[发明专利]基于四步空间移相的共光路径向剪切干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于干涉法进行波前测量的波前传感器，特别是一种基于环路径向 剪切-四步空间相移干涉法(CRS-SPS)的波前传感器。

背景技术

目前在自适应光学系统之中，哈特曼波前传感器的应用较为广泛。为了提高测量精 度，则需要增加哈特曼波前传感器的子孔数目，而每个子孔径又对应一定数目的CCD像 素数目，因此在CCD靶面上需要更多的像素，对CCD相机提出了较高的要求。

在基于环路径向剪切-四步空间相移干涉法的自参考波前传感器中CCD靶面上的每 个像素可以看成一个子孔径，这样每个像素即可直接对应波前的一部分，当入射波面口 径增大时，与哈特曼波前传感器相比，可以有效的降低CCD相机的像素数，并且有效的 提高波前探测的空间分辨率。

James Notaras等人在文章“Demonstration of closed-loop adaptive optics with a point-diffraction interferometer in strong scintillation with optical vortices”Optics Express.15(21)：13745~13756中描述了采用点衍射四步空间移相干涉 仪做波前传感器的自适应光学系统，由于针孔滤波器的存在，导致系统光能利用率不高， 获得的干涉条纹对比度低，从而使得波前探测精度受到限制；同时，参考光束波前不是 平面波前也使得系统单次波前测量精度不高，参考光束与待测光束的不共路也将导致系 统对环境振动较为敏感。

基于环路径向剪切-四步空间相移干涉法的自参考波前传感器在以上背景基础上，采 用环路径向剪切与四步空间移相干涉相结合的方法，有效的回避了由于针孔的存在导致 的光能利用率低、干涉条纹对比度低、需要平面参考波前的缺点，同时，环路剪切干涉 的共光路特性也提高了系统对环境的抗震性能。新的波前传感器干涉条纹对比度可以简 单的通过旋转起偏器的起偏角调节，方便实际操作和使用；待测畸变波前计算简单、快 速、准确，对环境要求较低，实际应用价值较高。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于四步空间移相的共 光路径向剪切干涉仪，将环路径向剪切干涉原理与四步空间移相干涉原理相结合，克服 各自的缺点，综合利用二者的优势，使得新的波前传感器光能利用率高，干涉条纹对比 度可调，抗震性能好，无需参考光束且波前计算简单、快速、准确。

本发明的技术解决方案是：基于环路径向剪切-四步空间相移干涉法(CRS-SPS)的波 前传感器包括：透镜L₁和L₂组成的缩束系统，调节干涉条纹对比度的起偏器P₁，偏振分 束镜PBS₁、反射镜M₁和M₂、透镜L₃和L₄组成的环路径向剪切系统(CRS)，分光镜BS、反 射镜M₃和M₄、偏振分束镜PBS₂、1/4波片QW₁、QW₂和QW₃组成的四步空间移相系统(SPS)， 反射镜M₅、M₆和M₇组成的光束编排系统，CCD以及计算机C组成。

畸变光束进入基于四步空间相移环路径向剪切干涉仪(SPS-CRSI)的波前传感器，利 用缩束系统进行光束口径变换，设透镜L₁、L₂的焦距分别为f₁和f₂，入射畸变光束口径 为A₁，则缩束后光束口径A₂，且A₂＝A₁f₂/f₁。起偏器P₁对缩束光束沿水平和垂直方向 偏振分量的光强进行调节，设P₁的起偏角为θ，则沿水平方向和垂直方向偏振分量的光 强比η₁如(8)式所示：

η₁＝1/tanθ                         (8)