[發明專利]一種基于多步相位調制的光場復振幅測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202010113732.7
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111220283B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 陳曉義;段亞軒;李紅光;王璞;李銘;達爭尚
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

1.一種基于多步相位調制的光場復振幅測量裝置，其特征在于：包括調制系統、探測器(6)及數據處理單元；

所述調制系統用于加載n個調制相位，對待測光場進行調制，獲得待測光場的n個衍射光強，n為大于等于4的整數；所述n個調制相位與待測光場不同頻段的相位相適配；

所述探測器(6)用于接收調制后的n個衍射光強；

所述數據處理單元包括存儲器和處理器，存儲器上存儲有用于處理n個調制相位和n個衍射光強的計算機程序，設n個調制相位構成調制相位集合φ(x_m,y_m)，φ(x_m,y_m)＝[φ₁(x_m,y_m),φ₂(x_m,y_m)…,φ_t(x_m,y_m),…φ_n(x_m,y_m)]；設n個衍射光強構成衍射光強集合I(x_d,y_d)，I(x_d,y_d)＝[I₁(x_d,y_d),I₂(x_d,y_d)…,I_t(x_d,y_d),…I_n(x_d,y_d)]；

其中，t為大于1且小于n的整數；(x_m,y_m)為調制面坐標，(x_d,y_d)為衍射面坐標；

所述計算機程序被處理器執行時實現以下步驟：

1)設待測光場復振幅為O(x_o,y_o)，O(x_o,y_o)＝exp[iφ_o(x_o,y_o)]；初始迭代次數num＝1；

其中，φ_o(x_o,y_o)為假設的相位初值；

2)將待測光場復振幅O(x_o,y_o)傳輸至調制系統的調制面，獲取第j次調制相位前的入射波前P_j(x_m,y_m)，P_j(x_m,y_m)＝ρ_AS[O(x_o,y_o)]；

其中，ρ_AS為正向角譜計算，j＝1,2……n；

3)入射波前P_j(x_m,y_m)被調制面的第j次調制相位φ_j(x_m,y_m)調制，獲得調制后的出射波前S_j(x_m,y_m)，S_j(x_m,y_m)＝P_j(x_m,y_m)exp[iφ_j(x_m,y_m)]；

4)出射波前S_j(x_m,y_m)傳輸至衍射面，獲得衍射面的探測波前D_j(x_d,y_d)，D_j(x_d,y_d)＝ρ_AS[S_j(x_m,y_m)]；

其中，衍射面為探測器(6)所在的平面；

5)在衍射面用探測光強I_j(x_d,y_d)計算更新后的衍射面探測波前D_j'(x_d,y_d)，

6)更新后的衍射面探測波前D_j'(x_d,y_d)逆向傳輸至調制面，獲取更新后調制面出射波前S'_j(x_m,y_m)，

其中，為逆向角譜計算；

7)去除第j次調制相位的調制作用，獲取更新后的調制面入射波前P′_j(x_m,y_m)，P′_j(x_m,y_m)＝S'_j(x_m,y_m)/exp[iφ_j(x_m,y_m)]；

8)判斷j是否等于n，若是，則所有的調制相位均完成一次調制，執行步驟9)；若否，令j＝j+1，重復執行步驟3)至步驟8)；

9)更新后的調制面入射波前P′_j(x_m,y_m)逆向傳輸至待測面，獲取待測面更新后的待測光場復振幅O'(x_o,y_o)，迭代次數num＝num+1；

其中，待測面為待測光場所在平面；

10)若num達到設定迭代次數，則執行步驟11)；若否，則返回步驟2)；

11)輸出待測光場復振幅分布O'(x_o,y_o)。