[發明專利]非共光路環路徑向剪切偏振相移干涉儀

有效

• 申請號: 201510072919.6
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104819780B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 李大海;章辰;王琴;劉春玲
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.非共光路環路徑向剪切偏振相移干涉儀，其特征在于由偏振調制系統、環路徑向剪切系統、N步相移系統和成像系統四個部分組成：偏振調制系統由起偏器(P)和1/2波片(HW)組成或由第一起偏器(P₁)和第二起偏器(P₂)組成；環路徑向剪切系統由分束棱鏡(BS)、第一透鏡(L₁)和第二透鏡(L₂)、第一反射鏡(M₁)和第二反射鏡(M₂)組成；N步相移系統由1/4波片(QW)和檢偏器(A)組成；成像系統由光電耦合器件CCD和計算機組成；光束經過被測元件后產生的被測波前進入非共光路環路徑向剪切偏振相移干涉儀中，在環路徑向剪切系統中被分束棱鏡(BS)分成兩束傳播方向不同的擴大光束和縮小光束，其中透射光束經第一透鏡(L₁)、第一反射鏡(M₁)和第二反射鏡(M₂)、第二透鏡(L₂)后再次經分束棱鏡(BS)全部透射，反射光束經第二透鏡(L₂)、第二反射鏡(M₂)和第一反射鏡(M₁)、第一透鏡(L₁)后再次經分束棱鏡(BS)全部反射，透射光束和反射光束在第一透鏡(L₁)和第二透鏡(L₂)之間匯聚的焦點在垂直光軸方向不重合，形成非共光路結構；在偏振調制系統中，將起偏器(P)放置在分束棱鏡(BS)之前，使被測光束成為線偏振光，1/2波片(HW)放置在透射或反射光束的焦點位置，使透射光束和反射光束成為相互正交的線偏振光；或者在偏振調制系統中，將第一起偏器(P₁)和第二起偏器(P₂)分別放置在透射光束和反射光束的焦點位置，使透射光束和反射光束成為相互正交的線偏振光；兩束正交線偏振光進入N步相移系統后經過1/4波片(QW)成為兩束圓偏振光，其旋向分別為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光，再經過檢偏器(A)后產生干涉現象；形成的干涉條紋進入成像系統，通過光電耦合器件CCD和計算機采集干涉條紋圖，采用相移算法對干涉圖進行分析計算，通過相位展開得到剪切波前的相位分布，最后通過Zernike多項式擬合或迭代算法重構被測波前。

2.根據權利要求1所述的非共光路環路徑向剪切偏振相移干涉儀，其特征在于第一透鏡(L₁)和第二透鏡(L₂)由兩個正透鏡或一個正透鏡和一個負透鏡組成，兩者焦距分別為f₁和f₂，且f₁≠f₂，且兩透鏡焦點在垂直光軸方向分離。

3.根據權利要求1所述的非共光路環路徑向剪切偏振相移干涉儀，其特征在于起偏器(P)放置在分束棱鏡(BS)之前，1/2波片(HW)放置在透射或反射光束的焦點位置，1/2波片(HW)快軸與起偏器(P)快軸的夾角為45°，1/4波片(QW)快軸與1/2波片(HW)快軸的夾角為45°。

4.根據權利要求1所述的非共光路環路徑向剪切偏振相移干涉儀，其特征在于第一起偏器(P₁)和第二起偏器(P₂)分別放置在透射光束和反射光束的焦點位置，兩者快軸的夾角為90°，1/4波片(QW)快軸與第一起偏器(P₁)快軸的夾角為45°。

5.根據權利要求1所述的非共光路環路徑向剪切偏振相移干涉儀，其特征在于使用迭代算法從恢復的剪切波前中分離縮小波前和擴大波前，剪切波前與縮小波前和擴大波前之間的關系為：

其中表示剪切波前，表示縮小波前，表示擴大波前；

對(1)式兩邊的徑向變量進行s²倍的插值，其中s為剪切比，并重復進行n次得到以下表達式：

……………………

將(1)式與上述表達式疊加可得：

當n足夠大時，(2)式中右邊第二項為平面波，忽略不計，因此(2)式改寫為：

由(3)式得到分離后的縮小波前，由于縮小波前包含了被測波前的所有信息，兩者之間為剪切系數的關系，因此將縮小波前看作被測波前進行分析。