同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置

本发明涉及的是一种光学测试领域的技术，具体是一种同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置。

背景技术：

1、现有光栅衍射试验台存在难以适应柔性光栅的拉伸需求，难以适应广角度衍射光栅的检测范围，难以快捷且精确地调节光源、光栅和接收设备之间的位置关系，难以精确测量影响光栅衍射性能的几何参数等问题。现有斐索型同步移相干涉测试技术通过扩束和分光产生的平行光，对其经过透射光栅产生的三个级次的衍射条纹进行探测，但现有技术无法测量较大衍射角的非傍轴衍射条纹、无法控制入射角度等光学参量、无法适应柔性光栅的光栅常数调节需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特点在于结构紧凑、体积适中、操作简单、测试结果精确。利用机械装置对光栅进行固定和拉伸，保证了光栅的可调谐性，旋转轴的设计可以同时改变入射激光、接收装置和光栅之间的夹角，同时装置还可改变入射距离、接收距离和朝向等参数，在实现测试样品位置自对中的同时实现高达六个自由度的实验测试，不同位置的调节设计也让装置具有更强的适应性。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，包括：支承装置、用于拉伸柔性光栅样品的拉伸装置、用于同轴改变并测量入射出射角度的旋转装置、用于固定并调整入射激光器的光源装置和用于固定并调整接收屏或相机的位置和朝向的接收装置，其中：旋转装置分别与光源装置和接收装置相连，拉伸装置固定设置于支承装置上，通过调节相对位置达到自对中。

4、所述的拉伸装置包括：样品夹具和拉伸台，其中：样品夹具通过挡块或螺纹固定于拉伸台上，拉伸台设置于支承装置上。

5、所述的支承装置包括：三角支架、垂直转接板和垂直垫块，其中：两个三角支架相对设置，垂直转接板通过螺纹与三角支架固定连接，垂直垫块上的通槽使拉伸台能够以不同高度和水平位置固定于垂直转接板上，从而与光源达到同一高度，同时避免了加工误差带来的不对中。

6、所述的旋转装置包括：转接板、中空旋转台、塞打螺栓、固定架、轴承丝杆机构和弧形标尺，其中：中空旋转台通过转接板固定于光学平台上，塞打螺栓通过螺纹连接至转接板且与中空旋转台同轴设置，两根固定架固定设置于中空旋转台的旋转部分用于约束接收装置相对于柔性光栅的角度和距离的同时提供可靠的固定，轴承丝杆机构的立式轴承座设置于塞打螺栓的光轴部位并通过限位环轴向定位，通过修改限位环的位置可以调节激光器的入射高度，轴承丝杆机构的一对丝杆设置于立式轴承座的安装孔中并与光源装置相连，从而约束光源装置相对于柔性光栅的角度和距离并提供了可靠的固定，弧形标尺固定于光学平台上，用于读取激光入射角度。

7、所述的光源装置包括：激光器、转接块和高度调节螺栓，其中：激光器通过螺栓和手拧螺母与转接块相连，其高度和角度能够通过高度调节螺栓手动调整，转接块被丝杆穿过，并通过双螺母锁紧，可调节光源与样品的距离。

8、所述的接收装置包括：距离调节块以及依次设置于其上的旋转台、旋转支架、燕尾槽直线导轨和光接收设备，其中：距离调节块通过螺栓固定于固定架上并正对待测样品，通过在固定架上的滑动实现光接收设备相对于柔性光栅的距离调节，旋转台用于精确调节光接收设备朝向角，旋转台上通过旋转支架固定燕尾槽直线导轨以水平调节光接收设备。

9、所述的光接收设备为相机或光屏实现，当采用相机时，其通过平移拍摄并合成的方式实现平光屏衍射条纹检测或通过绕中心轴旋转拍摄并合成的方式实现圆弧光屏衍射条纹的检测；当采用光屏时，通过漫反射原理实现对平光屏衍射条纹的直接观察。

10、技术效果

11、本发明通过拉伸装置和旋转装置通过支承装置相对固定于光学平台，光源装置和接收装置分别连接于旋转装置的两端，通过该组件实现了可调谐反射式光栅自对中拉伸调节、光源装置和接收装置绕光栅的位置同轴调节、入射出射参数精确测量的新功能。

