一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法技术方案

本发明专利技术公开了一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法，该干涉仪包括第一半透半反镜、第二半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜，所述第一半透半反镜、第二半透半反镜上均镀有针对660nm激光半透半反的膜，所述第一全反镜和第二全反镜上均镀有针对660nm激光全反射的膜，该干涉仪零程差的调节方法包括以下步骤：步骤1，建立基准，步骤2，镜子角度的调节，步骤3，零程差粗调，步骤4，零程差精确调节。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果为：①该方法可以将零程差调整时间缩短到一小时以内，提高了工作效率；②内调焦望远镜可作为干涉仪零程差位置的监测工具，在使用过程中可以随时判断系统是否偏离零程差位置，可快速的对零程差位置进行恢复。

Method for regulating zero range difference of interferometer in ORVIS speed measuring system

Adjustment method of the invention discloses a ORVIS interferometer velocimetry system zero path difference, the interferometer comprises a first half mirror, the second half of the first through the mirror and second mirror mirror, the first half mirror, a semi transparent mirror are plating for 660nm laser transflective film, wherein the first mirror and second mirror were plated with 660nm laser for total reflection film, the interferometer zero path difference adjusting method comprises the following steps: 1, establish a benchmark, step 2, adjust the mirror angle, step 3 coarse, zero path difference, step 4, zero path difference precision adjustment. Compared with the prior art, the invention has the advantages as follows: first, this method can adjust the zero path difference time is shortened to less than one hour, improve work efficiency; monitoring tool in focusing telescope interferometer can be used as zero path difference position, in the use of the process can determine whether the system deviates from zero path difference position. Fast to zero path difference position recovery.

【技术实现步骤摘要】
一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法
本专利技术属于瞬态速度精密测量领域，具体涉及一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法。
技术介绍
成像型任意反射面速度干涉仪（ORVIS），在凝聚态物理、等离子体物理及惯性约束（ICF）等领域都有广泛的应用，是冲击波传播相关的各种物理实验的主要诊断设备。该系统利用多普勒和差频干涉原理并结合高速扫描相机，实现对超高速、瞬态运动物体速度的精密测量。ORVIS系统由探针光源、探针激光注入系统、反射激光收集和传输系统、干涉系统和记录系统组成。其中干涉系统是ORVIS测速系统的重要组成部分，干涉仪由四块镜子组成。其中两块为反射镜，镀有针对660nm激光全反射膜；两块是半透半反镜，镀有针对660nm激光半透半反的膜。ORVIS系统调节中一个非常重要的工作就是干涉系统零程差的调节和系统使用过程中干涉仪零程差的保持和检测。一般以出现白光干涉条纹作为系统零程差调节好的标准，传统方法采用激光粗调加白光精调的方法来完成零程差调节。传统调节方法存在以下几点缺点：1.由于调节参量较多（涉及角度调节和距离调节两种），通常需要角度和距离逐步逼近，整个白光干涉条纹的调节过程非常花费时间，一般需要花费3-5个小时才能完成干涉仪零程差调节。2.系统调节完后没有任何监测工具，不能及时发现使用过程中系统零程差位置是否已经被破坏。3.在使用过程中，系统一旦偏离零程差位置。很难判断是镜子角度发生变化还是镜子前后距离发生变化。只能从新调节整个系统，将耗费大量的时间。