[發(fā)明專利]基于波前調制的大口徑波前掃描測量裝置與方法

在審

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• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114993618A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 朱健強;徐英明;陶華;劉誠;潘興臣
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種基于波前調制的大口徑波前掃描測量裝置及方法，裝置包括：結構小孔，用于對大口徑待測光束進行部分透光；編碼板，設置于所述的結構小孔輸出光束方向，用于對待測光束進行波前調制；光斑探測器，設置于所述的編碼板輸出光束方向，用于記錄待測光束的衍射光斑；位移臺，用于供所述的結構小孔、編碼板和光斑探測器放置；控制及計算模塊，分別與所述的光斑探測器和位移臺相連，用于控制所述的位移臺移動，以及獲取光斑探測器記錄的衍射光斑，并進行處理。本發(fā)明對于大口徑器件的透過率復振幅測量具有重要的應用前景，具有精度高，速度快，裝置簡便，適用性廣泛等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及大口徑物體或光束波前的復振幅測量，特別是一種基于波前調制的大口徑波前掃描測量裝置與方法。

背景技術

對于大口徑器件的振幅和相位測量傳統(tǒng)的可以利用干涉儀，全息測量等方法，但是該類方法需要引入波前均勻且穩(wěn)定的參考光束，并且參考光束的口徑要大于待測光束的口徑，但限制了該方法的適用性。且采用基于相位恢復的方法，傳統(tǒng)的用單獨小孔進行掃描的相位恢復方法會存在收斂性差，噪聲高的問題，對于大口徑下微小損壞的缺陷檢測比較困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術的問題，提供大口徑波前測量的局限性，提出一種基于波前調制的大口徑波前掃描測量裝置與方法，在小孔后面增加了編碼板，并且小孔結構可以選擇為不同的組合，這有利于在探測器面形成干涉，從而增加冗余性，這可以有效提升收斂性能，并且提升信噪比。

本發(fā)明的技術解決方案如下：

本發(fā)明一方面提供一種基于波前調制的大口徑波前掃描測量裝置，其特點在于，包括：

結構小孔，用于對大口徑待測光束進行部分透光；

編碼板，設置于所述的結構小孔輸出光束方向，用于對待測光束進行波前調制；

光斑探測器，設置于所述的編碼板輸出光束方向，用于記錄待測光束的衍射光斑；

位移臺，用于供所述的結構小孔、編碼板和光斑探測器放置；

控制及計算模塊，分別與所述的光斑探測器和位移臺相連，用于控制所述的位移臺移動，以及獲取光斑探測器記錄的衍射光斑，并進行處理。

進一步，所述的結構小孔，可根據(jù)待測波前的大小選擇合適孔型和孔數(shù)，包括單個圓孔或以陣列排布的多孔，所述多孔為圓孔、橢圓形孔或多邊形孔。

進一步，所述的編碼板，可根據(jù)待測波前的大小選擇合適密度，包括二元臺階相位波前調制器、三元臺階相位波前調制器、十元臺階相位波前調制器、連續(xù)相位調制器、連續(xù)振幅相位調制器和純振幅型波前調制器。

另一方面，本發(fā)明還提供一種基于波前調制的大口徑波前掃描測量方法，其特點在于，包括以下步驟：

步驟1)標定結構小孔與編碼板的共同透過率函數(shù)T；

步驟2)：控制及計算模塊獲取光斑探測器探測的衍射光斑，并記錄I_jk，j＝1...J，k＝1...K，其中j和k分別表示通過位移臺使結構小孔、編碼板和光斑探測器在垂直光軸面內正交兩方向的坐標位置；

步驟3)：控制及計算模塊初始猜測：結構小孔前的波前Ehole_jk，該結構小孔前的波前Ehole_jk經(jīng)過結構小孔和編碼板后的波前Em_jk，Em_jk＝Ehole_jk·T；到達光斑探測器前的波前Ed_jk，即波前Em_jk傳播距離L_h后的波前Ed_jk，其中L_h為編碼板到光斑探測器的距離；

步驟4)：控制及計算模塊計算待測波前Ehole_jk，步驟如下：