[发明专利]一种基于CGH实现小孔中心定位的装置及其方法

权利要求书

1.一种基于CGH实现小孔中心定位的装置，其特征在于：该装置包括：实验平台（5）、第一调整机构（12）、干涉仪（6）、标准镜头（7）、第二调整机构（13）、空间滤波器（16）、CGH（8）、第三调整机构（14）、点衍射板（4）、第四调整机构（15）、成像透镜（9）、CCD（10）和计算机（11），点衍射板（4）带有小孔，该小孔是该装置的定位对象；所述干涉仪（6）固定在第一调整机构（12）上，第一调整机构（12）可以调节干涉仪（6）的俯仰，通过调节第一调整机构（12），保证从干涉仪（6）出射的光束能水平传播；干涉仪（6）提供一束准直光，标准镜头（7）、空间滤波器（16）、CGH（8）、点衍射板（4）、成像透镜（9）和CCD（10）依次位于该准直光的光路中，并且标准镜头（7）、空间滤波器（16）、CGH（8）、点衍射板（4）和成像透镜（9）的旋转中心轴与准直光中心轴重合；所述第二调整机构（13）、第三调整机构（14）和第四调整机构（15）为五维精密调整机构，第二调整机构（13）、第三调整机构（14）和第四调整机构（15）分别调整标准镜头（7）、CGH（8）和点衍射板（4）的俯仰、偏摆以及沿x方向、y方向和沿z方向的平移；CCD（10）接收的信号经过模—数转换之后和计算机（11）连接，使用计算机（11）的图像处理软件和图像处理算法能够确定CCD（10）接收面上任意位置的光强。

2.根据权利要求1所述的基于CGH实现小孔中心定位的装置，其特征在于：所述干涉仪（6）出射光为400nm--760nm的单色光，光束单色性好且与CCD（10）的接收波段相匹配。

3.根据权利要求1所述的基于CGH实现小孔中心定位的装置，其特征在于：所述空间滤波器（16）设置有可变光阑孔。

4.根据权利要求1所述的基于CGH实现小孔中心定位的装置，其特征在于：所述CGH（8）上分布有透射主全息（801），它为点衍射干涉仪提供工作用光束。

5.根据权利要求1所述的基于CGH实现小孔中心定位的装置，其特征在于：所述CGH（8）上分布有反射对准全息（802），它实现对CGH（8）本身的正确装调。

6.根据权利要求1所述的基于CGH实现小孔中心定位的装置，其特征在于：所述CGH（8）上分布有基准全息（803），它实现对点衍射板（4）的正确装调。

7.根据权利要求1所述的基于CGH实现小孔中心定位的装置，其特征在于：所述CGH（8）上分布有投射全息（804），光束通过它之后在CCD（10）上生成一个标记，该标记中心与点衍射板（4）的小孔衍射光斑中心重合。

8.一种用于小孔中心定位的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一、利用第一调整机构（12）和第二调整机构（13）正确装调好干涉仪（6）和标准镜头（7）；

步骤二、利用标准镜头（7）将从干涉仪（6）出射的平行光转换为标准球面波，该标准球面波的部分能量被标准镜头（7）最后一个表面反射回干涉仪作为参考球面波；

步骤三、将空间滤波器（16）正确装调于标准镜头（7）之后的聚光点处；

步骤四、遮挡住CGH（8）上除反射对准全息（802）外的其它区域，利用反射对准全息（802）实现对CGH（8）本身的准确装调；

步骤五、将CCD（10）垂直装调于CGH（8）之后的正确位置处，遮挡住CGH（8）上除投射全息（804）外的其它区域，用CCD（10）记录下投射全息（804）投射标记的中心位置；

步骤六、遮挡住CGH（8）上除基准全息外（803）的其它区域，利用基准全息（803）实现对点衍射板（4）的准确装调，使得点衍射板（4）处于垂直于光轴的装调状态；

步骤七、将成像透镜（9）正确装调于点衍射板（4）之后的适当位置处，取下标准镜头（7）、空间滤波器（16）和CGH（8），用干涉仪平行光垂直照射小孔，在CCD（10）上得到小孔夫琅和费（Fraunhofer）衍射斑，调整第四调整机构（15）使点衍射板（4）在垂直于光轴的平面内移动，使得衍射斑中心和投射标记中心重合，实现点衍射板（4）的完全装调；

步骤八、重复步骤一、步骤三和步骤四，在光路中重新装调好标准镜头（7）、空间滤波器（16）和CGH（8），取下成像透镜（9），遮挡住CGH（8）上除透射主全息（801）外的其它区域，此时由该区域提供的会聚光束即为点衍射干涉仪的工作光束。