[發明專利]一種基于交叉迭代自動位置矯正的波前檢測方法

有效

• 申請號: 202110460914.6
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113188671B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 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: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種基于交叉迭代自動位置矯正的波前檢測方法，在激光器的出射光路上依次布置有擴束器、待測平板、會聚透鏡、圖像傳感器，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1：移動所述圖像傳感器，在不同的離焦距離采集n幅含有所述的待測平板波前誤差的離焦衍射光斑；

S2：分別設置所述會聚透鏡的焦距s、口徑D、每一幅離焦衍射光斑的離焦位置z_k，設置光斑u方向優化步長step_u，v方向優化步長step_v，相位優化步長step_phase，振幅優化步長step_amp，波前檢測的迭代總數N，離焦衍射光斑位置矯正優化迭代總數N_I，迭代判斷閾值M，波前檢測的初始迭代計數i＝1，待測波前初始估計值為g¹(x,y)，其中，(x,y)為待測平板的坐標；

S3：使用S1采集到的離焦衍射光斑與待測波前的估計值的衍射傳播計算值U_k構建優化目標函數

其中，(u,v)是離焦衍射光斑處的坐標，I_k是在離焦位置z_k處采集的離焦衍射光斑矩陣，U_k是待測波前在離焦位置z_k處的衍射積分，W_k(u,v)是權重分布，用來移除圖像傳感器上信噪比低的像素點和壞點；

S4:對所有所采集的離焦衍射光斑的位置使用矯正優化算法一優化光斑位置；

S5：計算波前優化的相位梯度和振幅梯度Δa

其中，gⁱ(x,y)表示第i次迭代的待測平板的復振幅輸入估計值，代表從待測面衍射計算到圖像采集面的復振幅，代表從圖像采集面逆衍射計算到待測面的復振幅，*代表取復共軛，Im()代表取虛部，Re()代表取實部，和分別代表衍射計算算子和逆衍射計算算子；

S6：更新待測波前的振幅和相位

其中，j表示虛數；a為振幅，為相位；

S7：如果mod((i+1)/M)＝k，k是離焦光斑的位置索引，那么判斷離焦衍射光斑的強度位置是否矯正完全；如果離焦衍射光斑強度位置矯正正確，則結束迭代；如果離焦衍射光斑強度位置不正確，則運行離焦衍射光斑位置矯正優化算法二優化光斑位置，然后返回S5；如果mod((i+1)/M)≠k，直接返回S5；

S8：對得到的待測波前進行多項式擬合濾波，獲得真實待測波前。

2.根據權利要求1所述的基于交叉迭代自動位置矯正的波前檢測方法，其特征在于，S4具體通過如下子步驟來執行：

S4.1：設置光斑位置優化的初始迭代計數m＝1，輸入離焦位置z_k；

S4.2：計算離焦衍射光斑位置優化梯度

其中，λ為激光器出射波長；T_x,T_y分別代表x方向的傾斜項以及y方向的傾斜項；g_m(x,y)為S6恢復的波前gⁱ⁺¹(x,y)，這里當未開始恢復時，g_m(x,y)為初始假設波前g¹(x,y)，是的共軛值；

S4.3：更新離焦衍射光斑位置

這里

S4.4：如果m＜N_I，令m＝m+1，并返回S4.2，否則結束迭代。

3.根據權利要求2所述的基于交叉迭代自動位置矯正的波前檢測方法，其特征在于，S7所述的運行離焦衍射光斑位置矯正優化算法二優化光斑位置包含以下步驟：

(1)設置光斑位置優化的迭代步數m＝1，輸入離焦位置z_k；

(2)計算離焦衍射光斑位置優化梯度

其中，λ為激光器出射波長；

(3)更新傾斜量系數c

(4)更新待測波前

(5)如果m＜N_I，m＝m+1并返回步驟(2)，否則更新中心點位置

其中，d_u為圖像傳感器的像素大小。