[發明專利]一種基于波前測量的晶體折射率非均勻性測量方法

在審

• 申請號: 202211344938.6
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115598091A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 孫曉萌;張雪潔;朱健強;陶華;張強
• 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: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/01
• 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

1.一種基于波前測量的晶體折射率非均勻性的檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1)構建檢測光路：

放置激光器(1)，并沿該激光器(1)的輸出光方向依次放置起偏器(2)、擴束器(3)、聚焦透鏡(5)、檢偏器(6)、衍射物體(7)和光斑探測器(9)；所述的衍射物體(7)固定在二維電動位移臺(8)上，所述的光斑探測器(9)和二維電動位移臺(8)分別與計算機(10)相連；所述的檢偏器(6)位于所述的聚焦透鏡(5)的焦點附近，所述聚焦透鏡(5)到衍射物體(7)的距離z₀，衍射物體(7)到聚焦透鏡(5)焦點的距離z₁，衍射物體(7)到光斑探測器(9)的距離z₂；

步驟2)打開激光器(1)，調整起偏器(2)和檢偏器(6)的角度，使兩個偏振片的偏振方向均為待測晶體(4)o光的方向；所述計算機(10)控制二維電動位移臺(8)，使衍射物體(7)在垂直于光軸平面內進行M行N列移動掃描，且掃描步長小于入射光直徑；利用光斑探測器(9)記錄o光方向背景光的衍射光斑序列I₁，并存儲于計算機(10)中；

步驟3)將待測晶體(4)靠近聚焦透鏡(5)垂直放置在平行入射光束中；所述計算機(10)控制二維電動位移臺(8)，使衍射物體(7)在垂直于光軸平面內進行M行N列移動掃描，且掃描步長小于入射光直徑；利用光斑探測器(9)記錄o光方向下探測光的衍射光斑序列I₂，并存儲于計算機(10)中；

步驟4)將起偏器(2)和檢偏器(6)均旋轉90°，使兩個偏振片的偏振方向均為待測晶體(4)e光的方向，所述計算機(10)控制二維電動位移臺(8)，使衍射物體(7)在垂直于光軸平面內進行M行N列移動掃描，且掃描步長小于入射光直徑；用光斑探測器(9)記錄e光方向下探測光的衍射光斑序列I₃，存儲于計算機(10)中；

步驟5)將待測晶體(4)從測量光路中取出，所述計算機(10)控制二維電動位移臺(8)，使衍射物體(7)在垂直于光軸平面內進行M行N列移動掃描，且掃描步長小于入射光直徑；用光斑探測器(9)記錄e光方向背景光的衍射光斑序列I₄，存儲于計算機(10)中；

步驟6)利用標準ePIE相位恢復算法分別對衍射光斑序列I₁、I₂、I₃、I₄進行迭代重建，得到衍射物體(7)所在平面處入射光的復振幅分布P₁、P₂、P₃、P₄，并利用菲涅爾衍射積分公式計算其逆向傳播到聚焦透鏡(5)所在平面獲得的出射光復振幅，包括相位

步驟7)計算待測晶體(4)的折射率非均勻性δn_e，公式如下：

式中，n_o和n_e分別為待測晶體o光和e光的折射率，L為待測晶體(4)的平均厚度，λ為入射光的波長。