[發(fā)明專利]DOE衍射角的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910097737.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN109883655B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何兵;劉美忠;柏剛;楊依楓;鄒星星;尤陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種DOE衍射角測(cè)量裝置，包括單頻激光器模塊、供待測(cè)DOE放置的角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)、傅里葉透鏡和光斑顯示模塊；該光斑顯示模塊由圖像探測(cè)器和與該圖像探測(cè)器相連的數(shù)據(jù)處理設(shè)備組成。本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)使待測(cè)衍射光束光斑在旋轉(zhuǎn)后重新回到原位，可實(shí)現(xiàn)DOE各衍射光束衍射角測(cè)量，用于彌補(bǔ)現(xiàn)存DOE衍射角直接測(cè)量方法的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量系統(tǒng)位置精度要求高、數(shù)據(jù)處理繁雜等不足，解決分光型DOE衍射角直接測(cè)量讀取問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息光學(xué)和精密光學(xué)測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，特別是一種分光型DOE(Diffractive Optical Element)衍射光學(xué)元件的衍射角的測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

背景技術(shù)

自二元光學(xué)提出以來，越來越多的衍射光學(xué)元件(Diffractive OpticalElement)問世，此類衍射光學(xué)元件替代傳統(tǒng)光學(xué)元件對(duì)光波波前進(jìn)行修飾，以達(dá)到預(yù)期效果。分光型DOE是應(yīng)用最廣泛的衍射光學(xué)元件之一，此類元件可將一束單色光以特定衍射角均勻分成多個(gè)子光束，具有極高的衍射效率，在光纖通信、光計(jì)算、圖像處理和光盤存儲(chǔ)等眾多技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

衍射角是分光型DOE十分重要的參數(shù)，在應(yīng)用前需要標(biāo)定各子光束衍射角，目前已有的測(cè)量方法需要將DOE準(zhǔn)確放置在傅里葉透鏡前焦面，探測(cè)面準(zhǔn)確固定在后焦面，并且需要后期繁雜的數(shù)據(jù)處理工作，測(cè)量誤差在數(shù)據(jù)處理過程中多次迭代放大，增大了最終測(cè)量結(jié)果誤差。因此研發(fā)一種光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、元件可放置范圍大、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確的DOE衍射角測(cè)量裝置及其測(cè)量方法成為目前研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種DOE衍射角測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，該裝置用于改善現(xiàn)存衍射角測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)量系統(tǒng)位置精度要求高、數(shù)據(jù)處理繁雜等不足，解決分光型DOE衍射角直接測(cè)量讀取問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種DOE衍射角測(cè)量裝置，其特點(diǎn)在于，包括單頻激光器模塊、供待測(cè)DOE放置的角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)、傅里葉透鏡和光斑顯示模塊；該光斑顯示模塊由圖像探測(cè)器和與該圖像探測(cè)器相連的數(shù)據(jù)處理設(shè)備組成；

沿所述的單頻激光器模塊的輸出光方向依次放置有角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)、傅里葉透鏡和圖像探測(cè)器，所述的單頻激光器模塊、待測(cè)DOE、傅里葉透鏡、圖像探測(cè)器共光軸，所述的傅里葉透鏡放置在距離待測(cè)DOE后方，且保證衍射光束滿足傅里葉透鏡近軸條件，所述的圖像探測(cè)器放置在傅里葉透鏡后方，且能將待測(cè)光斑囊括在視野內(nèi)位置。

所述的單頻激光器模塊由具有單頻特性的單頻激光器和準(zhǔn)直器件組成。

待測(cè)DOE固定夾持在角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)中心。

所述的待測(cè)DOE為衍射角小，衍射子光束在傅里葉面的光斑間距為定值Δ，并固定在所述的角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，與該角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的待測(cè)DOE的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ，衍射子光束在傅里葉面的光斑整體平移為sinθ·f，其中f為傅里葉透鏡焦距，當(dāng)滿足sinθ·f＝k·Δ，k＝0,±1,±2...，則第k級(jí)衍射光束回到原位，其中，轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ滿足關(guān)系sinθ≈tanθ。

所述的待測(cè)DOE的傅里葉面始終保持與待測(cè)DOE表面法線垂直，且距離始終保持為f。

所述的數(shù)據(jù)處理設(shè)備能顯示和標(biāo)記光斑位置。

一種DOE衍射角測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1)將待測(cè)DOE固定在角度旋轉(zhuǎn)臺(tái)中心，使待測(cè)DOE表面法線與測(cè)量裝置光軸保持平行，調(diào)整圖像探測(cè)器，使待測(cè)光斑顯示在圖像探測(cè)器視野中央，在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上標(biāo)記待測(cè)光束光斑位置；