[发明专利]双光栅偏振点衍射干涉装置以及波前测试方法

说明书

本发明公开了一种双光栅偏振点衍射干涉装置以及波前测试方法，包括分束光栅、第一偏振片、点衍射板PDP、第二偏振片、平面镜、合束光栅、空间移相组件、CCD图像传感器；双光栅偏振点衍射装置采用分束光栅进行分光，以实现后续光路的相干光调制；采用合束光栅形成共光路结构，以实现检测装置的光干涉，相干光经准直物镜入射到空间移相组件中，最后在CCD图像传感器上采集到移相量相差90°的空间移相干涉图，采用移相算法解算待测波前。

技术领域

本发明属于光干涉测量的技术领域，具体涉及到采用双光栅偏振点衍射干涉装置，用于点衍射干涉动态波前检测技术。

背景技术

点衍射干涉技术保留了干涉测量的高分辨测量的优势，又保证了共光路特性，使得波前检测同时具备高分辨、高精度优势。然而，此类技术仍处于起步阶段，尚有需要改进之处。主要表现为：保证共光路特性的同时实现空间移相。为了提升相位恢复精度，一般采用空间移相算法解调相位，而实现空间移相需要对相干光进行偏振调制。

现有的方案中或是采用了偏振点衍射板与微偏振阵列，或是采用Mach-Zehnder结构分别对相干光调制。对于前者，偏振点衍射板通过在偏振片上刻蚀针孔获得，不能得到偏振态严格垂直的相干光，使得相位恢复结果中包含误差；至于后者，需要采用多种光学元件实现相干光的分束与合束，较大程度地破坏了共光路结构，降低了系统精度。

发明内容

为了解决现有点衍射干涉技术中，精度低、误差大的问题，本发明提供了一种用于点衍射干涉技术检测待测波前的双光栅偏振点衍射干涉装置。

实现本发明目的的技术方案为：一种双光栅偏振点衍射干涉装置，包括分束光栅、第一偏振片、点衍射板PDP、第二偏振片、平面镜、合束光栅；分束光栅与合束光栅均为一维光栅；

分束光栅进行分光，第一偏振片、点衍射板PDP、第二偏振片组成偏振式点衍射板；第一偏振片和第二偏振片的透振方向互相垂直，所述点衍射板PDP上设有衍射针孔和透射孔，直射光从点衍射板PDP透射孔透射而出，携带待测波前波差信息形成测试光，衍射光从点衍射板PDP衍射针孔衍射而出，经针孔滤波形成接近理想球面波的参考光；参考光经过平面反射镜反射到合束光栅，参考光以布儒斯特角入射进平面反射镜，达到提高参考光偏振度的目的，参考光与测试光在合束光栅处重叠，形成共光路结构。

参考光与测试光经过合束光栅发生衍射，取测试光的0级衍射光与参考光的+1级衍射光形成共光路相干光，经准直物镜入射到空间移相组件中，最后在CCD图像传感器上将同时采集到移相量相差90°的空间移相干涉图，采用移相算法解算待测波前。

基于一种双光栅偏振点衍射干涉装置的波前测试方法:

步骤一：待测波前入射到分束光栅(1)分成0级衍射光与+1级衍射光；

步骤二：0级衍射光与+1级衍射光经第一偏振片(2)、点衍射板PDP(3)、第二偏振片(4)组成偏振式点衍射板，衍射光从点衍射板PDP(3)的衍射针孔衍射而出，经针孔滤波形成接近理想球面波的参考光；直射光从点衍射板PDP(3)透射孔透射而出，携带待测波前波差信息形成测试光；

步骤三、参考光以布儒斯特角入射进平面反射镜(5)，提高参考光偏振度，平面反射镜(5)将参考光折转到合束光栅(6)处，并与测试光重叠；

步骤四：参考光与测试光经过合束光栅(6)发生衍射，取测试光的0级衍射光与参考光的+1级衍射光形成共光路相干光；

步骤五：相干光经准直物镜入射到空间移相组件中，最后在CCD图像传感器上采集到移相量相差90°的空间移相干涉图；

步骤六：采用移相算法解算待测波前：S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄分别为移相差相差90°的干涉图光强分布。