[發明專利]一種通過單次曝光實現軸向相位差波前重建的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110459392.8
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113203485B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 白劍;趙磊;費文輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G02B27/42
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種通過單次曝光實現軸向相位差波前重建的方法，其特征在于，該方法基于通過單次曝光實現軸向相位差波前重建的裝置來實現，所述通過單次曝光實現軸向相位差波前重建的裝置包括激光器、擴束器、待測平板、會聚透鏡、分光鏡、反射鏡一、反射鏡二和圖像采集裝置，所述擴束器、待測平板、會聚透鏡、分光鏡依次設置在所述激光器的出射光路上，所述反射鏡一和反射鏡二分別位于所述分光鏡的兩個相互垂直的出射光路上，所述反射鏡一和反射鏡二與所述分光鏡的距離不同，且分別相對于其所在出射光路傾斜布置；所述圖像采集裝置位于能夠同時采集反射鏡一、反射鏡二的反射光的位置上，用于同時獲取兩幅不同離焦位置的衍射光斑；

該方法具體包括如下步驟：

S1：所述激光器產生光波，所述光波經過所述擴束器擴束、所述待測平板透射、所述分光鏡分光成兩個垂直的光束后，兩個垂直的光束分別經所述反射鏡一和反射鏡二反光后，由所述圖像采集裝置同時獲取兩幅不同離焦位置的衍射光斑；

S2：根據功率譜密度計算兩個不同頻段范圍的衍射光斑的最佳離焦位置，然后將所述的反射鏡一和反射鏡二分別移動到各自的最佳離焦位置，使用所述的圖像采集裝置采集含有待測平板信息的衍射光斑；

S3：對采集到的衍射光斑進行分割處理，獲取兩幅在各自最佳離焦位置上的衍射光斑；

S4：采用軸向相位差相位恢復方法，對S3處理得到的衍射光斑進行相位恢復，獲得待測平板的復振幅；

所述的S4通過如下子步驟實現：

S4.1：分別設置支持域D、所述兩幅衍射光斑對應的離焦量Δf₁，Δf₂、負反饋權重系數β、待測平板重建的迭代總數N、波前檢測的初始迭代計數j＝1、待測平板重建初始估計值g¹(x,y)，其中，(x,y)為所述待測平板的坐標；

S4.2：由所述的待測平板位置衍射計算至第k個衍射光斑位置處，獲得計算的衍射復振幅其中，

式中，代表衍射計算算子，g_k(x,y)表示待測平板第k個衍射光斑位置處的波前重建估計值；φ(x,y,Δf_k)是離焦項

這里的i²＝-1，是(x,y)的歸一化坐標，Δf_k是離焦量；k＝1,2；

S4.3：使用采集到的衍射光斑替換計算得到的復振幅的模，然后逆傅里葉變換衍射計算至待測平板，得到估計的待測平板復振幅g^wj(x,y)，具體如下式：

代表逆衍射計算算子；

S4.4：對估計的待測平板復振幅進行支持域D約束處理

S4.5：如果k＝1，那么令k＝2，否則，k＝1；如果jN，j＝j+1，并返回S4.2，否則結束迭代，獲得滿足衍射光斑約束的復振幅估計值；

S4.6：對S4.5獲得的復振幅估計值的振幅和相位分別使用去噪算法處理，移除噪聲影響，并截取支持域之內的復振幅值得到真實的待測平板復振幅。

2.根據權利要求1所述的通過單次曝光實現軸向相位差波前重建的方法，其特征在于，所述反射鏡一的傾斜程度為：所述反射鏡一與其入射光路的夾角為80°。

3.根據權利要求1所述的通過單次曝光實現軸向相位差波前重建的方法，其特征在于，所述反射鏡二的傾斜程度為：所述反射鏡二與其入射光路的夾角為80°。