12、与现有技术相比，本发明实现了反射式柔性光栅的固定和自对中拉伸；实现了反射式光栅的非傍轴衍射性能测试；具有多自由度参数调节的同时，通过同轴式的设计约束了性能测试中不必要的自由度；测量装置可替换，实现了光屏直接观察和相机精确测量的双重实验需求。

技术特征：

1.一种同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特征在于，包括：支承装置、用于拉伸柔性光栅样品的拉伸装置、用于同轴改变并测量入射出射角度的旋转装置、用于固定并调整入射激光器的光源装置和用于固定并调整接收屏或相机的位置和朝向的接收装置，其中：旋转装置分别与光源装置和接收装置相连，拉伸装置固定设置于支承装置上，通过调节相对位置达到自对中。

2.根据权利要求1所述的同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特征是，所述的拉伸装置包括：样品夹具和拉伸台，其中：样品夹具通过挡块或螺纹固定于拉伸台上，拉伸台设置于支承装置上。

3.根据权利要求1所述的同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特征是，所述的支承装置包括：三角支架、垂直转接板和垂直垫块，其中：两个三角支架相对设置，垂直转接板通过螺纹与三角支架固定连接，垂直垫块上的通槽使拉伸台能够以不同高度和水平位置固定于垂直转接板上，从而与光源达到同一高度，同时避免了加工误差带来的不对中。

4.根据权利要求1所述的同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特征是，所述的旋转装置包括：转接板、中空旋转台、塞打螺栓、固定架、轴承丝杆机构和弧形标尺，其中：中空旋转台通过转接板固定于光学平台上，塞打螺栓通过螺纹连接至转接板且与中空旋转台同轴设置，两根固定架固定设置于中空旋转台的旋转部分用于约束接收装置相对于柔性光栅的角度和距离的同时提供可靠的固定，轴承丝杆机构的立式轴承座设置于塞打螺栓的光轴部位并通过限位环轴向定位，通过修改限位环的位置可以调节激光器的入射高度，轴承丝杆机构的一对丝杆设置于立式轴承座的安装孔中并与光源装置相连，从而约束光源装置相对于柔性光栅的角度和距离并提供了可靠的固定，弧形标尺固定于光学平台上，用于读取激光入射角度。

5.根据权利要求1所述的同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特征是，所述的光源装置包括：激光器、转接块和高度调节螺栓，其中：激光器通过螺栓和手拧螺母与转接块相连，其高度和角度能够通过高度调节螺栓手动调整，转接块被丝杆穿过，并通过双螺母锁紧，可调节光源与样品的距离。

6.根据权利要求1所述的同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特征是，所述的接收装置包括：距离调节块以及依次设置于其上的旋转台、旋转支架、燕尾槽直线导轨和光接收设备，其中：距离调节块通过螺栓固定于固定架上并正对待测样品，通过在固定架上的滑动实现光接收设备相对于柔性光栅的距离调节，旋转台用于精确调节光接收设备朝向角，旋转台上通过旋转支架固定燕尾槽直线导轨以水平调节光接收设备。

7.根据权利要求1所述的同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，其特征是，所述的光接收设备为相机或光屏实现，当采用相机时，其通过平移拍摄并合成的方式实现平光屏衍射条纹检测或通过绕中心轴旋转拍摄并合成的方式实现圆弧光屏衍射条纹的检测；当采用光屏时，通过漫反射原理实现对平光屏衍射条纹的直接观察。

技术总结
一种同轴式自对中可调谐反射光栅衍射性能测试装置，包括：支承装置、用于拉伸柔性光栅样品的拉伸装置、用于同轴改变并测量入射出射角度的旋转装置、用于固定并调整入射激光器的光源装置和用于固定并调整接收屏或相机的位置和朝向的接收装置，其中：旋转装置分别与光源装置和接收装置相连，拉伸装置固定设置于支承装置上，通过调节相对位置达到自对中。本发明结构紧凑、体积适中、操作简单、测试结果精确。利用机械装置对光栅进行固定和拉伸，保证了光栅的可调谐性，旋转轴的设计可以同时改变入射激光、接收装置和光栅之间的夹角，同时装置还可改变入射距离、接收距离和朝向等参数，在实现测试样品位置自对中的同时实现高达六个自由度的实验测试，不同位置的调节设计也让装置具有更强的适应性。

技术研发人员：邓心陆,胡开明,高语凌,辛宜航,董卫文,秦荣谦,尹昊喆
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27