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[發(fā)明專利]一種基于相干衍射成像的激光復(fù)振幅測量方法及系統(tǒng)有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201811017867.2 申請日: 2018-09-03
公開(公告)號: CN108760056B 公開(公告)日: 2019-10-11
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 景文博;崔循;董猛;錢思羽;趙海麗;劉鵬;王彩霞;王曉曼 申請(專利權(quán))人: 長春理工大學(xué)
主分類號: G01J9/00 分類號: G01J9/00
代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569 代理人: 程華
地址: 130000 吉林省長春市衛(wèi)星路70*** 國省代碼: 吉林;22
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 光斑圖像 復(fù)振幅 電動(dòng)位移臺(tái) 激光 測量方法及系統(tǒng) 光學(xué)測量系統(tǒng) 相干衍射成像 相機(jī) 相機(jī)移動(dòng) 測量 采集 光斑大小變化 采樣分辨率 目標(biāo)函數(shù) 激光器 衰減片 衰減
【說明書】:

發(fā)明公開了一種基于相干衍射成像的激光復(fù)振幅測量方法及系統(tǒng)。所述測量方法包括:建立光學(xué)測量系統(tǒng),光學(xué)測量系統(tǒng)包括:激光器、光學(xué)衰減組、衰減片、相機(jī)、電動(dòng)位移臺(tái);電動(dòng)位移臺(tái)控制相機(jī)移動(dòng)到z1位置,通過相機(jī)采集z1位置的D1面光斑圖像,獲得第一光斑圖像;電動(dòng)位移臺(tái)控制相機(jī)移動(dòng)到能夠明顯看出光斑大小變化的z2位置,通過相機(jī)采集所述z2位置的D2面光斑圖像,獲得第二光斑圖像;計(jì)算激光的實(shí)際波前傾斜;根據(jù)實(shí)際波前傾斜、所述目標(biāo)函數(shù)和第二光斑圖像計(jì)算第一光斑圖像的復(fù)振幅。本發(fā)明采用的測量方法采樣分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大,并且能夠?qū)す鈴?fù)振幅進(jìn)行精確的測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光復(fù)振幅測量領(lǐng)域,特別是涉及一種基于相干衍射成像的激光復(fù)振幅測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

通過激光強(qiáng)度信息重構(gòu)激光的位相,從而實(shí)現(xiàn)激光復(fù)振幅的測量。現(xiàn)有技術(shù)中的關(guān)于激光復(fù)振幅的測量方法:夏克-哈特曼波前傳感器雖然可以對激光光束進(jìn)行單次采樣來測量激光復(fù)振幅,但是,動(dòng)態(tài)范圍小、靈敏度低,重構(gòu)出來的位相以透鏡的個(gè)數(shù)為分辨率,采樣分辨率低;傳統(tǒng)的干涉檢測法從干涉條紋信息里計(jì)算出位相分布,但由于需要物光和參考光進(jìn)行疊加,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且要求參考光具有較高的時(shí)間相干性和空間相干性,對干涉條紋的分辨率以及實(shí)驗(yàn)儀器的清潔程度要求高,使得干涉法的應(yīng)用存在許多缺陷;經(jīng)典位相恢復(fù)GS算法雖然可以由兩個(gè)或多個(gè)強(qiáng)度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代計(jì)算恢復(fù)位相,但是GS算法中的約束條件將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)和算法計(jì)算有機(jī)結(jié)合在一起會(huì)為算法引入誤差,誤差的存在會(huì)導(dǎo)致重構(gòu)位相失敗,并且GS算法的收斂速度隨著迭代次數(shù)的增加而大幅減小,甚至?xí)霈F(xiàn)停滯不前的現(xiàn)象,導(dǎo)致激光的復(fù)振幅的測量精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高激光復(fù)振幅測量精度的基于相干衍射成像的激光復(fù)振幅測量方法及系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了如下方案:

一種基于相干衍射成像的激光復(fù)振幅測量方法,所述測量方法包括:

光學(xué)測量系統(tǒng)包括:激光器、光學(xué)衰減組、衰減片、相機(jī)、電動(dòng)位移臺(tái);

所述電動(dòng)位移臺(tái)控制所述相機(jī)移動(dòng)到z1位置,通過所述相機(jī)采集所述z1位置的D1面光斑圖像,獲得第一光斑圖像;

所述電動(dòng)位移臺(tái)控制所述相機(jī)移動(dòng)到能夠明顯看出光斑大小變化的z2位置,通過所述相機(jī)采集所述z2位置的D2面光斑圖像,獲得第二光斑圖像;

通過計(jì)算機(jī)分別對第一光斑圖像和第二光斑圖像進(jìn)行計(jì)算獲得第一光斑圖像和第二光斑圖像的強(qiáng)度矩陣I1,I2

構(gòu)造所述第一光斑圖像復(fù)振幅的目標(biāo)函數(shù);

計(jì)算激光的實(shí)際波前傾斜;

根據(jù)所述實(shí)際波前傾斜、所述目標(biāo)函數(shù)和所述第二光斑圖像計(jì)算所述第一光斑圖像的復(fù)振幅。

可選的,所述構(gòu)造所述第一光斑圖像復(fù)振幅的目標(biāo)函數(shù)具體包括:

激光光束沿光軸z方向傳播,傳播至z1位置獲得D1面光斑圖像;

所述D1面光斑圖像通過角譜傳播正向傳播Δz的距離擬合出D2面光斑圖像;

所述D2面光斑圖像進(jìn)行振幅替換后,反向傳播Δz的距離擬合出所述D1面光斑圖像;

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1、專利原文基于中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

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