[发明专利]一种粒子场全息同轴和离轴再现光路系统及方法

权利要求书

1.一种粒子场全息同轴和离轴再现光路系统，其特征在于：包括光源扩束准直系统、反射镜系统、再现采集系统和调节光轴的辅助系统；

所述光源扩束准直系统包括沿光路依次设置的再现光源、扩束镜、滤波针孔和准直镜；

所述反射镜系统包括全反射镜一和全反射镜二，所述全反射镜一沿光路设置在准直镜的后方，所述全反射镜二设置在全反射镜一的侧面；全反射镜一和全反射镜二均安装在调节支架上；

所述再现采集系统包括全息干板、成像物镜、采集相机、支架一、支架二、移动平台控制器和控制计算机；支架一用于夹持全息干板，两个支架二分别用于支撑成像物镜和采集相机，支架一设置在移动平台x轴y轴组合体上；两个支架二设置在移动平台z轴上；

所述调节光轴的辅助系统包括氦氖激光器、光阑、十字圆圈半靶和十字圆圈全靶；所述氦氖激光器和光阑沿光路依次设置在全反射镜一后方；

所述全息干板、十字圆圈半靶、成像物镜、十字圆圈全靶、采集相机沿光路依次设置在光阑后方；十字圆圈半靶和十字圆圈全靶均设置在具有复位功能的支架三上；

所述移动平台控制器分别与移动平台x轴y轴组合体、移动平台z轴连接，所述控制计算机分别与采集相机和移动平台控制器连接。

2.根据权利要求1所述的粒子场全息同轴和离轴再现光路系统，其特征在于：所述再现光源为单模连续激光器。

3.根据权利要求1所述的粒子场全息同轴和离轴再现光路系统，其特征在于：所述扩束镜采用显微物镜。

4.根据权利要求1或2或3所述的粒子场全息同轴和离轴再现光路系统，其特征在于：所述准直镜采用消像差透镜。

5.根据权利要求4所述的粒子场全息同轴和离轴再现光路系统，其特征在于：所述成像物镜采用消像差的小景深透镜组。

6.根据权利要求5所述的粒子场全息同轴和离轴再现光路系统，其特征在于：所述采集相机采用高分辨、低噪声的科学级CCD相机。

7.基于权利要求1至6任一所述的粒子场全息同轴和离轴再现光路系统调节粒子场全息同轴再现光路的方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)分别组装移动平台x轴y轴组合体、支架一和支架二；

2)使移动平台z轴平行于光学平台的边线，然后将移动平台z轴基座固定，将两个支架二通过长支板安装在移动平台z轴的移动台面上，将采集相机安装在后端的支架二上，使采集相机的轴线与移动平台z轴基座保持平行；

3)调整单模连续激光器的位置，在移动平台z轴全部行程中，确保细光束始终垂直落在采集相机的灵敏面中心不变，固定单模连续激光器；

4)在采集相机前安装十字圆圈全靶，使细光束垂直入射到十字圆圈全靶的靶板中心；

5)将成像物镜安装在前端的支架二上，粗调成像物镜与采集相机的距离，同时保证成像物镜的光轴与细光束重合；

6)将支架一安装在移动平台x轴y轴组合体中的y轴移动台面上，将全息干板夹持在支架一上，使细光束指向全息干板中间区域，调整支架一保证全息干板在x-y平面的整个行程范围内均与细光束垂直，同时控制移动平台x轴y轴组合体与移动平台z轴之间的距离，保证移动平台z轴的移动过程中，成像物镜的工作面能够扫过整个再现像的轴向范围，然后固定移动平台x轴基座；

7)依次安装准直镜、滤波针孔与扩束镜，调节准直镜与扩束镜之间的相对位置和滤波针孔的位置，控制移动平台x轴y轴组合体，移开全息干板，扩束准直的平行光经过成像物镜后得到放大的光束，光束与十字圆圈全靶垂直，并与靶板上的圆圈同心；

8)取下十字圆圈全靶；

9)精确调节成像物镜与采集相机之间的距离，使成像物镜的后工作面与采集相机的灵敏面重合，调节完毕后保持成像物镜与采集相机之间距离固定不变；

10)控制移动平台x轴y轴组合体，移动全息干板，使再现光照射到全息干板的中间区域。

8.基于权利要求1至6任一所述的粒子场全息同轴和离轴再现光路系统调节粒子场全息离轴再现光路的方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)分别组装移动平台x轴y轴组合体、支架一和支架二；

2)使移动平台z轴平行于光学平台的边线，然后将移动平台z轴基座固定，将两个支架二通过长支板安装在移动平台z轴的移动台面上，将采集相机安装在后端的支架二上，使采集相机的轴线与移动平台z轴基座保持平行；

3)调整单模连续激光器的位置，在移动平台z轴全部行程中，确保细光束始终垂直落在采集相机的灵敏面中心不变，固定单模连续激光器；

4)在采集相机前安装十字圆圈全靶，使细光束垂直入射到十字圆圈全靶的靶板中心；

5)将成像物镜安装在前端的支架二上，粗调成像物镜与采集相机的距离，同时保证成像物镜的光轴与细光束重合；

6)将支架一安装在移动平台x轴y轴组合体中的y轴移动台面上，将全息干板夹持在支架一上，使细光束指向全息干板中间区域，调整支架一保证全息干板在x-y平面的整个行程范围内均与细光束垂直，同时控制移动平台x轴y轴组合体与移动平台z轴之间的距离，保证移动平台z轴的移动过程中，成像物镜的工作面能够扫过整个再现像的轴向范围，然后固定移动平台x轴基座；

7)依次安装准直镜、滤波针孔与扩束镜，调节准直镜与扩束镜之间的相对位置和滤波针孔的位置，控制移动平台x轴y轴组合体，移开全息干板，扩束准直的平行光经过成像物镜后得到放大的光束，光束与十字圆圈全靶垂直，并与靶板上的圆圈同心；

8)取下十字圆圈全靶；

9)精确调节成像物镜与采集相机之间的距离，使成像物镜的后工作面与采集相机的灵敏面重合，调节完毕后保持成像物镜与采集相机之间距离固定不变；

10)复位十字圆圈全靶，放置氦氖激光器，并调节氦氖激光器的位置、旋转和俯仰，使其发出的细光束通过成像物镜的光轴，再垂直入射到十字圆圈全靶的中心，使得成像物镜内部镜片反射回来的衍射环与氦氖激光器前的光阑同心，然后固定氦氖激光器；

11)成像物镜前安装十字圆圈半靶，使氦氖激光器发出的细光束垂直入射十字圆圈半靶的靶板并与靶心相切，十字圆圈半靶上边缘、成像物镜光轴和十字圆圈全靶靶心等高；

12)控制移动平台x轴y轴组合体，使两个轴移动到行程中间，在准直镜后安装全反射镜一和全反射镜二，调节全反射镜一和全反射镜二的反射镜架位置、旋转和俯仰，先粗略调节再现光束入射到全息干板上的角度，使该角度接近全息记录时参考光的入射角，然后精确调节全反射镜一和全反射镜二的反射镜架，使再现像的下半部分与十字圆圈半靶的圆圈同心，再现像的上半部分经过成像物镜成像后也与十字圆圈全靶的圆圈同心，通过多次反复调节全反射镜一和全反射镜二的反射镜架，最终再现像的光轴与成像物镜光轴达到重合；

13)取下十字圆圈半靶和全靶。