[发明专利]基于斐波那契光子筛的变剪切比四波剪切干涉仪

说明书

一种基于斐波那契光子筛的变剪切比四波剪切干涉仪，包括待测波前、斐波那契光子筛、小孔光阑、第一三维平移台、聚焦透镜、第二三维平移台、图像探测器、第三三维平移台和计算机，本发明从四波横向剪切干涉图中提取两正交方向的差分波前信息，结合波前重构算法，快速实现待测波前的高精度重构；本发明通过斐波那契光子筛实现四波剪切干涉仪剪切比的调节，可提高四波剪切干涉仪的波前检测精度，可扩展四波剪切干涉仪的应用范围，可简化四波剪切干涉仪的组成结构。

技术领域

本发明涉及光学干涉检测领域，特别是一种基于斐波那契光子筛的变剪切比四波剪切干涉仪。

背景技术

四波剪切干涉技术是光学干涉检测领域的一种重要技术，该技术利用记录的单幅剪切干涉图提取差分波前信息，通过波前重构算法实现瞬态波前检测。在激光核聚变中，四波剪切干涉技术可实时检测激光束的空间特性，保证聚焦的尺寸达到点火要求；在天文领域中，四波剪切干涉技术可补偿天文望远镜进行天文观测成像中形成的波前畸变；在现代医学治疗中，四波剪切干涉技术可在目视医学中检测人眼波像差，为临床诊断及治疗提供可视化指导。四波剪切干涉技术在各个领域的应用日益增加，对四波剪切干涉仪的研究也日趋重要。

2000年，科学家J.Primot和N.Guérineau[Primot J,Guérineau N.Extendedhartmann test based on the pseudoguiding property of a hartmann maskcompleted by a phase chessboard.[J].Applied Optics,2000,39(31):5715-20]基于夏克-哈特曼波前传感器理论，提出了四波横向剪切干涉技术，其在原有的哈特曼光阑上叠加一个衍射光栅，以抑制一级以外衍射级次，增大四支自相干涉的衍射子波前衍射效率。传统的衍射光栅由熔石英刻蚀而成，由于X射线及极紫外波段下的强吸收性，传统光栅主要应用于光学波段。斐波那契光子筛[Zhang J.Three-dimensional array diffraction-limitedfoci from Greek ladders to generalized Fibonacci sequences[J].Opt.Express,2015,23(23):30308-30317]作为一种新型的衍射光学元件，可实现极紫外到软X射线波段的衍射分束，可用于短波下的四波剪切干涉系统。

本发明将斐波那契光子筛用于四波剪切干涉仪，通过记录待测波前通过斐波那契光子筛后的变剪切比四波横向剪切干涉图，利用差分波前相位提取法、剪切量标定法和波前重构算法实现待测波前的高精度复原，最终实现高精度动态波前检测。

发明内容

本发明提供一种基于斐波那契光子筛的变剪切比四波剪切干涉仪，以实现待测波前的高精度复原。该方法从记录的剪切干涉图中提取两正交方向的差分波前信息，再结合波前重构算法快速恢复得到待测波前，最终实现高精度的瞬态波前检测；该系统可记录得到具有不同剪切比的四波横向剪切干涉图，可提高四波剪切干涉仪的波前检测精度，可扩展四波剪切干涉仪的应用范围，可简化四波剪切干涉仪的组成结构。

本发明的技术解决方案

一种基于斐波那契光子筛的变剪切比四波剪切干涉仪，其特点在于,包括待测波前、斐波那契光子筛、小孔光阑、供小孔光阑放置的第一三维平移台、图像探测器、供图像探测器放置的第三三维平移台和计算机；

所述的斐波那契光子筛的两焦距分别为f₁和f₂，对应的一级衍射角分别为θ₁和θ₂，对应的第一焦面P₁和第二焦面P₂的间距为△z；所述的小孔光阑位于所述的第一焦面P₁或所述的第二焦面P₂位置；所述的斐波那契光子筛对所述的待测波前成像，且所述的图像探测器位于该斐波那契光子筛的像面位置；