[发明专利]一种实现可编程多波横向剪切干涉仪的方法

权利要求书

1.一种实现可编程多波横向剪切干涉仪的方法，其特征在于，步骤如下：

(1)确定灵敏度和动态范围要求；

(2)确定工作模式，包括：三波横向剪切干涉仪/四波横向剪切干涉仪/六波横向剪切干涉仪；

(3)计算干涉仪所需的光栅复振幅透过率分布；

(4)用纯相位空间光调制器生成多波横向剪切干涉仪的衍射光栅；

(5)将图像传感器作为接收屏放置在出射光路上，经过纯相位空间光调制器反射的反射光在接收屏上相干叠加形成干涉条纹，对图像传感器探测得到干涉条纹进行计算获得波前斜率信息，进而复原波前；

(6)通过编程改变工作模式，改变四波横向剪切干涉仪的灵敏度和动态范围；所述步骤(3)所述计算干涉仪所需的光栅复振幅透过率分布步骤分别如下：

四波横向剪切干涉仪的光栅复振幅透过率函数为：

其中comb_d,d(x,y)为x方向和y方向周期都为d的二维梳状函数，a＝2d/3，为卷积符号，式中门函数

三波横向剪切干涉仪的光栅复振幅透过率函数为：

t'(x,y)＝exp[iΦ'(x,y)]②，其中

Φ'(x,y)代表相位分布；

式中函数hex_a(x,y)为边长为a的六边形函数；

为x方向周期为y方向周期为3a的梳状函数；

六波横向剪切干涉仪的光栅复振幅透过率函数为：

其中

k为波数k＝2π/λ，f为微透镜焦距。

2.根据权利要求1所述的一种实现可编程多波横向剪切干涉仪的方法，其特征在于：步骤(4)所述用纯相位空间光调制器生成多波横向剪切干涉仪的衍射光栅，其中，纯相位空间光调制器是纯相位液晶空间光调制器。

3.根据权利要求1所述的一种实现可编程多波横向剪切干涉仪的方法，其特征在于：步骤(4)所述用纯相位空间光调制器生成多波横向剪切干涉仪的衍射光栅，用纯相位液晶空间光调制器生成三波、六波横向剪切干涉仪的衍射光栅时，只需要将六边形位相光栅或六边形微透镜阵列用0～255位的灰度图表示，在调制器程序中调用该灰度图即可生成所需光栅；用纯相位液晶空间光调制器生成四波横向剪切干涉仪的衍射光栅时，只需要将光栅的振幅和相位同时编码到一个纯相位函数，用该纯相位函数表示的相位光栅，其正一级衍射光的振幅分布即可得到光栅的复振幅分布进而生成光栅。

4.根据权利要求1所述的一种实现可编程多波横向剪切干涉仪的方法，其特征在于：步骤(5)所述将图像传感器作为接收屏放置在出射光路上，经过纯相位空间光调制器反射的反射光在接收屏上相干叠加形成干涉条纹，对图像传感器探测得到的干涉条纹进行计算获得波前斜率信息，进而复原波前；其中，图像传感器是CCD相机或CMOS相机，从干涉条纹获得波前斜率的计算方法，是傅里叶变换或小波变换。

5.根据权利要求1所述的一种实现可编程多波横向剪切干涉仪的方法，其特征在于：步骤(6)所述通过编程改变工作模式，改变四波横向剪切干涉仪的灵敏度和动态范围，通过编程使纯相位空间光调制器在六边形纯相位光栅、正方形复振幅光栅和六边形微透镜阵列之间切换时，可以使工作模式在三波、四波和六波之间切换；

四波横向剪切干涉仪的干涉条纹光强表达式为：

其中I₀为z＝0处的光强，其中d为光栅周期，z为光栅到观察屏之间的距离，W为光程差代表的相位；

四波横向剪切干涉仪的灵敏度由d/z决定；

四波横向剪切干涉仪在方向x_i上的动态范围为：

其中i为在该方向上的条纹宽度，λ为光波长，x_i是条纹宽度为i的条纹对应的方向；

因此

通过编程改变d的大小就能改变四波横向剪切干涉仪的灵敏度和动态范围。