[发明专利]基于涡旋光干涉费马螺线拟合的球面波曲率半径测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于涡旋光干涉图样-费马螺线拟合的球面波曲率半径测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过CCD相机拍摄球面波与涡旋光的干涉强度图，然后通过峰值搜索算法求得干涉强度图的峰值坐标；

步骤2，通过最小二乘法对干涉强度图的峰值坐标进行拟合，得到其在极坐标中的费马螺线，通过费马螺线系数与球面波曲率半径的定量关系：

，其中，a为费马螺线系数，R为球面波曲率半径，λ是波长；

采用最小二乘法，构造评价函数，使误差距离平方和最小化：

其中N为离散数据点的个数；

其中，系数p和q决定螺线的旋转周期；

为第i周期螺线的最大矢径；、表示干涉光强图极大值的坐标；

，

该评价函数的最小值存在的必要条件为其对应的导数为0，由此可得：

因此，

进一步地，

由此，得到球面波的曲率半径R。

2.一种用于实现如权利要求1所述的基于涡旋光干涉图样-费马螺线拟合的球面波曲率半径测量方法的装置，包括沿激光传输方向依次设置的激光器、扩束系统、第一分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、第二分光棱镜、CCD相机；其特征在于：在第一分光棱镜和第一反射镜之间依次设有四分之一波片和螺旋相位板；入射光的偏振方向与四分之一波片光轴的夹角成45°；所述CCD相机用于拍摄球面波与涡旋光的干涉强度图。

3.根据要求2所述的装置，其特征在于：所述螺旋相位板的拓扑荷数为1。

4.根据要求2所述的装置，其特征在于：所述激光器为He-Ne激光器，输出为线偏振光。

5.根据要求2所述的装置，其特征在于：所述扩束系统为开普勒式望远镜结构。

6.根据要求2所述的装置，其特征在于：所述的第一分光棱镜和第二分光棱镜为不具有偏振特性的普通分光棱镜。