[发明专利]一种基于四步移相原理的小型化径向剪切干涉仪

摘要

本发明提供一种基于四步移相原理的小型化径向剪切干涉仪，包括：起偏器（P1），偏振分光棱镜（PBS），由焦距分别为f1和f2(f1≠f2）第一透镜（L1）和第二透镜（L2），以及第一反射镜（M1）和第二反射镜（M2）组成的缩束或扩束系统，1/4波片（QW），二元微偏振片阵列和光敏器件CCD相机。畸变光束进入该小型化径向剪切干涉仪，形成同光轴、偏振方向相互垂直且光束口径按相同比例缩放的光束对，并经过由1/4波片（QW）和二元微偏振片阵列组成的四步移相器后，投射到CCD相机的光敏面上，形成单帧干涉图。本发明无需绝对平面参考镜，可用于自适应光学等波前探测应用领域；采用全共光路结构，能够有效抑制环境扰动，对环境要求低，干涉图稳定。

主权项

一种基于四步移相原理的小型化径向剪切干涉仪，其特征在于，包括：起偏器（P1），偏振分光棱镜（PBS），由焦距分别为f1和f2的第一透镜（L1）和第二透镜（L2），以及第一反射镜（M1）和第二反射镜（M2）组成的缩束或扩束系统，1/4波片（QW），二元微偏振片阵列（PM）和光敏器件CCD相机；其中f1≠f2；畸变光束（W）进入基于四步移相原理的小型化径向剪切干涉仪后，首先经过起偏器(P1)后被偏振分光棱镜(PBS)分成偏振方向沿水平方向的反射光束和偏振方向沿竖直方向的透射光束，偏振方向沿水平方向的反射光束经过第一透镜（L1）、第一反射镜（M1）、第二反射镜（M2）以及第二透镜（L2）后，最终被偏振分光棱镜（PBS）再次反射，其光束口径被相应缩小或扩大；设入射光束口径为D0，则缩束或扩束后光束口径为D1，且D1=D0×f2/f1；同样，偏振方向沿竖直方向的透射光束经过第二透镜（L2）、第二反射镜（M2）、第一反射镜（M1）以及第一透镜（L1）后，最终被偏振分光棱镜（PBS）再次透射，其光束口径被相应扩大或缩小；扩束或缩束后光束口径为D2，且满足D2=D0×f1/f2；这样，包含畸变波前相位分布的光束入射到由偏振分光棱镜（PBS）和缩扩束系统后，形成两束同光轴、偏振方向分别沿水平和垂直方向的光束对，共同进入快轴沿45°方向的1/4波片和由微偏振片阵列组成的相位掩模板中，并最终投射到CCD相机的光敏面上；其中，微偏振片阵列是由一系列大小与CCD相机像元大小相同的微偏振片组成，相邻四个像元对应的四个微偏振片的起偏角分别为0°、45°、90°和135°；根据偏振移相原理，四个相邻像元之间的相移量分别对应为0，π/2、π和3π/2，根据四步移相算法，即能够计算出对应位置的相位值，依次类推，可以从探测到的单帧干涉图中提取出径向剪切相位差分布。