CN111521844B - 用于visar系统的干涉仪零程差在线调试机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，旨在解决现有技术中存在的干涉仪是否在零程差状态的判别及离线标定后的复位过程大大增加了实验人员的操作繁琐性，降低了实验效率，而且对实验结果带来了不确定性的技术问题。本发明在VISAR系统中集成了光源单元、反射单元、调节单元以及反馈单元；实现了干涉仪零程差状态的在线调试；无需将干涉仪移出进行离线调试，具有较高的自动化水平，简化了实验操作，提高了试验效率；还可对干涉仪的零程差状态进行在线检测，避免对实验结果带来了不确定性。

Description

用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构

技术领域

本发明涉及干涉仪零程差的调试装置，具体涉及一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构。

背景技术

在惯性约束核聚变领域内，目前均采用聚变冲击波干涉测速系统(VelocityInterferometerSystem for Any Refector，缩写为VISAR)进行聚变冲击波速度测量。成像型VISAR系统是一种诊断测量设备，而VISAR干涉测量光路是本系统的核心部分，其内部包含大量的光学元器件。

VISAR系统包括用于将工作入射光路R1分为第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2的分光折转模块，第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上分别设有一个干涉仪；干涉仪的结构如图1所示，该干涉仪包括等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2；工作光路进入干涉仪之后，首先被等比分束镜BS1分为两束：反射部分经反射镜M1反射后到达合束镜BS2；透射部分经反射镜M2反射后到达合束镜BS2。经过合束镜BS2之后，两束光重新重合并共线后再出射。等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2之间的光路形成四边形，该四边形为等边四边形时，则表明达到了干涉状态，若不等，则表明该干涉仪失稳或处于非干涉状态。

应用经验表明：VISAR系统对干涉仪的调试精度要求极高，在置入标准具之前，干涉仪需要满足零程差条件，干涉仪零程差的调试通常是采用白光调出彩色干涉条纹的方式。在传统的VISAR系统中，干涉仪零程差调试工作是离线完成的，干涉仪是否在零程差状态的判别及离线标定后的复位过程大大增加了实验人员的操作繁琐性，而且对实验结果带来了不确定性。为了简化系统操作流程，提高实验效率，优化实验方案，亟需一种干涉仪零程差在线调试机构，实现干涉仪零程差在线判别及调试。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的干涉仪是否在零程差状态的判别及离线标定后的复位过程大大增加了实验人员的操作繁琐性，降低了实验效率，而且对实验结果带来了不确定性的技术问题，而提供一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，包括用于将工作入射光路R1分为第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2的分光折转模块；第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上分别设有结构相同的干涉仪；干涉仪包括等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2；

其特殊之处在于：

还包括光源单元、反射单元、调节单元以及反馈单元；

所述光源单元设置于工作入射光路R1之外，并向工作入射光路R1上出射白光光线；

所述反射单元将所述白光光线反射至分光折转模块，并通过分光折转模块分为两路光线，该两路光线分别与第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2重合；

所述调节单元为两个，分别安装于两个干涉仪上，用于调节等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2，使得四者之间的光路可形成等边四边形；

所述反馈单元为两个，分别位于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上，且分别与两个干涉仪的出射端对应，用于反馈干涉仪的干涉状态。

进一步地，所述反射单元包括反射镜M5及第一电动平移台；

所述反射镜M5安装于第一电动平移台的工作端；

所述第一电动平移台位于工作入射光路R1一侧，用于将反射镜M5切入或切出工作入射光路R1。

进一步地，所述调节单元包括第一电动镜架、第二电动镜架、第三电动镜架、第四电动镜架以及第二电动平移台；

所述第一电动镜架用于调节反射镜M1的二维角度；

所述第二电动镜架用于调节等比分束镜BS1的二维角度；

所述第三电动镜架用于调节合束镜BS2的二维角度；

所述第四电动镜架用于调节反射镜M2的二维角度，且第四电动镜架安装于第二电动平移台上。

进一步地，所述第二电动平移台上安装有用于测量其平移量的光栅尺。

进一步地，所述反馈单元包括CCD和第三电动平移台；

所述CCD安装于第三电动平移台上；

两个反馈单元中的第三电动平移台分别位于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2一侧，用于将CCD切入或切出第一工作出射光路C1或第二工作出射光路C2。

进一步地，所述光源单元包括白光光源和整形镜L1；

所述白光光源出射白光经整形镜L1整形后入射至工作入射光路R1中。

进一步地，还包括控制单元；

所述控制单元用于控制光源单元、反射单元、调节单元以及反馈单元。

本发明的有益效果是：

1.本发明在VISAR系统中集成了光源单元、反射单元、调节单元以及反馈单元；实现了干涉仪零程差状态的在线调试；无需将干涉仪移出进行离线调试，具有较高的自动化水平，简化了实验操作，提高了试验效率；还可对干涉仪的零程差状态进行在线检测，避免对实验结果带来了不确定性。

