[发明专利]基于光敏探测阵列的小孔衍射光斑中心轴定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于光敏探测阵列的小孔衍射光斑中心轴定位装置及方法，涉及光学检测领域。本发明装置包括沿光的传输路径分立设置的激光器，扩束准直系统，会聚透镜，小孔衍射板，光敏探测阵列，点状激光器；其中，激光器出射的光束经过扩束准直系统的扩束后，变为第一光束；第一光束通过会聚透镜入射至小孔衍射板的衍射小孔后发生衍射，产生衍射光斑；光敏探测阵列用来探测衍射光斑；点状激光器位于光敏探测阵列的正后方，且垂直指向衍射小孔，用于小孔理想光轴和光敏探测阵列中心轴的重合调整，并指示衍射光轴的中心轴。本发明解决了小孔点衍射干涉测量中的光斑中心轴定位问题及对准问题，实现了小孔衍射光斑中心轴的精确定位。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，更具体的说是涉及一种基于光敏探测阵列的小孔衍射光斑中心轴定位装置及方法。

背景技术

随着航空航天、大规模集成电路等高科技技术的发展，目前对于光学元件的面形精度提出了更高的要求。传统的Twyman-Green型和Fizeau型干涉仪因受其标准参考镜面形精度的限制，很难实现更高精度的检测。

点衍射干涉测量技术基本思想是利用波长级的小孔产生近乎理想的球面波作为参考面，摆脱了传统检测方法对于标准参考镜精度的限制，可以实现纳米甚至亚纳米的检测精度。目前点衍射干涉测量技术可分为针孔点衍射测量方法和光纤点衍射测量方法。在构建实际的小孔点衍射干涉系统时，受人为调整误差的影响，衍射小孔前会聚透镜聚焦光斑与小孔很难完全对准，这将使得小孔后衍射光斑形状和位置与理想位置会发生偏离，直接影响着后续光路的布置，同时也将影响系统的检测精度，因此精确测量衍射光斑的尺寸，实现衍射光斑中心的精确定位及校准是点衍射干涉系统研究中非常重要的一环。

点衍射干涉测量系统中的衍射小孔仅为几个微米，衍射范围大，衍射的光强较弱，无法通过人眼准确判断衍射光斑大小及光斑中心位置，因此需要借助特定探测装置实现光斑中心的精确定位。目前尚未有针对小孔点衍射干涉测量中微小孔衍射光斑尺寸测量及中心定位的相关装置。而对于其他光斑尺寸(如激光光斑)测量及中心定位目前主要是基于CCD/CMOS，通过对采集的光斑图像进行处理的方法实现，该类方法仅用于小尺寸光斑的检测，若用于大尺寸衍射光斑的检测，需要采用多CCD或者单CCD扫描测量，构建的系统复杂，测量耗时长，且衍射光束为发散光束需要准直后才能测量，准直镜的引入必然也会引入误差。因此，对本领域技术人员来说，如何实现衍射光斑中心的快速精确定位是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于光敏探测阵列的小孔衍射光斑中心轴定位装置及方法，以解决背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于光敏探测阵列的小孔衍射光斑中心轴定位装置，包括沿光的传输路径分立设置的激光器，扩束准直系统，会聚透镜，小孔衍射板，光敏探测阵列，点状激光器；其中，

所述激光器出射的光束经过所述扩束准直系统的扩束后，变为第一光束；

所述第一光束通过所述会聚透镜入射至所述小孔衍射板的衍射小孔后发生衍射，产生衍射光斑；

所述光敏探测阵列用来探测所述衍射光斑；

所述的点状激光器位于所述光敏探测阵列的正后方，且垂直指向所述衍射小孔，用于小孔理想光轴和光敏探测阵列中心轴的重合调整，并指示衍射光轴的中心轴。

可选的，所述光敏探测阵列上布置有同心加轴向密排形式的小面元光敏器件。

可选的，还包括分束镜，所述分束镜位于所述小孔衍射板与所述光敏探测阵列之间。

可选的，还包括第二点状激光器，所述第二点状激光器设置在所述分束镜的反射光路上，所述第二点状激光器和所述分束镜，用于辅助光路调整和光轴中心指示。