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法，能够大大缩短干涉仪零程差调整时间，并且可以随时判断系统是否偏离零程差位置。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法，该干涉仪包括第一半透半反镜、第二半透半反镜、第一全反镜和第二全反镜，所述第一半透半反镜、第二半透半反镜上均镀有针对660nm激光半透半反的膜，所述第一全反镜和第二全反镜上均镀有针对660nm激光全反射的膜，该干涉仪零程差的调节方法包括以下步骤：步骤1，建立基准：a.首先，用两个固定高度h的第一小孔和第二小孔在光学平台上确定一条光轴x；b.调节内调焦望远镜的高度和角度，使内调焦望远镜的光轴y和两小孔所确定的光轴x重合；c.在距离第二小孔右侧30厘米处放置精密旋转台，在所述精密旋转台上放置光学平板玻璃；d.将内调焦望远镜调焦到无穷远位置，并打开内调焦望远镜自带的照明灯，旋转光学平板玻璃，直到在内调焦望远镜中看到光学平板玻璃的自准像，用精密旋转台对光学平板玻璃的角度进行微调，使光学平板玻璃的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合；e.调节精密旋转台，使光学平板玻璃按顺时针方向转动5度，保持光学平板玻璃位置不动；f.调节内调焦望远镜，使光学平板玻璃的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合，固定内调焦望远镜的位置，内调焦望远镜的光轴y为基准光轴；步骤2，镜子角度的调节：a.移走精密旋转台和光学平板玻璃，在距离第一小孔右侧10厘米处放置第一半透半反镜，第一半透半反镜的中心高度为固定高度h，调节第一半透半反镜俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第一半透半反镜的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合；b.在距离第一半透半反镜右侧放置第一全反镜，所述第一半透半反镜与第一全反镜的中心点均在基准光轴上，所述第一半透半反镜中心点与第一全反镜中心点之间的距离为250厘米，第一全反镜的中心高度为固定高度h，调节第一全反镜俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第一全反镜的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合；c.在距离第一半透半反镜左下方放置第二半透半反镜，所述第一半透半反镜的中心点和第二半透半反镜的中心点之间的直线距离为50厘米，调节第二半透半反镜俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第二半透半反镜的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合，d.在距离第一半透半反镜为250厘米处放置第二全反镜，第二全反镜放置在精密马达上，调节第二全反镜俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第二全反镜的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合，完成镜子的角度调节，所述第一半透半反镜、第二半透半反镜、第一全反镜、第二全反镜之间均相互平行，且均与基准光轴之间有5度的夹角；步骤3，零程差粗调：a.移动精密马达，用直尺测量干涉仪两臂的距离，使干涉仪两臂约相等；b.用中心波长在660nm、带宽3nm的窄带滤光片对白光光源进行滤光，使出射的白光光源的带宽为3nm，滤光后中心波长在660nm的窄带光源的相干长度为50微米，用第一透镜对白光光源进行准直，照到第一半透半反镜上，用第二透镜对白光光源进行收集和准直，并将像成到距离第二透镜右侧160厘米处的CCD上，通过CCD观察光强的变化；c.移动精密马达，精密马达的步长设置小于白光光源的相干长度，精密马达的步长设置为40微米，逐渐移动精密马达，直到在CCD上看到干涉条纹，此时干涉仪两臂的距离差在50微米以内，完成干涉仪的粗调；步骤4，零程差精确调节：在所述步骤3零程差粗调后，取下窄带滤光片，采用白光光源进行照明，继续对第二全反镜的前后距离进行精细调节，精密马达的步长设置为3微米，逐渐移动马达，直到CCD上观察到白光干涉条纹，最后，将精密马达的步长设置为1微米，逐渐移动精密马达，使得CCD上记录的白光干涉条纹为一条，此时，干涉仪双臂的距离偏差小于2微米，完成干涉仪零程差的精确调节。所述步骤1，a中第一小孔和第二小孔的固定高度h为16厘米、第一小孔和第二小孔的直径均为1毫米，两个小孔之间的距离为1.6米；步骤1，c中精密旋转台的高度为158厘米，精密旋转台的角度调节精度为0.01度；步骤1，c中光学平板玻璃的厚度为5厘米、宽度为5厘米，长度为120厘米，所述光学平板玻璃两个工作面的面形由于1/8波长，两个面的平行度为1秒。所述步骤2，a中第一半透半反镜的中心高度为16厘米、直径为25.4毫米，厚度为6.0毫米；步骤2，b中第一全反镜的中心高度h为16厘米、直径为25.4毫米，厚度为6.0毫米；步骤2，d中精密马达的调节范围为50.0毫米，该精密马达的最小步长为0.1微米。所述步骤3，a中干涉仪两臂距离的误差为1毫米。所述内调焦望远镜物镜焦距f=208.34mm、调焦范围为102～354.5mm、视场角2ω=3°、分辨角为5.6″、口径D=Φ25mm、测微目镜焦距为16.7mm、放大倍率为15倍、视场角2ω=36°，当用作自准直光管时精度为6”，当用作内调焦望远镜时检验孔径间同轴性精度在2米范围内为0.1MM。