[發(fā)明專利]非共光路環(huán)路徑向剪切偏振相移干涉儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510072919.6
• 申請(qǐng)日: 2015-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104819780B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李大海;章辰;王琴;劉春玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J9/02
• 分類號(hào): G01J9/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種非共光路環(huán)路徑向剪切偏振相移干涉儀，由偏振調(diào)制系統(tǒng)、環(huán)路徑向剪切系統(tǒng)、N步相移系統(tǒng)和成像系統(tǒng)組成；被測(cè)波前進(jìn)入偏振調(diào)制系統(tǒng)后變?yōu)榫€偏振光，經(jīng)過(guò)環(huán)路徑向剪切系統(tǒng)被分成兩束擴(kuò)大和縮小的正交線偏振光，再經(jīng)過(guò)N步相移系統(tǒng)成為旋向相反的兩束圓偏振光，通過(guò)檢偏器產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，由成像系統(tǒng)采集N幅干涉條紋圖，采用相應(yīng)的相移算法重構(gòu)剪切波前的相位分布，再用迭代法或Zernike多項(xiàng)式擬合將被測(cè)波前從剪切波前中分離。本發(fā)明無(wú)需專門(mén)的參考鏡，采用非共光路結(jié)構(gòu)減小了裝調(diào)的難度，使測(cè)量更加簡(jiǎn)單方便；采用N步相移技術(shù)復(fù)原波前，提高了相位提取的數(shù)據(jù)處理速度和算法精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于環(huán)路徑向剪切干涉術(shù)(CRSI,Cyclic Radial ShearingInterferometry)和偏振相移技術(shù)進(jìn)行光束或光學(xué)元件產(chǎn)生的波前檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種非共光路環(huán)路徑向剪切偏振相移干涉儀。

背景技術(shù)

基于干涉原理測(cè)量波前相位的波前傳感器，由于其空間分辨率高、測(cè)量精度高而受廣泛關(guān)注。典型的干涉型波前傳感器有哈特曼傳感器、剪切干涉儀、點(diǎn)衍射干涉儀等。

哈特曼傳感器是采用微透鏡陣列對(duì)入射光束進(jìn)行斜率測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量出的波前相位梯度數(shù)據(jù)來(lái)重建波前。哈特曼傳感器將每個(gè)微透鏡看作一個(gè)子孔徑，因此微透鏡陣列的大小決定了傳感器的空間采樣率。為了提高測(cè)量精度，需要增加子孔徑的數(shù)目，從而提高了對(duì)光電探測(cè)器件的分辨率要求。

點(diǎn)衍射干涉儀作為一種可直接復(fù)原波前相位的波前傳感器，在自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于其光路中采用了針孔濾波器，降低了系統(tǒng)的光能利用率，從而使獲得的干涉條紋對(duì)比度不高，使它的波前檢測(cè)范圍和精度受到了一定的影響。

剪切干涉儀在應(yīng)用中分為橫向剪切干涉儀和徑向剪切干涉儀。其中，橫向剪切干涉儀在測(cè)量波前時(shí)需要獲取不同剪切量的多幀剪切干涉圖，因此，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)很敏感，對(duì)波前復(fù)原算法要求高。徑向剪切干涉儀通過(guò)對(duì)被測(cè)光束進(jìn)行擴(kuò)大與縮小，使兩光束產(chǎn)生徑向剪切干涉從而求解出被測(cè)波前相位，在原理上不存在橫向剪切干涉遇到的困難。

1964年，Murty提出的環(huán)路徑向剪切干涉系統(tǒng)(Appl.Opt.1964,3(7):853-857)采用共光路結(jié)構(gòu)、無(wú)需專門(mén)參考光路，使其能得到穩(wěn)定的干涉條紋，對(duì)環(huán)境要求低、測(cè)量精度高，從而得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)該系統(tǒng)獲取干涉條紋后復(fù)原波前的常用方法是在剪切光束中引入載波干涉條紋，通過(guò)傅里葉變換法進(jìn)行求解。由于傅里葉變換法的邊界效應(yīng)，限制了波前復(fù)原的測(cè)量精度和測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍。

在專利“基于四步空間相移的共光路徑向剪切干涉儀”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010034142.3)和專利“一種基于四步移相原理的小型化徑向剪切干涉儀”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01210524041.1)中，采用的四步相移結(jié)構(gòu)將剪切波前的相位提取與四步相移算法結(jié)合，簡(jiǎn)化了相位提取算法，提高了算法效率。但是，由于該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的四幅干涉圖的四組光路經(jīng)過(guò)的是光學(xué)元件的不同部位，將會(huì)造成分光不均勻、相移不準(zhǔn)確等問(wèn)題，從而影響其測(cè)量精度。此外，專利“基于四步空間相移的共光路徑向剪切干涉儀”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010034142.3)中的四步空間相移結(jié)構(gòu)復(fù)雜、器件繁多，增加了測(cè)量的誤差源。專利“共光路徑向剪切液晶移相干涉波前傳感器”(專利申請(qǐng)?zhí)枺?0121076291.0)中的共光路結(jié)構(gòu)對(duì)光學(xué)元件的裝調(diào)精準(zhǔn)度要求高，尤其是要求兩透鏡共光軸共焦點(diǎn)，在實(shí)際操作中不易實(shí)現(xiàn)。

非共光路環(huán)路徑向剪切偏振相移干涉儀在以上背景技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用環(huán)路徑向剪切技術(shù)，避免了由針孔濾波器導(dǎo)致的光能利用率低和干涉條紋對(duì)比度低的問(wèn)題。非共光路的特點(diǎn)降低了系統(tǒng)的裝調(diào)難度，使用更方便。通過(guò)旋轉(zhuǎn)檢偏器可以實(shí)現(xiàn)N步相移。將相移與干涉相結(jié)合的同時(shí)，使被測(cè)波前的提取和重建更簡(jiǎn)單、快速和準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容