[发明专利]一种基于Gabor波带片的三波径向剪切干涉仪

权利要求书

1.一种基于Gabor波带片的三波径向剪切干涉仪，其特征在于：所述的干涉仪由一个Gabor波带片和一个图像探测器组成；待测光束经过Gabor波带片产生三个衍射级次，分别是透射光、会聚光、发散光，传播一段距离后，此距离小于Gabor波带片的焦距，发生三波径向剪切干涉，形成干涉条纹，并被图像探测器记录；在干涉平面，由于三束光的孔径不同，会聚光包含了径向缩小的待测波前信息，发散光包含了径向扩大的待测波前信息，所以在干涉图中包含了径向剪切的相位信息；利用相位提取算法即可从干涉图中提取径向剪切相位，并结合波前复原算法重构待测光束的相位信息；此径向剪切干涉仪的径向剪切比可调，并且调整方便，只需改变图像探测器到Gabor波带片的距离z，其中径向剪切比s＝(f-z)/(f+z),f是Gabor波带片的焦距；所使用的Gabor波带片是一个振幅波带片，正余弦型Gabor波带片的复振幅透过率函数为：

其中，r是极坐标系的径向变量，d是一个常数，且d＝f×λ，其中f是波带片的焦距，λ是待测光束的波长；

设被测光复振幅为：

U_i(r,θ)＝A_i(r,θ)exp[jkW(r,θ)] (2)

其中，θ是极坐标系的角向变量，A_i(r,θ)是待测光束的振幅，W(r,θ)是待测光束的波前，j是虚数单位，k＝2π/λ是波矢，经过Gabor波带片后，产生三个衍射光束，它们的复振幅变成如下形式：

传播一段距离z后，在图像探测器接收靶面复振幅表达式是：

其中，α＝f/(f-z)，是缩小波前的坐标变换系数，β＝f/(f+z)，是扩大波前的坐标变换系数，A_z0(r,θ,z)/2是透射光的振幅分布，A_z1(r,θ,z)/4是会聚光的振幅分布，A_z2(r,θ,z)/4是发散光的振幅分布，进而得到图像探测器接收的干涉图表达式是：

其中是U_z(r,θ,z)的复共轭；

在图像探测器上得到单幅径向剪切干涉图，利用虚光栅移相莫尔条纹法从得到干涉条纹中可以解调相位获得径向波前斜率信息，进而结合径向剪切干涉模式波前复原算法重构待测波前分布。

2.根据权利要求1所述的基于Gabor波带片的三波径向剪切干涉仪，其特征在于：Gabor波带片既可以是正余弦型的Gabor波带片，也可以是负余弦型的Gabor波带片。

3.根据权利要求1所述的基于Gabor波带片的三波径向剪切干涉仪，其特征在于：Gabor波带片是一种透过率连续变化的振幅型波带片，只对待测光束进行振幅调制，不改变相位分布。

4.根据权利要求1所述的基于Gabor波带片的三波径向剪切干涉仪，其特征在于：图像探测器可以是CCD，CMOS，或其他阵列型探测器。