[发明专利]高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法

说明书

一种高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法，激光器产生的相干光通过扩束系统后产生平行光束照射到装校大口径光学元件上，反射后的光束经过聚焦透镜聚焦后利用分束器将光束分出两束，其中一束照射到一块编码板上，编码板的作用是对入射光场进行调制编码，用一台光斑探测器记录形成的散射斑。另外一束垂直方向光束进入另一台光斑探测器并记录一幅光斑，用于增加信息量从而提高计算检测精度。利用两台光斑探测器记录的光斑强度，采用迭代算法高精度重构出装校大口径光学元件的面型分布。该检测方法无需干涉光路，受环境影响较小，装置结构简单，测量精度高，满足大口径光学元件装校面形在线检测的需求。

技术领域

本发明涉及高功率激光装置的高精度大口径光学元件装校面形在线检测技术领域，具体是一种高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法。

技术背景

高功率激光装置中采用了大量的大口径高精度光学元件，众多的大口径光学元件的面形质量决定了高功率激光驱动装置的光学系统光束波前质量。安装方式不当极易引起大口径光学元件的表面光学畸变，同时重力作用下的大口径光学元件表面变形也不可避免地造成面形质量下降。因此控制大口径光学元件工作过程中的安装精度，是影响高功率激光系统的性能的关键性因素。大口径光学元件合理的支撑方式，可以有效降低光学元件的面形误差。通过施加合理的装校应力，主动改善大口径光学元件的面型，可以有效降低光束的波前畸变。但是对于装校应力对反射面型的影响，比较理想的措施是在工程现场通过在线检测进行调试。但是传统的干涉检测方法，需要干涉光路和理想的检测环境，并且设备体积比较大，在使用方便性和准确度上存在不足，难以满足大口径光学元件装校面型现场检测的需求。因此对于高精度大口径光学元件装校面形在线检测新方法的研究具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对上述大口径光学元件装校面形在线检测的问题，提出一种高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法，利用两个光斑探测器记录散射光斑，由计算机进行迭代计算实现大口径光学元件装校面形在线检测，该检测方法无需干涉光路，受环境影响较小，装置结构简单，测量分辨率高，满足于大口径光学元件装校面形在线检测的要求。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置，其特点在于：包括激光器、扩束系统、待测装校大口径光学元件、聚焦透镜、分束镜、编码板、第一光斑探测器、第二光斑探测器和计算机)；

上述元件的位置关系如下：

沿所述的激光器发出的相干光光轴上放置扩束系统，激光器输出的激光束通过扩束系统后照射到装校大口径光学元件上，装校大口径光学元件与光轴成45度放置，反射后的光束与激光器发出的相干光光轴成90度；

沿所述的反射后的光束的光轴依次放置聚焦透镜、分束镜、编码板和第一光斑探测器，所述的分束镜与光轴成45度放置用于分出一束光束，简称为分出光束，第二光斑探测器放置在分出光束的光轴上；反射后的光束经过聚焦透镜聚焦后照射到所述的编码板上，经该编码板调制后被所述的第一光斑探测器接收；第二光斑探测器记录所述的分出光束的光斑强度；第一光斑探测器和第二光斑探测器与计算机相连；

所述的编码板垂直放置于聚焦光束的入射方向，确保激光器、扩束系统、装校大口径光学元件、聚焦透镜、编码板和第一光斑探测器的中心保持在光轴上，该编码板的空间分布已知，尺寸大小满足光路中光束全部通过，第二光斑探测器置于所述的分出光束的光轴上，所述的待测装校大口径光学元件放置于支撑平台上，采用机械机构固定支撑。

利用上述大口径光学元件装校面形在线检测装置在线检测大口径光学元件装校面形的方法，其特点在于，该方法包括以下步骤：