[其他]用于云纹干涉法的闪耀衍射光栅及试件栅制备工艺

说明书

用于云纹干涉法中的闪耀衍射光栅。本发明属用光学方法和衍射光栅元件测量固体的变形。本发明为用于云纹干涉法中的位相型闪耀衍射光栅。其断面形状为等腰三角形。密度为５０～１２００线／毫米的平行栅和正交栅。复制在试件表面上形成试件栅。选择等腰三角形的斜面倾角β和光栅节距ｐ，使入射的相干准直光在所需要的ｍ衍射极上进行闪耀，获得最大光强。利用衍射波前的干涉，可以获得代表试件表面的位移场和应变场的高灵敏度、高反差的云纹干涉条纹图。

用于云纹干涉法的闪耀衍射光栅。

本发明是用光学方法和衍射光栅元件测量固体的变形。

五十年代发展起来的以感光制栅技术和两栅叠合的机械干涉理论为基础的传统云纹法是将受力变形的试件栅（或称变形栅）与不变形的基准栅相叠合，发生机械干涉，产生代表试件表面的位移场和应变场的云纹干涉条纹。该方法所采用的光栅是密度为40～50线/毫米的黑白相间的振幅型栅，属低密度栅，其灵敏度较低，仅适用于大变形的测量范围。由于这种光栅衍射效率差，且不具闪耀特性，高阶衍射谱的光强损失和噪声比都很大，因而条纹倍增技术受到了限制。

近代激光和光栅技术及波前干涉理论为基础的云纹干涉法是八十年代发展起来的一种新的实验力学方法。它比传统的云纹法灵敏度提高几十倍乃至百倍，达到波长量级。它突破了传统云纹法的理论和技术。采用高密度（如：600、1200线/毫米）位相型衍射光栅的试件栅，对受力变形的试件栅用单光束、双光束和多光束的准直激光的照射下，利用栅线的衍射波前的干涉，可以获取代表试件表面位移场和应变场的高灵敏度，高反差的云纹干涉条纹。

目前国内外用于云纹干涉法中的光栅是位相型全息衍射光栅。该光栅的波形为正弦形，其衍射效率低，且仍不具闪耀特性，最大光强集中在零级，其±1衍射级光强仍有相当损失，不能充分利用入射光的光强。

针对上述两种光栅存在的问题，发明一种用于云纹干涉法中的波形为等腰三角形的位相型闪耀衍射光栅。该光栅的衍射效率高，且具闪耀特性，它既适应于单光束，双光束和多光束的云纹干涉法及错位云纹干涉法，又可实现条纹倍增。

经国际联网检索国外无此专利

现有技术可参阅：

1.“高灵敏度云纹干涉法-一种简易的方法”D·泡斯特和W·A拜日柯特美国“实验力学”杂志 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

本发明的要点是将位相型闪耀光栅用于云纹干涉法。该光栅的沟槽断面形状为等腰三角形（如图1，2所示）。它是由栅体和基体构成。若栅体为金属反射层（1）和胶层（2）组成，基体材料可为金属或玻璃、塑料、陶瓷等非金属材料，这种光栅称为反射式闪耀衍射光栅（图1）。若栅体为透明胶层（4），基体（3′）为玻璃、透明塑料、石英等透明材料，则此光栅称为透射式闪耀衍射光栅（图2）。上述光栅均可为平行栅和正交网格栅，其栅线密度为50～1200线/毫米。该光栅满足光栅方程式P（sinφ+sinθ）＝mλ，式中P为光栅常数，或称栅线节距;λ为准直入射光的波长;φ为光束的入射角;θ为第m衍射级光的衍射角。根据需要选择合适的光栅节距P和等腰三角形的斜面倾角β（见图3）。使对称入射的相干准直光在所需要的±m衍射级进行闪耀，在该衍射级上获得最大光强，且光强比接近于1。

附图1反射式闪耀衍射光栅示意图。

附图2透射式闪耀衍射光栅示意图。

附图3闪耀衍射光栅波形参数及入射光、衍射光示意图。

以下结合附图1、2、3以双光束云纹干涉法为例对发明作进一步的详细描述。