[发明专利]一种测量超表面相位的方法及系统

说明书

本发明提供了一种测量超表面相位的方法及系统，其中，该方法包括：设置相干的测量光和参考光；在测量光的光路中设有以及未设有待测超表面的情况下，为目标光路分别引入多个相位，并确定在引入多个相位时测量光与参考光生成的干涉图样，以及相位分布；基于两个相位分布之间的差值确定待测超表面的相位分布。通过本发明实施例提供的测量超表面相位的方法及系统，只需要将待测超表面移动至测量光的光路或者从测量光的光路中移出待测超表面，不需要精确移动器件；且利用相位调制器可以直接引入相位，方法简单，可以精确控制所引入的相位，能够简单、精确地确定待测超表面的相位分布。

技术领域

本发明涉及相位测量技术领域，具体而言，涉及一种测量超表面相位的方法及系统。

背景技术

超透镜(metalense)在制作加工后，超透镜表面相位的测量具有很大的意义。例如，测量真实的超透镜表面相位，能够推算出超透镜的各种光学性能参数，例如焦距、PSF(point spread function，点扩散函数)等，该参数具有真实准确的优势。

当前测量相位的普遍方法是干涉法。而在干涉法中，如何测量干涉相位，方法有很多种，但当前的测量相位的方法都比较复杂，不能保证精度。例如，论文《Phasecharacterisation of metalenses》(Zhao,M.,Chen,M.K.,Zhuang,ZP.et al.)中采用的测量系统参见图1所示，其原理是利用其中一个透镜的横向移动(在x方向上移动透镜L2)，来引入相位变化，从而通过后续计算得到相位分布。

该方法由于需要对几何相位等进行测量，需要引入偏振片、波片等，导致系统复杂，并且需要引入复杂算法。且该测量方法难以准确控制透镜的位移量和位移精度，会影响最终的测量结果。

发明内容

为解决当前测量相位的方法难以保证精度的问题，本发明实施例的目的在于提供一种测量超表面相位的方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种测量超表面相位的方法，包括：

设置测量光和参考光，所述测量光和所述参考光为相干光；

在所述测量光的光路中设有待测超表面的情况下，为目标光路分别引入n₁个第一相位，并确定在引入所述第一相位时所述测量光与所述参考光生成的第一干涉图样；所述目标光路为所述测量光的光路或所述参考光的光路；

在所述测量光的光路中未设有所述待测超表面的情况下，为所述目标光路分别引入n₂个第二相位，并确定在引入所述第二相位时所述测量光与所述参考光生成的第二干涉图样；

根据n₁个所述第一干涉图样中的光强分布确定第一相位分布，根据n₂个所述第二干涉图样中的光强分布确定第二相位分布；

基于所述第一相位分布与所述第二相位分布之间的差值确定所述待测超表面的相位分布。

在一种可能的实现方式中，所述根据n₁个所述第一干涉图样中的光强分布确定第一相位分布，根据n₂个所述第二干涉图样中的光强分布确定第二相位分布，包括：

基于N个待处理干涉图样的光强分布确定每个位置处的中间相位的正切值，所述正切值对应的相位为相应的所述中间相位；所述待处理干涉图样为所述第一干涉图样或所述第二干涉图样；以及

基于多个位置处的所述中间相位生成相应的相位分布；

其中，在所述待处理干涉图样为所述第一干涉图样的情况下，N＝n₁，且所述相位分布为所述第一相位分布；在所述待处理干涉图样为所述第二干涉图样的情况下，N＝n₂，且所述相位分布为所述第二相位分布。