其他类型的剪切干涉仪对入射光强没有限制。
 
 

一、   测量原理

基于平板剪切干涉原理,采用一块具有一定厚度并带有微量楔角的高质量光学平板将一个具有空间相干性的波面分割为两个完全相同的波面,并且使这两个波面彼此相对错位;因为波面上各点是彼此相干的,因此在这两个波面的重叠区将产生干涉(图1)。

图1、剪切干涉原理示意图

 

剪切平板楔角方向与剪切方向垂直。如果被检光束完全平行,则干涉条纹平行于剪切方向;如果被检光束会聚或发散,则条纹将发生旋转(图2)。
 

 

图2、光束不同状态的剪切干涉图

 

同时,若入射波前携带波像差,则剪切干涉条纹不再是直条纹,对应不同的像差类型,条纹形态会发生相应的变化。因此,可依据条纹形状定性分析波前相差的类型及幅度。
 

一、   测量方法

1、光束准直度的判读:
观察干涉条纹接收屏条纹的倾斜方向,如图2所示。若条纹与基准线平行,则光束是准直的;若条纹沿斜上方向倾斜,则光束是发散的;若条纹沿斜下方向倾斜,则光束是会聚的。
当光束不平行时,通过测量条纹相对于基准线的转角,可推算出光束的发散角。计算方法如图3所示:
 
图3、光束发散角计算方法
波面的曲率半径及发散角的计算公式如下:
 
 
其中,入射光束直径d与波长 已知;剪切量 可查看产品目录的技术参数;条纹间距 与波长及剪切板楔角有关,可参考产品目录或直接用量具测量;条纹偏转角 可测量得出(需选购带刻度的接收组件)。代入式(1)、(2),即可求得光束波面的曲率半径 及发散角 。
 
 
 2、           光束波像差的判断:
下面分别介绍各种像差所对应的剪切干涉图,以便在测试时进行对照判断:
图4、球差波面在不同离焦位置的剪切干涉图:(a)焦内,(b)焦点,(c)、(d):焦外
图5、彗差波面在不同离焦位置的剪切干涉图:(a)无离焦,(b)有微量离焦
图6、像散波面的剪切干涉图:(a)弧矢方向剪切,(b)子午方向剪切