[发明专利]DOE衍射角的测量装置及其测量方法

说明书

一种DOE衍射角测量装置，包括单频激光器模块、供待测DOE放置的角度旋转台、傅里叶透镜和光斑显示模块；该光斑显示模块由图像探测器和与该图像探测器相连的数据处理设备组成。本发明通过旋转角度旋转台使待测衍射光束光斑在旋转后重新回到原位，可实现DOE各衍射光束衍射角测量，用于弥补现存DOE衍射角直接测量方法的装置结构复杂、测量系统位置精度要求高、数据处理繁杂等不足，解决分光型DOE衍射角直接测量读取问题。

技术领域

本发明涉及信息光学和精密光学测量仪器领域，特别是一种分光型DOE(Diffractive Optical Element)衍射光学元件的衍射角的测量装置及测量方法。

背景技术

自二元光学提出以来，越来越多的衍射光学元件(Diffractive OpticalElement)问世，此类衍射光学元件替代传统光学元件对光波波前进行修饰，以达到预期效果。分光型DOE是应用最广泛的衍射光学元件之一，此类元件可将一束单色光以特定衍射角均匀分成多个子光束，具有极高的衍射效率，在光纤通信、光计算、图像处理和光盘存储等众多技术领域得到了广泛应用。

衍射角是分光型DOE十分重要的参数，在应用前需要标定各子光束衍射角，目前已有的测量方法需要将DOE准确放置在傅里叶透镜前焦面，探测面准确固定在后焦面，并且需要后期繁杂的数据处理工作，测量误差在数据处理过程中多次迭代放大，增大了最终测量结果误差。因此研发一种光学结构简单、元件可放置范围大、数据处理简单、测量准确的DOE衍射角测量装置及其测量方法成为目前研究热点。

发明内容

为解决上述已有技术存在的不足，本发明提出一种DOE衍射角测量装置及其测量方法，该装置用于改善现存衍射角测量装置结构复杂、测量系统位置精度要求高、数据处理繁杂等不足，解决分光型DOE衍射角直接测量读取问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种DOE衍射角测量装置，其特点在于，包括单频激光器模块、供待测DOE放置的角度旋转台、傅里叶透镜和光斑显示模块；该光斑显示模块由图像探测器和与该图像探测器相连的数据处理设备组成；

沿所述的单频激光器模块的输出光方向依次放置有角度旋转台、傅里叶透镜和图像探测器，所述的单频激光器模块、待测DOE、傅里叶透镜、图像探测器共光轴，所述的傅里叶透镜放置在距离待测DOE后方，且保证衍射光束满足傅里叶透镜近轴条件，所述的图像探测器放置在傅里叶透镜后方，且能将待测光斑囊括在视野内位置。

所述的单频激光器模块由具有单频特性的单频激光器和准直器件组成。

待测DOE固定夹持在角度旋转台中心。

所述的待测DOE为衍射角小，衍射子光束在傅里叶面的光斑间距为定值Δ，并固定在所述的角度旋转台上，与该角度旋转台同步转动。

所述的待测DOE的转动角度θ，衍射子光束在傅里叶面的光斑整体平移为sinθ·f，其中f为傅里叶透镜焦距，当满足sinθ·f＝k·Δ，k＝0,±1,±2...，则第k级衍射光束回到原位，其中，转动角度θ满足关系sinθ≈tanθ。

所述的待测DOE的傅里叶面始终保持与待测DOE表面法线垂直，且距离始终保持为f。

所述的数据处理设备能显示和标记光斑位置。

一种DOE衍射角测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1)将待测DOE固定在角度旋转台中心，使待测DOE表面法线与测量装置光轴保持平行，调整图像探测器，使待测光斑显示在图像探测器视野中央，在数据处理设备上标记待测光束光斑位置；