[實(shí)用新型]一種光學(xué)元件中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)集生成裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201822043624.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN209140574U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晶;黃瀟;白劍;趙磊;周驤東;侯晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B13/00
• 分類號(hào): B24B13/00;B24B49/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本實(shí)用新型公開了一種光學(xué)元件中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)集生成裝置，通過處于偏振光路中的純相位空間光調(diào)制器生成不同空間頻率與PV值的中頻誤差相位分布，來對(duì)入射光場(chǎng)進(jìn)行相位調(diào)制，實(shí)現(xiàn)中頻誤差的衍射成像，并由采樣相機(jī)完成衍射光斑數(shù)據(jù)的快速采集。本裝置能夠解決中頻誤差光學(xué)元件樣品加工困難、無法大量制作、衍射光斑采集過程中需要不斷更換樣品和進(jìn)行位置調(diào)節(jié)的問題，實(shí)現(xiàn)不同空間頻率與PV值的中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)集的快速生成，從而為中頻誤差的衍射分析、檢測(cè)等后續(xù)研究提供大量的有效數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域的一種衍射光斑數(shù)據(jù)集生成裝置，具體是一種光學(xué)元件中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)集生成裝置。

背景技術(shù)

大相對(duì)口徑波前檢測(cè)以及中頻誤差檢測(cè)一直是光學(xué)檢測(cè)中的難題，也是目前慣性約束核聚變中激光光束質(zhì)量檢測(cè)及大口徑面形中頻誤差檢測(cè)所亟待解決的問題。

中頻誤差一般產(chǎn)生于在高精度光學(xué)元件的精密加工和拋光過程之中。當(dāng)加工刀具按設(shè)定的步長(zhǎng)和方式進(jìn)行機(jī)械移動(dòng)時(shí)，就會(huì)在待加工元件的表面形成一種周期性結(jié)構(gòu)。研究表明，中頻誤差的存在會(huì)導(dǎo)致光學(xué)元件的遠(yuǎn)場(chǎng)焦斑彌散，從而引起成像質(zhì)量下降和光束能量耗散，尤其是在高功率激光系統(tǒng)中，大口徑光學(xué)元件的中頻誤差將對(duì)激光能量的利用產(chǎn)生嚴(yán)重危害。因此，如何對(duì)中頻誤差進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，是光學(xué)檢測(cè)面臨的重要問題。

現(xiàn)階段對(duì)中頻誤差的研究包括衍射分析和檢測(cè)算法兩方面，二者均需要采集帶有理想中頻誤差的元件在物、像平面處一系列不同強(qiáng)度的光場(chǎng)強(qiáng)度分布圖樣。目前，通常是利用成像相機(jī)在待檢元件所在光學(xué)系統(tǒng)的物、像平面附件實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度圖樣的采集。然而，帶有理想中頻誤差的光學(xué)元件加工存在一定的困難，無法大量制作，且要想獲得不同空間頻率和PV值的中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)需要在采集過程中不斷更換樣品，每次更換樣品后都需要重新進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，這為中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)的快速獲取帶來了障礙。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光學(xué)元件中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)集生成裝置，解決帶有理想中頻誤差的樣品加工制作困難和在實(shí)驗(yàn)中樣品更換后需要反復(fù)調(diào)節(jié)位置的問題，實(shí)現(xiàn)中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)的快速獲取，從而為后續(xù)的衍射光學(xué)分析與檢測(cè)提供大量有效數(shù)據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種光學(xué)元件中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)集生成裝置，包括激光器、空間濾波器、擴(kuò)束鏡、線偏振器、檢偏器、分束鏡、空間光調(diào)制器、望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)和成像相機(jī)；所述激光器、空間濾波器、擴(kuò)束鏡、線偏振器、分束鏡沿光路方向依次水平布置，構(gòu)成入射光路；所述空間光調(diào)制器、分束鏡、檢偏器、望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)、成像相機(jī)沿光路方向依次水平布置，構(gòu)成反射光路；所述線偏振器、檢偏器的偏振方向與空間光調(diào)制器液晶單元的長(zhǎng)軸方向一致；所述空間光調(diào)制器的輸入為不同中頻誤差相位分布灰度圖；所述成像相機(jī)用于接收不同中頻誤差的衍射光強(qiáng)分布圖。

進(jìn)一步地，利用本裝置實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件中頻誤差衍射光斑數(shù)據(jù)采集的流程如下：首先，控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成代表中頻誤差相位分布的灰度圖像輸入空間光調(diào)制器中，該圖像各像素的灰度值與空間光調(diào)制器標(biāo)定曲線上對(duì)應(yīng)的相位大小一致；其次，激光器發(fā)出的激光通過入射光路照射到空間光調(diào)制器上，經(jīng)空間光調(diào)制器調(diào)制后通過反射光路，并被位于望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)焦平面位置的成像相機(jī)接收；每次切換空間光調(diào)制器的輸入圖像后，都控制成像相機(jī)自動(dòng)進(jìn)行衍射光斑數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，這樣，就形成了一組中頻誤差相位分布和衍射光斑數(shù)據(jù)對(duì)；利用本裝置進(jìn)行自動(dòng)輸入圖像和采集，可以快速獲得大量的中頻誤差衍射數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述成像相機(jī)采用CMOS相機(jī)或CCD相機(jī)。

進(jìn)一步地，所述激光器采用波長(zhǎng)632.8nm的氦氖激光器。

進(jìn)一步地，所述空間濾波器由數(shù)值孔徑NA＝0.8的顯微鏡系統(tǒng)和有效通光口徑為5μm的針孔濾波器組成。

進(jìn)一步地，所述擴(kuò)束鏡的焦距f＝150mm。