[发明专利]一种多通道聚焦激光差分干涉仪

说明书

本发明公开了一种多通道聚焦激光差分干涉仪，属于流体力学测量领域。本发明多通道聚焦激光差分干涉仪包括发射光路和接收光路，发射光路包括：相干光源发生器、分束镜组、反射镜组、光学透镜组、第一偏振片组、第一棱镜组和第一凸透镜组；接收光路包括第二凸透镜组、第二棱镜组、第二偏振片组和光电接收器。通过利用分束镜组及对应的反射镜组将一束激光分成多束激光，并经过光学透镜组、第一偏振片组、第一棱镜组和第一凸透镜组后，在聚焦区域中形成多个焦点，随后经过第二凸透镜组、第二棱镜组、第二偏振片组后进入光电接收器并转化为电信号被采集系统得到。能够同时测得流场中多个空间测点的密度脉动信息，极大提高了试验效率。

技术领域

本发明属于流体力学测量领域，更具体地，涉及一种多通道聚焦激光差分干涉仪。

背景技术

风洞实验是现阶段空气动力学研究的重要手段之一，实验中对流场信息的捕获离不开流场测量设备的支持。现阶段的定量的实验测量手段包括压力传感器、皮托管、热线风速仪等。但上述测量方法均存在不足：PCB等压力传感器只能捕捉到壁面上的压力脉动数据，且不适合极高温实验环境；皮托探头尺寸较大，空间分辨率低；热线风速仪探头容易损毁，尤其是在高超声速来流条件下。现阶段对于实验流场空间点高精度密度脉动信息可以通过聚焦激光差分干涉仪获得，且由于其非介入式的特性，不会被高速来流损毁，具有很强的优越性。但现有的聚焦激光差分干涉仪均为单通道,每次运行只能获取一个测点的信息，测量效率很低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多通道聚焦激光差分干涉仪，其目的在于利用分束镜组及对应的反射镜组将单个激光器发射出的单束激光分为多束激光，随后在多个测点聚焦测量密度脉动信息，由此提供了一种用于风洞密度脉动测量的多通道聚焦激光差分干涉仪，可以同时测量流场内多个测点的密度脉动信息。

为实现上述目的，本发明提供了一种多通道聚焦激光差分干涉仪，所述干涉仪包括发射光路和接收光路；所述发射光路包括：相干光源发生器、分束镜组、反射镜组、光学透镜组、第一偏振片组、第一棱镜组和第一凸透镜组，其中：

所述相干光源发生器用于发射一束相位相同且偏振方向一致的平行激光；

所述分束镜组包括多个分束镜，用于将所述相干光源发生器发出的一束平行激光分为光强相等的N束平行激光，N等于通道数；

所述反射镜组包括多个反射镜，用于改变所述平行激光的方向；

所述相干光源发生器发出的一束平行激光通过所述分束镜组和所述反射镜组后分为N束光强相等、方向相同的平行激光；每通道一束平行激光；

所述光学透镜组包含N个光学透镜，所述光学透镜用于将各通道的平行激光束分别发散成为锥形激光束；

所述第一偏振片组包含N个第一偏振片，所述第一偏振片用于滤除各通道锥形激光束中非线性偏振的干扰光线；

所述第一棱镜组包含N个第一棱镜，所述第一棱镜用于根据双折射原理分别将各通道的线性偏振光分离为两束强度相同且偏振方向相互垂直的偏振光；

所述第一凸透镜组包含N个第一凸透镜，所述第一凸透镜用于将各通道中两束偏振方向相互垂直的分离光束聚焦成两个分离的焦点，各通道两个分离的焦点处于聚焦区域中；

所述接收光路包括第二凸透镜组、第二棱镜组、第二偏振片组和N个光电接收器，其中：

所述第二凸透镜组包含N个第二凸透镜，所述第二凸透镜用于将各通道经过聚焦区域后发散的激光束进行再聚焦；

所述第二棱镜组位于所述第二凸透镜组之后，与所述第一棱镜组形成对称的反作用；所述第二棱镜组包含N个第二棱镜，所述第二棱镜用于将各通道中两束分离光束进行合并；

所述第二偏振片组包含N个第二偏振片，所述第二偏振片用于将合并后的光束进行混合，使混合后的光束能够进行相位干涉；