[发明专利]多波长光场能量测量方法

权利要求书

1.一种多波长光场能量的测量方法，其特征在于，测量光路依次包括：衰减比例已知衰减模块(1)、波前调制器(2)、CCD探测器(3)，所述的CCD探测器(3)的输出端与计算机(4)的输入端相连，所述的波前调制器(2)与CCD探测器(3)之间的距离为L，所述的衰减模块(1)的出射光处距离所述的波前调制器(2)为Lf，不同波长的光束的波长分别为λ₁，λ₂，λ₃，...,λ_N,N1；所述的波前调制器(2)对于不同波长的分布已知，表示为d_s，s＝1,2,…,N，其中小标s表示波前调制器(2)对不同波长的分布，其特征在于该方法包括下列步骤：

1)调整衰减模块(1)并记录衰减比例α_s，使得CCD探测器(3)记录的衍射光斑强度在其动态范围内，同时保证曝光时间大于脉冲宽度，利用触发信号触发得到单幅衍射光斑I，完成数据记录；对于连续光，同时记录设定的曝光时间，得到单幅衍射光斑I，完成数据记录；输入所述的计算机；

2)利用计算机进行迭代运算，首先对波前调制器(2)所在平面S1上的不同波长的入射光进行初始猜测，对应的波前分布为D_illu_0,s其中s＝1,2,…,N；进行第k次迭代过程如下：

①分别计算第s个待测波前经过波前调制器(2)后的出射光，得到D_k,s＝D_illu_k,s×d_s，其中k表示迭代次数，s＝1,2,…,N；

②分别计算D_k,s传播到CCD面S3的散斑分布其中表示正向衍射光程，同时计算误差其中p、q表示矩阵行列数；

③利用记录的光斑I，按照如下公式，针对于每个波长λ_s对diff_k,s进行修正振幅，并保持相位不变，得到更新后的光场分布

④将更新后的不同波长的光的波前逆传播回波前调制面，其中波长λ_s对应的逆传播回的波前调制面照明光分布为：其中表示逆向传播；

⑤按照如下公式计算得到不同波长的光对应的修正后的波前调制器(2)入射波前分布：

其中，conj()表示取共轭；

⑥将更新后的D_illu′_k,s传播到中间面S2，S2为实际焦平面或者虚拟焦平面得到按照如下公式，加入中间面S3的空间有限限制Fxy_k,s，得到修正后的focus′_k,s＝focus_k,s×Fxy_k,s，Fxy_k,s是随着迭代次数直径不断变大的孔函数，当直径增大到最大值的时候就不再增大；

⑦将focus′_k,s再次逆向传播回平面S1，得到再次更正后的波前调制器(2)照明光并作为第k+1次迭代过程的初始猜测；

⑧重复步骤①-⑦，直到error_k足够小，结束迭代过程，得到N个入射波前的最终复振幅分布D_illu_s；

3)分别对D_illu_s振幅分布按像素求和得到再按公式计算得到N个波长的能量其中β_s为所述的CCD探测器(3)对波长λ_s的响应系数，完成能量测量；

对于连续光，计算出能量后，根据曝光时间，按下列公式计算得到各自的平均功率Power_s＝E_s/t_exposure，其中，t_exposure为CCD记录的曝光时间。