[发明专利]一种瞬态移相横向剪切干涉仪及测量方法

权利要求书

1.一种瞬态移相横向剪切干涉仪，其特征在于，包括线性偏振器、偏振分光板、平面反射镜、四分之一波片、成像透镜以及偏振相机，其中，所述线性偏振器设置于偏振分光板的上方，所述四分之一波片、成像透镜、偏振相机依次设置于所述偏振分光板的一侧，所述偏振分光板与X轴方向呈45°夹角，所述平面反射镜设置于偏振分光板下方并与偏振分光板平行；

被测波面经过所述线性偏振器进入所述偏振分光板，将光束分为透射光p和反射光s，并将透射光p和反射光s分别作为剪切波面和原始波面，透射光p经所述平面反射镜的反射后，再次经过偏振分光板后的透射光p与反射光s保持光路的同向，所述透射光p与反射光s为横向剪切量为u的光波，所述透射光p和反射光s再经过所述四分之一波片（ 4） 后变为两个旋向相反的圆偏振光，两个旋向相反的圆偏振光经过成像透镜后被偏振相机采集，并获取4幅相位差为的瞬态移相干涉图；

所述偏振分光板的分光面位于所述平面反射镜的一侧，通过任意调整所述偏振分光板与平面反射镜的间距，实现剪切比为从0到1范围中的任意值。

2.如权利要求1所述的瞬态移相横向剪切干涉仪，其特征在于，调整的剪切比为，其中，u为横向剪切量，T为被测波面的孔径大小。

3.如权利要求2所述的瞬态移相横向剪切干涉仪，其特征在于，所述瞬态移相横向剪切干涉仪还包括重构模块，用于基于波前重构算法对获取的瞬态移相干涉图进行波前重构，并获取被测波面的信息。

4.如权利要求3所述的瞬态移相横向剪切干涉仪，其特征在于，所述重构模块包括第一计算单元，用于根据琼斯矩阵计算经过所述四分之一波片后的原始波面和剪切波面，其中，所述原始波面和剪切波面用式（1）表示如下：

（1）；

其中，u是横向剪切量，k是波数，和是相应的琼斯矩阵系数。

5.如权利要求4所述的瞬态移相横向剪切干涉仪，其特征在于，所述重构模块还包括第二计算单元，用于根据琼斯矩阵计算通过所述偏振相机中的微偏振器阵列后的原始波面和剪切波面，其中，和用式（2）表示为：

（2）；

其中，是所述偏振相机中的微偏振器的琼斯矩阵，其中j=1、2、3、4，其透光轴分别指向0°、45°、90°和135°。

6.如权利要求5所述的瞬态移相横向剪切干涉仪，其特征在于，所述重构模块还包括第三计算单元，用于计算所述原始波面和剪切波面在所述偏振相机中不同的微偏振器方向上的叠加值，以及计算所述偏振相机上采集的相应强度，其中，所述和用式（3）表示为：

（3）；

其中，是与线偏振方向（0°、45°、90°、135°）相对应的第j个（j=1、2、3、4）相移x方向剪切干涉图的相应光强。

7.如权利要求6所述的瞬态移相横向剪切干涉仪，其特征在于，所述重构模块还包括第四计算单元，用于利用四步相移算法，根据获取的4幅相位差为的瞬态移相干涉图，计算x方向的剪切波面和y方向的剪切波面，并根据差分Zernike多项式拟合的方法，得到被测波面，其中，和通过式（4）、（5）和（6）计算得到：

（4）；

（5）；

（6）；

其中，r为x或y剪切方向。

8.一种如权利要求1-7任一所述的瞬态移相横向剪切干涉仪的测量方法，

其特征在于，所述测量方法包括：

被测波面经过所述线性偏振器进入所述偏振分光板，将光束分为透射光p和反射光s，并将透射光p和反射光s分别作为剪切波面和原始波面；

透射光p经所述平面反射镜的反射后，再次经过偏振分光板后的透射光p与反射光s保持光路的同向，所述透射光p与反射光s为横向剪切量为u的光波；

所述透射光p和反射光s再经过所述四分之一波片4后变为两个旋向相反的圆偏振光，两个旋向相反的圆偏振光经过成像透镜后被偏振相机采集，并获取4幅相位差为的瞬态移相干涉图；

根据波前重构算法对所述获取的瞬态移相干涉图进行波前重构，并获取被测波面的信息。