[发明专利]基于平行光束分光棱镜的同轴与离轴数字全息切换装置

权利要求书

1.一种基于平行光束分光棱镜的同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，包括植入式无干扰数字全息系统和同轴与离轴切换装置；

所述植入式无干扰数字全息系统用于将激光分束为物光和参考光，并分别将所述物光和所述参考光传输至第一非偏振分束棱镜处，所述第一非偏振分束棱镜一侧设有偏振片和CCD图像传感器；

所述植入式无干扰数字全息系统包括氦氖激光器、第二非偏振分束棱镜、第一物镜、第一反射镜、第一管透镜、第二反射镜、第二物镜和第二管透镜；

所述氦氖激光器用于发射波长为632.8nm的激光；所述激光的偏振方向为z轴方向；

所述第二非偏振分束棱镜用于通过透射和反射将所述激光进行分束，其中，透射的光束作为物光，反射的光束作为参考光；

所述第一物镜设于所述参考光的光路上，所述第一反射镜设于所述第一物镜的出射光路上，所述第一管透镜设于所述第一反射镜的反射光路上，所述第一管透镜的前焦点与所述第一物镜的后焦点重合，所述第一管透镜的出射光为球面光波；

所述第二反射镜设于所述物光的光路上，所述第二物镜设于所述第二反射镜的反射光路上，所述第二管透镜设于所述第二物镜的出射光路上，所述第二管透镜的前焦点与所述第二物镜的后焦点重合，所述第二管透镜的出射光为球面光波；

所述第一管透镜和所述第二管透镜的出射光汇聚至所述第一非偏振分束棱镜；

所述偏振片位于所述第一非偏振分束棱镜的出射光路上；

所述同轴与离轴切换装置包括半波片、平行分束偏光棱镜和切换装置；

所述切换装置用于将所述半波片和所述平行分束偏光棱镜插入所述参考光的光路后，旋转所述半波片至第一预设角度或第二预设角度以控制所述参考光入射到所述平行分束偏光棱镜时的偏振态，以控制所述平行分束偏光棱镜出射的参考光的平移量，使物光和参考光在第一非偏振分束棱镜处合束前，所述参考光传播方向发生或不发生偏转，得到离轴数字全息系统或同轴数字全息系统；或

所述切换装置用于将所述半波片插入所述参考光的光路，旋转所述半波片至第一预设角度后，控制所述平行分束偏光棱镜滑入或滑出所述参考光的光路，得到同轴数字全息系统或离轴数字全息系统；

所述参考光的光轴沿z轴方向，p偏振方向沿y轴方向，s偏振方向沿x轴方向；所述半波片和所述平行分束偏光棱镜的表面垂直于z后方向，所述半波片的慢轴位于x轴和y轴所在平面内。

2.根据权利要求1所述的基于平行光束分光棱镜的同轴与离轴数字全息切换装置，其特征在于，所述同轴与离轴切换装置还包括补偿平行平板；所述第一预设角度为半波片的慢轴与z轴夹角为0°，所述第二预设角度为半波片的慢轴与z轴夹角为45°；

旋转所述半波片至第一预设角度或第二预设角度以控制所述参考光入射到所述平行分束偏光棱镜时的偏振态，具体包括：

切换装置将所述半波片插入至所述参考光的光路，调节半波片的慢轴与z轴夹角为45°时，参考光的偏振方向旋转90°，插入补偿平行平板，调节物参的考光曲率中心和物光的曲率中心相对于所述CCD图像传感器的距离相等，物光和参考光在第一非偏振分束棱镜处合束并经过偏振片检偏后发生干涉，所述CCD图像传感器上无干涉条纹，得到同轴数字全息系统；所述半波片和所述补偿平行平板的表面垂直于所述参考光的光轴；

切换装置将所述补偿平行平板滑出所述参考光的光路，并向所述参考光的光路中滑入非偏振分束棱镜，调节半波片的慢轴与z轴夹角为0°时，参考光通过平行分束偏光棱镜后发生偏转，参考光的曲率中心发生非光轴方向平移，物光和参考光在第一非偏振分束棱镜处合束并经过偏振片检偏后发生干涉，所述CCD图像传感器采集到载频干涉图，得到离轴数字全息系统；切换装置调节半波片的慢轴与z轴夹角为45°时，得到同轴数字全息系统。