[其他]用于云紋干涉法的閃耀衍射光柵及試件柵制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85100054
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100054B
• 公開（公告）日: 1986-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅承誦;吳振華;戴福隆
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京光學(xué)儀器廠
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G01B11/16
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 張秀珍

用于云紋干涉法的閃耀衍射光柵。

本發(fā)明是用光學(xué)方法和衍射光柵元件測量固體的變形。

五十年代發(fā)展起來的以感光制柵技術(shù)和兩柵疊合的機(jī)械干涉理論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)云紋法是將受力變形的試件柵（或稱變形柵）與不變形的基準(zhǔn)柵相疊合，發(fā)生機(jī)械干涉，產(chǎn)生代表試件表面的位移場和應(yīng)變場的云紋干涉條紋。該方法所采用的光柵是密度為40～50線/毫米的黑白相間的振幅型柵，屬低密度柵，其靈敏度較低，僅適用于大變形的測量范圍。由于這種光柵衍射效率差，且不具閃耀特性，高階衍射譜的光強(qiáng)損失和噪聲比都很大，因而條紋倍增技術(shù)受到了限制。

近代激光和光柵技術(shù)及波前干涉理論為基礎(chǔ)的云紋干涉法是八十年代發(fā)展起來的一種新的實(shí)驗(yàn)力學(xué)方法。它比傳統(tǒng)的云紋法靈敏度提高幾十倍乃至百倍，達(dá)到波長量級。它突破了傳統(tǒng)云紋法的理論和技術(shù)。采用高密度（如：600、1200線/毫米）位相型衍射光柵的試件柵，對受力變形的試件柵用單光束、雙光束和多光束的準(zhǔn)直激光的照射下，利用柵線的衍射波前的干涉，可以獲取代表試件表面位移場和應(yīng)變場的高靈敏度，高反差的云紋干涉條紋。

目前國內(nèi)外用于云紋干涉法中的光柵是位相型全息衍射光柵。該光柵的波形為正弦形，其衍射效率低，且仍不具閃耀特性，最大光強(qiáng)集中在零級，其±1衍射級光強(qiáng)仍有相當(dāng)損失，不能充分利用入射光的光強(qiáng)。

針對上述兩種光柵存在的問題，發(fā)明一種用于云紋干涉法中的波形為等腰三角形的位相型閃耀衍射光柵。該光柵的衍射效率高，且具閃耀特性，它既適應(yīng)于單光束，雙光束和多光束的云紋干涉法及錯(cuò)位云紋干涉法，又可實(shí)現(xiàn)條紋倍增。

經(jīng)國際聯(lián)網(wǎng)檢索國外無此專利

現(xiàn)有技術(shù)可參閱：

1.“高靈敏度云紋干涉法-一種簡易的方法”D·泡斯特和W·A拜日柯特美國“實(shí)驗(yàn)力學(xué)”雜志21（3）1981.3

P·100-104

〔D·Post，andW·A·Baracat，“HighsensitivityMoireInterferometry-ASimplifiedApproach”EXP·Mech.21（3）P·100-104（March1981）〕

2.PATDL-129247

3.PATGB-1493261

本發(fā)明的要點(diǎn)是將位相型閃耀光柵用于云紋干涉法。該光柵的溝槽斷面形狀為等腰三角形（如圖1，2所示）。它是由柵體和基體構(gòu)成。若柵體為金屬反射層（1）和膠層（2）組成，基體材料可為金屬或玻璃、塑料、陶瓷等非金屬材料，這種光柵稱為反射式閃耀衍射光柵（圖1）。若柵體為透明膠層（4），基體（3′）為玻璃、透明塑料、石英等透明材料，則此光柵稱為透射式閃耀衍射光柵（圖2）。上述光柵均可為平行柵和正交網(wǎng)格柵，其柵線密度為50～1200線/毫米。該光柵滿足光柵方程式P（sinφ+sinθ）＝mλ，式中P為光柵常數(shù)，或稱柵線節(jié)距;λ為準(zhǔn)直入射光的波長;φ為光束的入射角;θ為第m衍射級光的衍射角。根據(jù)需要選擇合適的光柵節(jié)距P和等腰三角形的斜面傾角β（見圖3）。使對稱入射的相干準(zhǔn)直光在所需要的±m(xù)衍射級進(jìn)行閃耀，在該衍射級上獲得最大光強(qiáng)，且光強(qiáng)比接近于1。

附圖1反射式閃耀衍射光柵示意圖。

附圖2透射式閃耀衍射光柵示意圖。

附圖3閃耀衍射光柵波形參數(shù)及入射光、衍射光示意圖。

以下結(jié)合附圖1、2、3以雙光束云紋干涉法為例對發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本發(fā)明位相型閃耀衍射光柵，其波形斷面為等腰三角形。當(dāng)?shù)妊切蔚男泵鎯A角β＝φ/2＝1/2sin^-1（mλ/P），且±m(xù)衍射級光垂直于光柵表面時(shí)，即±m(xù)衍射級光的衍射角θ＝0，并在該衍射級上進(jìn)行閃耀，發(fā)生干涉，以獲得最大光強(qiáng)，且光強(qiáng)比接近于1。能夠獲得2m倍增的代表構(gòu)件表面變形的高靈敏度、高反差的云紋干涉條紋圖。

采用高密度（即高頻）、低衍射級閃耀光柵。如：密度為600線/毫米和1200線/毫米的光柵，±1級閃耀，在雙光束照射下，其±1衍射級光發(fā)生干涉，所獲得的云紋干涉條紋的靈敏度分別相當(dāng)于1200和2400線/毫米，其入射光的入射角φ分別為22.314°和49.408°，其光柵溝槽斜面傾角β仍分別為11.157°和24.704°。