[發明專利]一種基于相干衍射成像的激光復振幅測量方法及系統

有效

• 申請號: 201811017867.2
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN108760056B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）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）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開了一種基于相干衍射成像的激光復振幅測量方法及系統。所述測量方法包括：建立光學測量系統，光學測量系統包括：激光器、光學衰減組、衰減片、相機、電動位移臺；電動位移臺控制相機移動到z₁位置，通過相機采集z₁位置的D₁面光斑圖像，獲得第一光斑圖像；電動位移臺控制相機移動到能夠明顯看出光斑大小變化的z₂位置，通過相機采集所述z₂位置的D₂面光斑圖像，獲得第二光斑圖像；計算激光的實際波前傾斜；根據實際波前傾斜、所述目標函數和第二光斑圖像計算第一光斑圖像的復振幅。本發明采用的測量方法采樣分辨率高、動態范圍大，并且能夠對激光復振幅進行精確的測量。

技術領域

本發明涉及激光復振幅測量領域，特別是涉及一種基于相干衍射成像的激光復振幅測量方法及系統。

背景技術

通過激光強度信息重構激光的位相，從而實現激光復振幅的測量。現有技術中的關于激光復振幅的測量方法：夏克-哈特曼波前傳感器雖然可以對激光光束進行單次采樣來測量激光復振幅，但是，動態范圍小、靈敏度低，重構出來的位相以透鏡的個數為分辨率，采樣分辨率低；傳統的干涉檢測法從干涉條紋信息里計算出位相分布，但由于需要物光和參考光進行疊加，系統結構復雜，且要求參考光具有較高的時間相干性和空間相干性，對干涉條紋的分辨率以及實驗儀器的清潔程度要求高，使得干涉法的應用存在許多缺陷；經典位相恢復GS算法雖然可以由兩個或多個強度測量數據進行迭代計算恢復位相，但是GS算法中的約束條件將實際光學系統和算法計算有機結合在一起會為算法引入誤差，誤差的存在會導致重構位相失敗，并且GS算法的收斂速度隨著迭代次數的增加而大幅減小，甚至會出現停滯不前的現象，導致激光的復振幅的測量精度低。

發明內容

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

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于相干衍射成像的激光復振幅測量方法，所述測量方法包括：

光學測量系統包括：激光器、光學衰減組、衰減片、相機、電動位移臺；

所述電動位移臺控制所述相機移動到z₁位置，通過所述相機采集所述z₁位置的D₁面光斑圖像，獲得第一光斑圖像；

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

通過計算機分別對第一光斑圖像和第二光斑圖像進行計算獲得第一光斑圖像和第二光斑圖像的強度矩陣I₁，I₂；

構造所述第一光斑圖像復振幅的目標函數；

計算激光的實際波前傾斜；

根據所述實際波前傾斜、所述目標函數和所述第二光斑圖像計算所述第一光斑圖像的復振幅。

可選的，所述構造所述第一光斑圖像復振幅的目標函數具體包括：

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；