[發(fā)明專利]分束光柵子光束陣列的位相和光強(qiáng)測(cè)量裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210444533.X
• 申請(qǐng)日: 2012-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102944193A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李兵;職亞楠;周煜;戴恩文;孫建鋒;侯培培;劉立人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01B11/26
• 分類號(hào): G01B11/26;G01J1/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及位相和光強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)，特別是一種分束光柵子光束陣列的位相和光強(qiáng)測(cè)量裝置和方法，它能測(cè)量出分束光柵子光束陣列各衍射級(jí)次之間的位相關(guān)系，同時(shí)也可以得到各衍射級(jí)次的光強(qiáng)分布。

背景技術(shù)

在光纖通信、光計(jì)算、圖像處理和光盤存儲(chǔ)等眾多技術(shù)領(lǐng)域中，經(jīng)常要求將單一光信號(hào)的輸入轉(zhuǎn)變成多信號(hào)的輸出，光學(xué)分束器件可以實(shí)現(xiàn)上述要求。實(shí)現(xiàn)光學(xué)分束器的方法很多，基于夫瑯和費(fèi)衍射原理設(shè)計(jì)的分束光柵（參見(jiàn)H.Dammann,K.High-efficiency?in-line?multiple?imaging?by?means?of?multiple?phaseholograms[J].Opt.Commun.，1971，3(5)：312-315和L.A.Romero,and?F.M.Dickey，Theory?of?optimal?beam?splitting?by?phase?gratings.I.One-dimensional?gratings,J.Opt.Soc.Am.A?24,2280-2295(2007).）因效率高，光束分布均勻性不受入射光強(qiáng)分布影響等優(yōu)點(diǎn)成為目前最有效的分束器件之一。

傳統(tǒng)的分束光柵，可將入射光場(chǎng)分成等光強(qiáng)或具有特定光強(qiáng)分布的子光束陣列（參見(jiàn)S.X.Li,G.Yu,C.Y.Zheng,and?Q.F.Tan,Quasi-Dammann?grating?withproportional?intensity?array?spots,Opt.Lett.33,2023-2025(2008)），對(duì)于分束效果的討論僅限于子光束陣列的光強(qiáng)（光強(qiáng)均勻性或與所需特定光強(qiáng)分布的一致性），而對(duì)于子光束陣列的位相值沒(méi)有討論。技術(shù)的發(fā)展對(duì)于分束光柵子光束陣列的位相值也提出了要求，例如基于衍射光柵的相干合束中（參見(jiàn)閆愛(ài)民,劉立人,戴恩文,孫建鋒.相干陣列激光逆達(dá)曼光柵合束孔徑裝填裝置[Z].CN101592783,2009.），相位補(bǔ)償板的加工是基于分束光柵子光束位相陣列之間的位相關(guān)系（參見(jiàn)A.Yan,L.Liu,E.Dai?etal..Simultaneous?beam?combination?and?aperture?filling?of?coherent?laser?arrays?byconjugate?Dammann?gratings[J].Opt.Lett.，2010，35(8)：1251-1253和D.Pab?uf,F.Emaury，S.de?Rossi,R.Mercier,G.Lucas-Leclin,and?P.Georges,Coherent?beamsuperposition?of?ten?diode?lasers?with?a?Dammann?grating,Opt.Lett.35,1515-1517(2010)）。目前需要對(duì)分束光柵子光束陣列進(jìn)行位相和光強(qiáng)分布的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種分束光柵子光束陣列的位相和光強(qiáng)的測(cè)量裝置和方法，該裝置可對(duì)分束光柵子光束陣列的位相和光強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量，可以對(duì)分束光柵從位相和光強(qiáng)兩方面同時(shí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種分束光柵子光束陣列的位相和光強(qiáng)的測(cè)量裝置，其特點(diǎn)在于其構(gòu)成包括：激光器發(fā)出的入射激光經(jīng)第一分束鏡分成透射光和反射光：所述的透射光經(jīng)第一準(zhǔn)直擴(kuò)束器進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束成平面波后，垂直照射位于傅里葉透鏡前焦面的待測(cè)的分束光柵，經(jīng)第一反射鏡反射后，再經(jīng)第二分光鏡反射，最后進(jìn)入CCD相機(jī)，所述的CCD相機(jī)位于所述的傅里葉透鏡的后焦面，該CCD相機(jī)與計(jì)算機(jī)連接；所述的反射光經(jīng)第二反射鏡反射后，先通過(guò)光開(kāi)關(guān)，然后通過(guò)光學(xué)相位延遲器，然后通過(guò)第二準(zhǔn)直擴(kuò)束器后成為平面參考光，透射過(guò)第二分光鏡垂直入射所述的CCD相機(jī)。

利用上述分束光柵子光束陣列位相和光強(qiáng)的測(cè)量裝置進(jìn)行位相和光強(qiáng)的測(cè)量方法，其特點(diǎn)在于該方法包括下列步驟：

①將待測(cè)分束光柵置于所述的傅里葉透鏡前焦面；

②打開(kāi)光開(kāi)關(guān)，兩路光在所述的CCD相機(jī)接收面干涉，調(diào)整所述的光學(xué)相位延遲器移動(dòng)相位其中i=1、2、3、4，CCD相機(jī)采集四次干涉圖像數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中分別保存為I₁、I₂、I₃、I₄；

③計(jì)算機(jī)根據(jù)下列公式計(jì)算出相應(yīng)的分束光柵子光束陣列的位相

④當(dāng)測(cè)量分束光柵子光束陣列光強(qiáng)時(shí)，關(guān)閉光開(kāi)關(guān)，所述的CCD相機(jī)采集的光強(qiáng)數(shù)據(jù)即為待測(cè)分束光柵子光束陣列的光強(qiáng)的分布。

本發(fā)明的技術(shù)效果：