[发明专利]分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪

说明书

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其结构包括照明光源、照明分束镜、成像镜头、中间像面和信号分束镜，照明光源发出的激光经照明分束镜反射后再经过成像镜头聚焦于靶面，由靶面反射的多普勒信号光经成像镜头会聚于中间像面，然后经信号分束镜分束后进入多个测量分支，测量分支包括沿光路传播方向设置的准直镜、干涉仪、会聚镜和条纹相机；条纹相机是不带狭缝的条纹相机，中间像面上设置有狭缝。本发明通过设置共用狭缝可以实现多台条纹相机具有绝对一致的待测目标。在多灵敏度测量并联立求解时，能够更精准地确立重叠解，避免了多灵敏度测量因目标瞄准误差导致的计算错误。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪。

背景技术

任意反射表面速度干涉仪(Velocity Interferometer System for AnyReflector，缩写为VISAR)是激光聚变靶场冲击波速度测量的常规设备，它是基于多普勒频移效应进行差频干涉测速的装置，通过记录实验中差频干涉条纹的移动量的变化历程来计算冲击波速度的变化历程。由于冲击波速度在经历首轮驱动激光之后可在极短的时间内(数纳秒)达到极高的速度(几十km/s)，信号光的多普勒频移过于剧烈而超出了记录设备的频响范围，导致记录设备无法响应，出现整数级干涉条纹丢失。因此，对应于可能的不同的丢失条纹数，得到的冲击波速度就有无数个解，这给冲击波速度的评估带来极大困难。

2009年，中国科学院西安光学精密机械研究所的李金珂等人在学位论文《成像型双灵敏度VISAR系统设计及精度分析》中提出了一种双灵敏度VISAR系统，通过估算可以在一定程度上缓解整数级干涉条纹丢失的问题。多灵敏度VISAR是将多普勒频移光分为至少两束，并分别进入灵敏度不同的多个测量分支，每个测量分支都将获得一系列、无数个可能的解。不同测量分支的多列解之间会周期性地出现重叠现象，通过合理设计各测量分支的干涉仪灵敏度，可以大幅降低多列解重叠的频率，进而减少可能解的数量并增加相邻多个解的速度差异。而通过物理理论模型的计算，可以给出冲击波速度的大致范围，出现在理论预估范围内的重叠解即为真实的冲击波速度。

在目前较为成熟的多灵敏度VISAR系统中，每个测量分支都有一台独立的条纹相机记录干涉数据，条纹相机狭缝将截取待测靶面上一条直线进行测量。由于目标靶面是一个没有明显标志物的平面，因此在实际应用过程中很难保证所有测量分支的条纹相机具有同一目标直线，在后续地对各条纹相机进行联立求解时也难以获得准确的测算结果。

发明内容

为了解决现有的多灵敏度VISAR系统中各测量分支的测量目标存在误差的技术问题，本发明提供一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪。

本发明的技术解决方案是：一种分支目标一致的多灵敏度任意反射表面速度干涉仪，其特殊之处在于：包括照明光源、照明分束镜、成像镜头、中间像面和信号分束镜，照明光源发出的激光经照明分束镜反射后再经过成像镜头聚焦于靶面，由靶面反射的多普勒信号光经成像镜头会聚于中间像面，然后经信号分束镜分束后进入多个测量分支，所述测量分支包括沿光路传播方向设置的准直镜、干涉仪、会聚镜和条纹相机；所述条纹相机是不带狭缝的条纹相机，所述中间像面上设置有狭缝。

进一步地，上述照明光源与照明分束镜之间还设置有整形照明镜头。

进一步地，上述照明光源发出的激光经照明光纤传输至整形照明镜头。

进一步地，上述测量分支的干涉仪中设置有平行平晶标准具。

进一步地，不同测量分支内的平行平晶标准具的厚度不同。

进一步地，上述中间像面上设置的狭缝是长25mm、宽50μm的狭缝。