基于光纖導(dǎo)光的數(shù)字全息微形變測(cè)量系統(tǒng)
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用CCD相機(jī)記錄干涉圖樣得到離散化的數(shù)字全息圖，進(jìn)而再現(xiàn)物光場(chǎng)表示為：
式中：Im為取虛部，Re為取實(shí)部。
全息雙曝光干涉測(cè)量原理：基于物體狀態(tài)變化前后再現(xiàn)物光場(chǎng)的相位差值得到物體形變或位移量。首先，物光場(chǎng)相位差表示為：
式中：φ1為原始物光場(chǎng)相位分布；φ2為變化后物光場(chǎng)相位分布。需要指出的是，由于計(jì)算機(jī)三角函數(shù)的計(jì)算特點(diǎn)，△φ的范圍為[-π，+π]，需要進(jìn)行解包裹處理。然后，基于上述的物光場(chǎng)相位差，得到物體的形變或位移量為：
2 實(shí)驗(yàn)裝置與結(jié)果分析
對(duì)于采用光纖波導(dǎo)的數(shù)字全息光路結(jié)構(gòu)，光纖類型的選擇是關(guān)鍵。多模光纖纖芯大，傳輸光能量較大，但由于其存在許多模式的光干涉，輻射斑點(diǎn)圖對(duì)外部條件十分敏感，相位漂移難于補(bǔ)償，導(dǎo)致條紋可見(jiàn)度降低和再現(xiàn)效率下降，因而不太適合做系統(tǒng)的導(dǎo)光介質(zhì)。單模光纖出射光強(qiáng)近似為高斯分布，當(dāng)光纖孔徑與端面到被計(jì)算的平面的距離相比很小時(shí)，只用輻射的中心部分，目標(biāo)平面為均勻平面波，因而用單模光纖可以不用空間濾波器。
本文設(shè)計(jì)的全息光路如圖2所示，其基本結(jié)構(gòu)為Mach-Zender干涉光路。光源是功率為50 mW、波長(zhǎng)為532 nm的倍頻Nd：YAG固體激光器(Laser)。其輸出光束通過(guò)1個(gè)1×2基模光纖耦合器分為物體照明光和參考光。由于單模光纖芯徑為5／μm，為了避免激光耦合進(jìn)光纖的效率不高，選用加拿大OZoptics公司生產(chǎn)的插座式非接觸型激光光纖耦合器，耦合效率可達(dá)60％。進(jìn)而，為了確保在生產(chǎn)全息圖時(shí)，物光與參考光的強(qiáng)度比約為1：1，即為了獲得高信噪比的數(shù)字全息圖，作為照明光的光纖出射光采用焦距為125 mm(L4)的準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行擴(kuò)束，而作為參考光的光纖輸出光采用焦距為250 mm(L2)的準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行擴(kuò)束。照明光照射物體，其反射光攜帶物體信息稱為物光(O)，然后和參考光(R)經(jīng)非偏振棱鏡合光后，以一小角度在記錄面上相干疊加得到離軸全息圖。用于記錄全息圖的相機(jī)像素陣列為1 024×1 024，大小為6．7μm×6．7 μm的CMOS相機(jī)。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)計(jì)算機(jī)控制相機(jī)，實(shí)現(xiàn)全息圖的數(shù)字化記錄與存儲(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量物體為四周固定鋼板，如圖3所示。鋼板的尺寸為60 mm×60 mm、厚度為1 mm。通過(guò)高精度螺紋副擠壓鋼板施加壓力，使鋼板發(fā)生波長(zhǎng)量級(jí)的微小形變。鋼板面距離CMOS的距離，即全息記錄距離為27 cm。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/194920.htm
評(píng)論