[發明專利]基于模式復原的快速大動態范圍波前檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 202011386690.0
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112629677B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 白劍;趙磊;費蕾;侯晶
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種基于模式復原的快速大動態范圍波前檢測方法，其特征在于，該方法基于波前檢測裝置來實現，該波前檢測裝置包括激光發射器(1)、平凸透鏡(2)、擴束器(3)、待測透鏡(4)和圖像傳感器(5)，沿前向光路的方向，所述平凸透鏡(2)傾斜45度位于所述激光發射器(1)之后，且平面朝向所述激光發射器(1)，所述擴束器(3)、待測透鏡(4)依次設置在所述平凸透鏡(2)之后，且所述平凸透鏡(2)、擴束器(3)、待測透鏡(4)、圖像傳感器(5)共光軸；所述圖像傳感器(5)固定在精密導軌(6)上，且所述圖像傳感器(5)位于所述待測透鏡(4)的離焦位置處；

該波前檢測方法包括如下步驟：

S1：移動所述圖像傳感器，在不同的離焦距離采集含有所述的待測透鏡波前誤差的離焦光強圖，并將離焦光強圖轉換為一維列向量I_k,k＝1,2,···,n；

S2：對S1采集到的離焦光強圖進行相位恢復，獲得待測透鏡的波前誤差信息，具體包括如下子步驟：

S2.1：設置待測透鏡的焦距s、口徑D、每一幅離焦光強圖的離焦量f_k、離焦面復振幅波前的初始估計系數β、初始步長step、迭代總數N_iter、初始迭代次數i＝1；

S2.2：在每個離焦位置Δz_k處，使用半解析衍射基函數計算半解析衍射模式梯度矩陣中的每個元素，得到半解析衍射模式矩陣V_k，并將半解析衍射模式矩陣V_k轉換成一維列向量，得到C_k，并計算C_k的逆矩陣

其中，(μ,ν)表示像面坐標，f_k為離焦量，V_m為擴展奈波爾-澤尼克理論的內核，Hc_m(μ,ν)、Gc_m(μ,ν)、Hs_m(μ,ν)、Gs_m(μ,ν)均為中間變量，j為虛數，為像面角頻率,Re表示取實部，Im表示取虛部，tab(m)表示下標m對應的澤尼克角頻率；

S2.3：計算離焦復振幅波前G_k＝β^TC_k；

S2.4：將S2.3得到的波前G_k中的振幅替換為真實采集到的振幅值，即S1采集到的在離焦位置Δz_k處的離焦光強圖轉換的一維列向量I_k的平方根

S2.5：通過矩陣運算求解系數

S2.6：如果iN_iter，則令k＝mod((i+1)/n)，i＝i+1，并返回S2.3，否則結束迭代；

S2.7：計算多項式的基函數矩陣Z，重構波前W＝β^TZ，獲得待測透鏡的波前誤差信息。

2.根據權利要求1所述的基于模式復原的快速大動態范圍波前檢測方法，其特征在于，所述半解析衍射基函數選自擴展奈波爾-澤尼克衍射基函數、切比雪夫衍射基函數和勒讓德衍射基函數中的任一種。

3.根據權利要求1所述的基于模式復原的快速大動態范圍波前檢測方法，其特征在于，所述S2.7中的多項式選自澤尼克多項式、切比雪夫多項式和勒讓德多項式中的任一種。