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：①该方法可以将零程差调整时间缩短到一小时以内，大大节省了干涉仪零程差调整时间，提高了工作效率；②内调焦望远镜可作为干涉仪零程差位置的监测工具，在使用过程中可以随时判断系统是否偏离零程差位置，一旦发现系统偏离零程差位置(白光干涉条纹消失)，可以用内调焦望远镜检查干涉仪四块镜子的角度并进行纠正，可以快速的对零程差位置进行恢复。附图说明图1为本专利技术中建立基准的结构示意图。图2为本专利技术干涉仪调节状态的结构示意图。图3为本专利技术中内调焦望远镜的光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法，该干涉仪包括第一半透半反镜（1）、第二半透半反镜（2）、第一全反镜（3）和第二全反镜（4），所述第一半透半反镜（1）、第二半透半反镜（2）上均镀有针对660nm激光半透半反的膜，所述第一全反镜（3）和第二全反镜（4）上均镀有针对660nm激光全反射的膜，其特征在于，该干涉仪零程差的调节方法包括以下步骤：步骤1，建立基准：a.首先，用两个固定高度h的第一小孔（5）和第二小孔（6）在光学平台上确定一条光轴x；b. 调节内调焦望远镜（7）的高度和角度，使内调焦望远镜（7）的光轴y和两小孔所确定的光轴x重合；c. 在距离第二小孔（6）右侧30厘米处放置精密旋转台（8），在所述精密旋转台（8）上放置光学平板玻璃（9）；d. 将内调焦望远镜（7）调焦到无穷远位置，并打开内调焦望远镜自带的照明灯，旋转光学平板玻璃（9），直到在内调焦望远镜中看到光学平板玻璃（9）的自准像，用精密旋转台（8）对光学平板玻璃（9）的角度进行微调，使光学平板玻璃（9）的自准像和内调焦望远镜（7）目镜中的十字叉丝完全重合；e. 调节精密旋转台（8），使光学平板玻璃（9）按顺时针方向转动5度，保持光学平板玻璃（9）位置不动；f. 调节内调焦望远镜（7），使光学平板玻璃（9）的自准像和内调焦望远镜（7）目镜中的十字叉丝完全重合，固定内调焦望远镜（7）的位置，内调焦望远镜（7）的光轴y为基准光轴；步骤2，镜子角度的调节：a.移走精密旋转台（8）和光学平板玻璃（9），在距离第一小孔（5）右侧10厘米处放置第一半透半反镜（1），第一半透半反镜（1）的中心高度为固定高度h，调节第一半透半反镜（1）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第一半透半反镜（1）的自准像和内调焦望远镜（7）目镜中的十字叉丝完全重合；b. 在距离第一半透半反镜（1）右侧放置第一全反镜（3），所述第一半透半反镜（1）与第一全反镜（3）的中心点均在基准光轴上，所述第一半透半反镜（1）中心点与第一全反镜（3）中心点之间的距离为250厘米，第一全反镜（3）的中心高度为固定高度h，调节第一全反镜（3）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第一全反镜（3）的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合；c. 在距离第一半透半反镜（1）左下方放置第二半透半反镜（2），所述第一半透半反镜（1）的中心点和第二半透半反镜（2）的中心点之间的直线距离为50厘米，调节第二半透半反镜（2）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第二半透半反镜（2）的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合，d. 在距离第一半透半反镜（1）为250厘米处放置第二全反镜（4），第二全反镜（4）放置在精密马达上，调节第二全反镜（4）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第二全反镜（4）的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合，完成镜子的角度调节，所述第一半透半反镜（1）、第二半透半反镜（2）、第一全反镜（3）、第二全反镜（4）之间均相互平行，且均与基准光轴之间有5度的夹角；步骤3，零程差粗调：a. 移动精密马达，用直尺测量干涉仪两臂的距离，使干涉仪两臂约相等；b.用中心波长在660nm、带宽3 nm的窄带滤光片对白光光源（10）进行滤光，使出射的白光光源（10）的带宽为3nm，滤光后中心波长在660nm的窄带光源的相干长度为50微米，用第一透镜（11）对白光光源（10）进行准直，照到第一半透半反镜（1）上，用第二透镜（12）对白光光源（10）进行收集和准直，并将像成到距离第二透镜（12）右侧160厘米处的CCD（13）上，通过CCD（13）观察光强的变化；c. 移动精密马达，精密马达的步长设置小于白光光源（10）的相干长度，精密马达的步长设置为40微米，逐渐移动精密马达，直到在CCD（13）上看到干涉条纹，此时干涉仪两臂的距离差在50微米以内，完成干涉仪的粗调；步骤4，零程差精确调节：在所述步骤3零程差粗调后，取下窄带滤光片，采用白光光源（10）进行照明，继续对第二全反镜（4）的前后距离进行精细调节，精密马达的步长设置为3微米，逐渐移动马达，直到CCD（13）上观察到白光干涉条纹，最后，将精密马达的步长设置为1微米，逐渐移动精密马达，使得CCD上记录的白光干涉条纹为一条，此时，干涉仪双臂的距离偏差小于2微米，完成干涉仪零程差的精确调节。...