2.本发明的反射单元在反射镜M5一侧设置了第一电动平移台，当对干涉仪进行在线调节或检测时，通过第一电动平移台将反射镜M5切入工作入射光路R1，对整形后的白光光源进行反射，当正常实验时，即不需要对干涉仪在线调节或检测时，通过第一电动平移台将反射镜M5切出工作入射光路R1，使其对工作入射光路R1不会产生阻碍，实现取用自如。

3.本发明的调节单元为分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2分别设置了第一电动镜架、第二电动镜架、第三电动镜架以及第四电动镜架和第二电动平移台；通过第一电动镜架、第二电动镜架、第三电动镜架以及第四电动镜架和第二电动平移台可分别使分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2四者之间的光路连线调节至等长，使干涉仪达到干涉状态；第一电动镜架、第二电动镜架、第三电动镜架以及第四电动镜架和第二电动平移台均无需人工操作，实现了在线调节。

4.本发明在第二电动平移台上安装有用于测量其平移量的光栅尺；光栅尺的设置进一步提高了第四电动镜架和第二电动平移台的调节精度。

5.本发明的反馈单元在CCD一侧设置了第三电动平移台，当对干涉仪进行在线调节或检测时，通过第三电动平移台将CCD切入第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2反馈干涉仪的干涉状态信息，当正常实验时，即不需要对干涉仪在线调节或检测时，通过第三电动平移台将CCD切出第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2，使其对第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2不会产生阻碍，不会影响实验。

6.本发明的光源单元白光光源和整形镜L1；调试中，整形镜L1对白光光源产生的光线进行整形后再通过反射镜M5进行反射，进一步提高检测或调试的精度。

附图说明

图1是现有的干涉仪原理图；

图2是本发明一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构的原理图；

图3是本发明一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构的结构示意图。

图中，1-分光折转模块，2-干涉仪，3-第一电动平移台，4-第一电动镜架，5-第二电动镜架，6-第三电动镜架，7-第四电动镜架，8-第二电动平移台，9-第三电动平移台，10-白光光源。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。

本发明一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，如结合图2和图3所示，包括用于将工作入射光路R1分为第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2的分光折转模块1；第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上分别设有结构相同的干涉仪2；干涉仪2包括等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2；还包括光源单元、反射单元、调节单元、反馈单元以及控制单元；

光源单元设置于工作入射光路R1之外，并向工作入射光路R1上出射白光光线；光源单元包括白光光源10和整形镜L1；白光光源10出射白光经整形镜L1整形后入射至工作入射光路R1中。

反射单元将整形后的白光光线反射至分光折转模块1，并通过分光折转模块1分为两路光线；这两路光线分别与第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2重合；反射单元包括反射镜M5及第一电动平移台3；反射镜M5安装于第一电动平移台3的工作端；第一电动平移台3位于工作入射光路R1一侧，用于将反射镜M5切入或切出工作入射光路R1。

使用中，当对干涉仪2进行在线调节或检测时，通过第一电动平移台3将反射镜M5切入工作入射光路R1对整形后的白光光源进行反射，当正常实验时，即不需要对干涉仪2在线调节或检测时，通过第一电动平移台3将反射镜M5切出工作入射光路R1，使其对工作入射光路R1不会产生阻碍，不影响正常实验。

调节单元为两个，分别安装于两个干涉仪2上，用于调节等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2，使得四者之间的光路可以形成等边四边形；分布于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上的干涉仪2结构相同，安装于两个干涉仪2的调节单元结构也相同，因此这里只对第一工作出射光路C1上的调节单元进行描述：

调节单元包括第一电动镜架4、第二电动镜架5、第三电动镜架6、第四电动镜架7以及第二电动平移台8；这些电动镜架也可选用手动镜架，但优选电动镜架；第一电动镜架4用于调节反射镜M1的二维角度；第二电动镜架5用于调节等比分束镜BS1的二维角度；第三电动镜架6用于调节合束镜BS2的二维角度；第四电动镜架7用于调节反射镜M2的二维角度，且第四电动镜架7安装于第二电动平移台8上。第二电动平移台8上安装有用于测量其平移量的光栅尺。通常调节至等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2四者之间的光程均相等时，则干涉仪2处于干涉状态。

反馈单元为两个，其结构相同，分别位于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上，且分别与两个干涉仪2的出射端对应，用于反馈干涉仪2的干涉状态。反馈单元包括CCD和第三电动平移台9；CCD安装于第三电动平移台9上；第三电动平移台9位于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2一侧，用于将CCD切入或切出第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2。

与反射单元相同，当对干涉仪进行在线调节或检测时，通过第三电动平移台9将CCD切入第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2反馈干涉仪的干涉状态信息，当正常实验时，即不需要对干涉仪2在线调节或检测时，通过第三电动平移台9将CCD切出第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2，使其对第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2不会产生阻碍。

