[发明专利]基于声光调制器外差干涉测量光学系统波像差的测量设备

说明书

基于声光调制器外差干涉测量光学系统波像差的测量设备涉及光学检验测量技术领域，解决了现有装调难度和成本较高、测量精度低的问题，该装置包括第一激光器、光纤分束器、第一光纤声光调制器、第二光纤声光调制器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一分束器、第一合束器、点探测器、第一偏振调节系统、第二合束器、第二分束器、第二偏振调节系统、第一面阵探测器；待测光学系统设置在第一偏振调节系统内。本发明利用光纤分束器、第一光纤声光调制器和第二光纤声光调制器，实现装调成本低，装调精度高、克服单声光调制器基频过高的问题、克服了单声光调制器本身引入的测量误差，提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及光学检验测量技术领域，具体涉及基于声光调制器外差干涉测量光学系统波像差的测量设备。

背景技术

以空间引力波探测为代表的空间探测前沿技术，对长基线激光干涉测距精度的要求提出了极大的挑战。以望远镜为代表的光学系统是长基线激光干涉测距系统的重要组成部分，其系统波像差是影响干涉测距精度的重要因素。

目前高精度的望远镜系统波像差检测方式通常是采用相移干涉测量，常用的相移方法是通过机械结构推动参考镜的机械式相移。机械式相移最主要的问题包括：相移速度慢，无法实现高速相移测量；相移器的振动降低测量精度。

采用声光调制器实现相移干涉测量可以解决上述问题。与本发明最接近已有技术是英国诺丁汉大学的论文“Widefield ultrastable heterodyne interferometry usinga custom CMOS modulated light camera”中的方案，如图1所示，包括激光器一(1)、分束器一(2)、空间声光调制器(3)、第一会聚透镜(4)、针孔滤波器(5)、第一准直透镜(6)、转向镜一(7)、合束器一(8)、面阵探测器一(9)、转向镜二(10)、第二会聚透镜(11)、第二准直透镜(12)、转向镜三(13)、第三会聚透镜(14)；其中，激光器一(1)的出射光经过分束器一(2)分束为光束a和光束b；光束a是分束器一(2)的透射光，光束b是分束器一(2)的反射光；光束a依次经过空间声光调制器(3)、第一会聚透镜(4)、针孔滤波器(5)、第一准直透镜(6)和转向镜一(7)形成相位调制的平行光到合束器一(8)；光束b依次通过转向镜二(10)、第二会聚透镜(11)、第二准直透镜(12)到达合束器一(8)；光束a和光束b在合束器一(8)合束形成相移干涉后分为两束；一束直接被面阵探测器一(9)接收并采集形成测试信号，另一束干涉光依次通过转向镜三(13)和第三会聚透镜(14)到达面阵探测器一(9)单独的测试像素形成参考像素。

该方案的主要问题包括：采用空间声光调制器结合针孔滤波器作为相移组件其装调难度和成本较高；采用单声光调制的方案，其调制频率受其基频的制约一般大于40MHz，太高的调制频率限制了面阵探测器的选择，很难提高探测器信号的性噪比；同时单声光调制器的方案将声光调制器本身的噪声引入了测量中，降低了测量精度。该方案只采用一个干涉仪，未对光学系统的测量做针对性的优化。

发明内容

为了解决现有相移干涉测量设备的装调难度较大、成本较高、难以提高探测器信号的性噪比、测量精度低的问题，本发明提供基于声光调制器外差干涉测量光学系统波像差的测量设备。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于声光调制器外差干涉测量光学系统波像差的测量设备，包括第一激光器、光纤分束器、第一光纤声光调制器、第二光纤声光调制器、第一光纤准直器、第二光纤准直器、第一分束器、第一合束器、点探测器、第一偏振调节系统、第二合束器、第二分束器、第二偏振调节系统、第一面阵探测器；待测光学系统设置在第一偏振调节系统内；