【技术特征摘要】
1.一种ORVIS测速系统中干涉仪零程差的调节方法，该干涉仪包括第一半透半反镜（1）、第二半透半反镜（2）、第一全反镜（3）和第二全反镜（4），所述第一半透半反镜（1）、第二半透半反镜（2）上均镀有针对660nm激光半透半反的膜，所述第一全反镜（3）和第二全反镜（4）上均镀有针对660nm激光全反射的膜，其特征在于，该干涉仪零程差的调节方法包括以下步骤：步骤1，建立基准：a.首先，用两个固定高度h的第一小孔（5）和第二小孔（6）在光学平台上确定一条光轴x；b.调节内调焦望远镜（7）的高度和角度，使内调焦望远镜（7）的光轴y和两小孔所确定的光轴x重合；c.在距离第二小孔（6）右侧30厘米处放置精密旋转台（8），在所述精密旋转台（8）上放置光学平板玻璃（9）；d.将内调焦望远镜（7）调焦到无穷远位置，并打开内调焦望远镜自带的照明灯，旋转光学平板玻璃（9），直到在内调焦望远镜中看到光学平板玻璃（9）的自准像，用精密旋转台（8）对光学平板玻璃（9）的角度进行微调，使光学平板玻璃（9）的自准像和内调焦望远镜（7）目镜中的十字叉丝完全重合；e.调节精密旋转台（8），使光学平板玻璃（9）按顺时针方向转动5度，保持光学平板玻璃（9）位置不动；f.调节内调焦望远镜（7），使光学平板玻璃（9）的自准像和内调焦望远镜（7）目镜中的十字叉丝完全重合，固定内调焦望远镜（7）的位置，内调焦望远镜（7）的光轴y为基准光轴；步骤2，镜子角度的调节：a.移走精密旋转台（8）和光学平板玻璃（9），在距离第一小孔（5）右侧10厘米处放置第一半透半反镜（1），第一半透半反镜（1）的中心高度为固定高度h，调节第一半透半反镜（1）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第一半透半反镜（1）的自准像和内调焦望远镜（7）目镜中的十字叉丝完全重合；b.在距离第一半透半反镜（1）右侧放置第一全反镜（3），所述第一半透半反镜（1）与第一全反镜（3）的中心点均在基准光轴上，所述第一半透半反镜（1）中心点与第一全反镜（3）中心点之间的距离为250厘米，第一全反镜（3）的中心高度为固定高度h，调节第一全反镜（3）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第一全反镜（3）的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合；c.在距离第一半透半反镜（1）左下方放置第二半透半反镜（2），所述第一半透半反镜（1）的中心点和第二半透半反镜（2）的中心点之间的直线距离为50厘米，调节第二半透半反镜（2）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第二半透半反镜（2）的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合，d.在距离第一半透半反镜（1）为250厘米处放置第二全反镜（4），第二全反镜（4）放置在精密马达上，调节第二全反镜（4）俯仰和旋转两个方向上的角度，直到第二全反镜（4）的自准像和内调焦望远镜目镜中的十字叉丝完全重合，完成镜子的角度调节，所述第一半透半反镜（1）、第二半透半反镜（2）、第一全反镜（3）、第二全反镜（4）之间均相互平行，且均与基准光轴之间有5度的夹角；步骤3，零程差粗调：a.移动精密马达，用直尺测量干涉仪两臂的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒桦，方智恒，黄秀光，贾果，叶君建，王伟，曹兆栋，吴江，涂昱淳，张帆，贺芝宇，谢志勇，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31