[发明专利]测量非轴对称波面的横向剪切干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及横向剪切干涉仪，特别是一种用于测量非轴对称波面的横向剪切干涉仪。

背景技术

现有的波前测量技术主要有：由光束波前斜率来反演波前的夏克-哈特曼波前传感器、由光束波前曲率来反演波前的曲率波前传感器、由光束的聚焦光斑来反演波前的线性相位波前传感器、由光束产生的干涉条纹来反演波前的剪切干涉仪。剪切干涉仪又包含有径向剪切干涉仪和横向剪切干涉仪，其由于不需要引入参考波面，结构简单，被广泛采用。

在先技术[1](Murty,M.V.R.K.A compact lateral shearing interferometer based on the Michelson interferometer.Applied Optics9.5:1146-1148(1970))利用分束器实现光束剪切干涉，但无法在同一水平平台上搭建剪切方向互相垂直的两路干涉仪。

在先技术[2](Hii,King Ung,and Kuan Hiang Kwek.Dual-prism interferometer for collimation testing.Applied Optics48.2:397-400(2009))利用双直角棱镜实现光束剪切干涉，但未给出两垂直方向上的剪切干涉测量方法，即无法对非轴对称波面进行测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，给出一种测量非轴对称波面的横向剪切干涉仪。该干涉仪引入梯形直角棱镜进行垂直方向的光束剪切，同时得到x方向和y方向两方向上的剪切干涉图。具有在同一平面进行操作，结构简单，且剪切量大小可调的优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种测量非轴对称波面的横向剪切干涉仪，其特点在于该干涉仪由分束单元、x方向剪切干涉单元、y方向剪切干涉单元、第一图像传感器、第二图像传感器和计算机构成，所述分束单元包括光阑、第一分束器、平行平板和反射镜，所述的x方向剪切干涉单元包括第二分束器、第一直角棱镜、第二直角棱镜、水平移动平台，所述的第一直角棱镜位于所述的水平移动平台上，所述的y方向剪切干涉单元包括第三分束器、第一梯形直角棱镜、第二梯形直角棱镜、垂直轴移动平台，所述的第一梯形直角棱镜和第二梯形直角棱镜的结构相同，由两块直角棱镜胶合而成，在第二梯形直角棱镜的顶面镀反射膜，所述的第一梯形直角棱镜位于所述的垂直轴移动平台上；

沿入射光方向依次是所述的光阑和第一分束器，第一分束器将入射光分为反射光和透射光：

所述的反射光经所述的平行平板射入所述的x方向剪切干涉单元的第二分束器，该第二分束器将入射光再分为再反射光和再透射光，在该再反射光方向是第一直角棱镜，在该再透射光方向是第二直角棱镜，由所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜返回的光束经第二分束器合束，移动水平移动平台，两光束在水平方向有光束移动，光束移动导致的光波前有x方向剪切量s，两光波前就可以相干，x方向剪切干涉图由所述的第一图像传感器接收；所述的透射光经所述的反射镜反射后射入所述的y方向剪切干涉单元包括第三分束器，该第三分束器将入射光再分为再反射光和再透射光，该再透射光经第一梯形直角棱镜返回第三分束器，该再反射光经第二梯形直角棱镜返回第三分束器，由第三分束器进行合束，移动垂直轴平台，两光束在垂直方向有光束相对移动，光束移动导致光波前有y方向剪切量s’，两光波前就可以相干，y方向剪切干涉图由所述的第二图像传感器接收；

所述的第一图像传感器和第二图像传感器的输出端与所述的计算机的输入端相连。

计算机（6）利用x方向剪切干涉图、y方向剪切干涉图和光波前重建算法，参见在先技术[3]（Fried,David L.Optical heterodyne detection of an atmospherically distorted signal wave front.Proceedings of the IEEE55.1:57-77(1967)），即可获得被测非轴对称波面的波前面形。

实验表面，本发明引入梯形直角棱镜进行垂直方向的光束剪切，同时得到x方向和y方向两方向上的剪切干涉图。具有在同一平面进行操作，结构简单，且剪切量大小可调的优点。

附图说明

图1是本发明测量非轴对称波面的横向剪切干涉仪的光路示意图。

图2是本发明中梯形直角棱镜的结构简图。

图3是本发明中移动移动平台调节剪切量的光路示意图。

具体实施方式