控制单元用于远程控制第一电动镜架4、第二电动镜架5、第三电动镜架6、第四电动镜架7、第一电动平移台3、第二电动平移台8、第三电动平移台9以及白光光源10的启停，由此实现在线操控，无需人工介入。

本发明一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，其工作过程如下：1)将整形镜L1安装到位，并开启白光光源10；检测系统所有光路稳定性，对各个电动镜架及各个电动平移台等上电调试；

2)通过第一电动平移台3将反射镜M5切入工作入射光路R1，将从整形镜L1发出的白光引入分光折转模块1，白光被分束后分别进入两个干涉仪2后再出射；

3)通过第三电动平移台9切入CCD监视白光位置，调节整形镜L1，使白光准确成像在CCD。

4)通过调节第一电动镜架4、第二电动镜架5、第三电动镜架6、第四电动镜架7以及第二电动平移台8来调节等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2之间的距离，使两个干涉仪均满足白光干涉零程差状态。其二维角度调节是通过第一电动镜架4、第二电动镜架5、第三电动镜架6以及第四电动镜架7来实现，距离调节是通过第二电动平移台8直线运动来实现；

若CCD上均出现彩色干涉条纹，则证明干涉仪2为零程差状态，通过第一电动平移台3切出反射镜M5，并通过第三电动平移台9切出CCD后，方可进行后续试验。

若干涉仪2不满足零程差状态，则CCD上相面位置不会出现清晰干涉条纹，返回重复步骤4)，进行再次调试，直至CCD上均出现彩色干涉条纹，再通过第一电动平移台3切出反射镜M5，并通过第三电动平移台9切出CCD后，方可进行后续试验。

Claims (6)

1.一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，包括用于将工作入射光路R1分为第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2的分光折转模块(1)；第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上分别设有结构相同的干涉仪(2)；干涉仪(2)包括等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2；

其特征在于：

还包括光源单元、反射单元、调节单元以及反馈单元；

所述光源单元设置于工作入射光路R1之外，并向工作入射光路R1上出射白光光线；

所述反射单元将所述白光光线反射至分光折转模块(1)，并通过分光折转模块(1)分为两路光线，该两路光线分别与第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2重合；

所述调节单元为两个，分别安装于两个干涉仪(2)上，用于调节等比分束镜BS1、反射镜M1、合束镜BS2以及反射镜M2，使得四者之间的光路可形成等边四边形；

所述反馈单元为两个，分别位于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2上，且分别与两个干涉仪(2)的出射端对应，用于反馈干涉仪(2)的干涉状态；

所述反射单元包括反射镜M5及第一电动平移台(3)；

所述反射镜M5安装于第一电动平移台(3)的工作端；

所述第一电动平移台(3)位于工作入射光路R1一侧，用于将反射镜M5切入或切出工作入射光路R1；

所述调节单元包括第一电动镜架(4)、第二电动镜架(5)、第三电动镜架(6)、第四电动镜架(7)以及第二电动平移台(8)；

所述第一电动镜架(4)用于调节反射镜M1的二维角度；

所述第二电动镜架(5)用于调节等比分束镜BS1的二维角度；

所述第三电动镜架(6)用于调节合束镜BS2的二维角度；

所述第四电动镜架(7)用于调节反射镜M2的二维角度，且第四电动镜架(7)安装于第二电动平移台(8)上；

所述反馈单元包括CCD和第三电动平移台(9)；

所述CCD安装于第三电动平移台(9)上；

两个反馈单元中的第三电动平移台(9)分别位于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2一侧，用于将CCD切入或切出第一工作出射光路C1或第二工作出射光路C2。

2.根据权利要求1所述的一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，其特征在于：

所述第二电动平移台(8)上安装有用于测量其平移量的光栅尺。

3.根据权利要求2所述的一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，其特征在于：

所述反馈单元包括CCD和第三电动平移台(9)；

所述CCD安装于第三电动平移台(9)上；

两个反馈单元中的第三电动平移台(9)分别位于第一工作出射光路C1和第二工作出射光路C2一侧，用于将CCD切入或切出第一工作出射光路C1或第二工作出射光路C2。

4.根据权利要求3所述的一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，其特征在于：

所述光源单元包括白光光源(10)和整形镜L1；

所述白光光源(10)出射白光经整形镜L1整形后入射至工作入射光路R1中。

5.根据权利要求1所述的一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，其特征在于：

所述光源单元包括白光光源(10)和整形镜L1；

所述白光光源(10)出射白光经整形镜L1整形后入射至工作入射光路R1中。

6.根据权利要求4所述的一种用于VISAR系统的干涉仪零程差在线调试机构，其特征在于：还包括控制单元；

所述控制单元用于控制光源单元、反射单元、调节单元以及反馈单元。