[發(fā)明專利]衍射光學(xué)元件光學(xué)性能的測量裝置及測量方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210189191.1 | 申請日： | 2012-06-08 |
| 公開（公告）號： | CN102735428A | 公開（公告）日： | 2012-10-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 胡中華;朱菁;楊寶喜;肖艷芬;彭雪峰;陳明;曾愛軍;黃惠杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所 |
| 主分類號： | G01M11/02 | 分類號： | G01M11/02 |
| 代理公司： | 上海新天專利代理有限公司 31213 | 代理人： | 張澤純 |
| 地址： | 201800 上海*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 衍射 光學(xué) 元件 性能 測量 裝置 測量方法 | ||
1.一種衍射光學(xué)元件光學(xué)性能的測量裝置，特征在于：該裝置包括照明單元（1）、能量監(jiān)測單元（2）、待測衍射光學(xué)元件固定支架（3）、衍射圖樣測量單元（4）和能量利用率測量單元（5）：
所述的照明單元（1）包括準(zhǔn)分子激光器（101）、擴束鏡（102）和第一光闌（103）；
所述的能量監(jiān)測單元（2）由第一分光鏡（201）和第一激光功率計（202）組成；
所述的衍射圖樣測量單元（4）由第二分光鏡（401）、第一傅里葉變換透鏡（402）、衰減片（403）和CCD圖像傳感器（404）構(gòu)成；
所述的能量利用率測量單元（5）包括平面反射鏡（501）、第二傅里葉變換透鏡（502）、光闌插口（503）和第二激光功率計（504），所述的光闌插口（503）供第二光闌設(shè)置，使光闌位于所述的第二傅里葉變換透鏡的后焦面上；
所述的待測衍射光學(xué)元件固定支架（3）是一個供待測衍射光學(xué)元件（300）設(shè)置固定的支架；
上述元部件的位置關(guān)系如下：
沿所述的準(zhǔn)分子激光器（101）輸出激光的前進方向，依次是所述的擴束鏡（102）、光闌（103）、第一分光鏡（201）、待測衍射光學(xué)元件（300）、第二分光鏡（401）、第一傅里葉變換透鏡（402）、衰減片（403）和CCD圖像傳感器（404），在所述的第一分光鏡（201）的反射光方向是所述的第一激光功率計（202），在所述的第二分光鏡（401）的反射光方向是平面反射鏡（501），在該平面反射鏡（501）的反射光方向依次是所述的第二傅里葉變換透鏡（502）、第二光闌和第二激光功率計（504）；
所述的第二傅里葉變換透鏡（502）與所述的第一傅里葉變換透鏡（402）相同，所述的第一傅里葉變換透鏡（402）的前焦面和第二傅里葉變換透鏡（502）的前焦面與所述的待測衍射光學(xué)元件（300）共平面，所述的CCD圖像傳感器（404）放置在所述的第一傅里葉變換透鏡（402）的后焦面上；所述的光闌插口（503）置于第二傅里葉變換透鏡（502）的后焦面上，所述的第二激光功率計（504）緊靠在所述的第二光闌之后；
所述的第一傅里葉變換透鏡（402）的焦距f由CCD圖像傳感器（404）敏感面的寬度w和待測衍射光學(xué)元件（300）遠場發(fā)射角θ按下式確定：
所述的第一傅里葉變換透鏡的通光孔徑D由待測衍射光學(xué)元件的有效區(qū)域尺寸L×L及待測衍射光學(xué)元件遠場發(fā)射角θ由下式確定：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衍射光學(xué)元件光學(xué)性能的測量裝置，其特征在于所述的光闌（103）直接固定在所述的擴束鏡（102）的鏡筒上。
3.利用權(quán)利要求1所述的測量裝置對衍射光學(xué)元件的光學(xué)性能的測量方法，其特征在于該方法包括下列步驟：
①把待測衍射光學(xué)元件（300）固定在所述的衍射光學(xué)元件的固定支架（3）上；
②啟動所述的準(zhǔn)分子激光器（101），所述的CCD圖像傳感器（404）進行圖像采集，對圖像進行分析就可以得到衍射圖樣的強度分布，經(jīng)測量或計算出零級衍射區(qū)域的尺寸和衍射圖樣區(qū)域的尺寸；
③測量零級衍射效率：
根據(jù)零級衍射區(qū)域的尺寸選擇第二光闌的通光孔徑的大小使得零級衍射光斑恰好完全通過該光闌的通光孔，插入所述的光闌插口（503）并置于第二傅里葉變換透鏡（502）的后焦面上，此時讀出所述的第一激光功率計的示數(shù)Pin和所述的第二激光功率計的示數(shù)P0out，則零級衍射效率為：
式中，T為第二傅里葉變換透鏡的透過率,R為光線45°入射時平面反射鏡（501）的反射率，多次測量取其平均值作為零級衍射效率的最終測量結(jié)果；
④測量衍射光斑的能量利用率和高階衍射效率：
根據(jù)衍射圖樣區(qū)域的尺寸選擇第二光闌的通光孔徑的大小使所述的衍射圖樣和零級衍射光斑恰好完全通過該光闌的通光孔，插入所述的光闌插口（503）并置于第二傅里葉變換透鏡（502）的后焦面上，使零級衍射光斑和衍射圖樣恰好完全通過第二光闌的通光孔，讀取所述的第一激光功率計的示數(shù)Pin和所述的第二激光功率計的示數(shù)P1out，則零級衍射光斑和待測的衍射圖樣的總衍射效率η1為：
多次測量取其平均值則待測衍射光學(xué)元件的能量利用率為：和高階衍射效率為：
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