[发明专利]基于波前调制的大口径波前扫描测量装置与方法

说明书

一种基于波前调制的大口径波前扫描测量装置及方法，装置包括：结构小孔，用于对大口径待测光束进行部分透光；编码板，设置于所述的结构小孔输出光束方向，用于对待测光束进行波前调制；光斑探测器，设置于所述的编码板输出光束方向，用于记录待测光束的衍射光斑；位移台，用于供所述的结构小孔、编码板和光斑探测器放置；控制及计算模块，分别与所述的光斑探测器和位移台相连，用于控制所述的位移台移动，以及获取光斑探测器记录的衍射光斑，并进行处理。本发明对于大口径器件的透过率复振幅测量具有重要的应用前景，具有精度高，速度快，装置简便，适用性广泛等优点。

技术领域

本发明涉及大口径物体或光束波前的复振幅测量，特别是一种基于波前调制的大口径波前扫描测量装置与方法。

背景技术

对于大口径器件的振幅和相位测量传统的可以利用干涉仪，全息测量等方法，但是该类方法需要引入波前均匀且稳定的参考光束，并且参考光束的口径要大于待测光束的口径，但限制了该方法的适用性。且采用基于相位恢复的方法，传统的用单独小孔进行扫描的相位恢复方法会存在收敛性差，噪声高的问题，对于大口径下微小损坏的缺陷检测比较困难。

发明内容

本发明针对上述现有技术的问题，提供大口径波前测量的局限性，提出一种基于波前调制的大口径波前扫描测量装置与方法，在小孔后面增加了编码板，并且小孔结构可以选择为不同的组合，这有利于在探测器面形成干涉，从而增加冗余性，这可以有效提升收敛性能，并且提升信噪比。

本发明的技术解决方案如下：

本发明一方面提供一种基于波前调制的大口径波前扫描测量装置，其特点在于，包括：

结构小孔，用于对大口径待测光束进行部分透光；

编码板，设置于所述的结构小孔输出光束方向，用于对待测光束进行波前调制；

光斑探测器，设置于所述的编码板输出光束方向，用于记录待测光束的衍射光斑；

位移台，用于供所述的结构小孔、编码板和光斑探测器放置；

控制及计算模块，分别与所述的光斑探测器和位移台相连，用于控制所述的位移台移动，以及获取光斑探测器记录的衍射光斑，并进行处理。

进一步，所述的结构小孔，可根据待测波前的大小选择合适孔型和孔数，包括单个圆孔或以阵列排布的多孔，所述多孔为圆孔、椭圆形孔或多边形孔。

进一步，所述的编码板，可根据待测波前的大小选择合适密度，包括二元台阶相位波前调制器、三元台阶相位波前调制器、十元台阶相位波前调制器、连续相位调制器、连续振幅相位调制器和纯振幅型波前调制器。

另一方面，本发明还提供一种基于波前调制的大口径波前扫描测量方法，其特点在于，包括以下步骤：

步骤1)标定结构小孔与编码板的共同透过率函数T；

步骤2)：控制及计算模块获取光斑探测器探测的衍射光斑，并记录I_jk，j＝1...J，k＝1...K，其中j和k分别表示通过位移台使结构小孔、编码板和光斑探测器在垂直光轴面内正交两方向的坐标位置；

步骤3)：控制及计算模块初始猜测：结构小孔前的波前Ehole_jk，该结构小孔前的波前Ehole_jk经过结构小孔和编码板后的波前Em_jk，Em_jk＝Ehole_jk·T；到达光斑探测器前的波前Ed_jk，即波前Em_jk传播距离L_h后的波前Ed_jk，其中L_h为编码板到光斑探测器的距离；

步骤4)：控制及计算模块计算待测波前Ehole_jk，步骤如下：