[发明专利]基于朗奇剪切干涉仪的相位提取方法

摘要

一种基于朗奇剪切干涉仪的相位提取方法，该方法采用的朗奇剪切干涉仪结构包括光源、聚焦透镜、散射光学元件、一维衍射光栅板、被测光学系统平台、棋盘光栅、二维光电传感器和计算机。在被测光学系统物平面和像平面分别放置一维衍射光栅和棋盘光栅，通过采集相移间隔为π/4的9幅干涉条纹图计算相位，消除朗奇剪切干涉中多级衍射光干涉对相位提取精度的影响。本发明的相位提取方法，消除0级与±1级以外的较高级次衍射项的影响，降低波像差检测中相位提取的系统误差，提高光学系统的波像差检测精度。

主权项

一种基于朗奇剪切干涉仪的相位提取方法，该方法采用的检测装置是朗奇剪切干涉仪，该朗奇剪切干涉仪的结构包括：沿光源(1)输出光束方向依次是聚焦透镜(2)、散射光学元件(3)、一维衍射光栅板(4)、被测光学系统平台、棋盘光栅(7)和二维光电传感器(9)；所述的一维衍射光栅板(4)置于物面光栅位移台(5)上，所述的棋盘光栅(7)置于像面光栅位移台(8)上，所述的二维光电传感器(9)与计算机(10)相连；其特征在于该方法的步骤如下：①将被测光学系统(6)置于所述的被测光学系统平台上，调整朗奇剪切干涉仪，使所述的光源(1)位于被测光学系统(6)的物方，选择周期等于光源(1)的波长λ除以两倍被测光学系统(6)的数值孔径NA与剪切率s的乘积的像面棋盘光栅(7)，再选择周期为被测光学系统(6)工作距离处的放大倍数乘以像面光栅(7)周期的一维衍射光栅板(4)；一维衍射光栅板(4)置于物面光栅位移台(5)上，并调整到被测光学系统(6)的物面上，移动物面光栅位移台(5)，将一维衍射光栅板(4)上的第一光栅(401)移入被测光学系统(6)的物方视场点位置；棋盘光栅(7)置于像面光栅位移台(8)上，并调整到被测光学系统(6)的像面上，移动像面光栅位移台(8)，将棋盘光栅(7)移入被测光学系统(6)的像方光路，所述的一维衍射光栅板由周期Po且占空比为50％的两个物面一维衍射光栅组成，分别是光栅线沿y方向的第一光栅(401)和光栅线沿x方向的第二光栅(402)，所述的棋盘光栅(701)放置成透光单元和遮光单元的对角线方向平行于x轴和y轴方向的状态，沿x方向和y方向看都是朗奇光栅，占空比为50％；②调整物面光栅位移台(5)和像面光栅位移台(8)，对准第一光栅(401)和棋盘光栅(701)，并调整二维光电传感器(9)的位置，使探测面上获得条纹清晰的干涉图；③像面光栅位移台(8)沿x方向移动棋盘光栅(701)，移动9次，每次移动1/8光栅周期，每次移动后二维光电传感器(9)采集一幅剪切干涉图Ixk，其中根据9幅干涉条纹图，按下列公式计算相位：其中，为被测波前沿x方向的相位，代表被测波前在x方向上的梯度信息；④移动所述的物面光栅位移台(5)，将一维衍射光栅板(4)上的第二光栅(402)移入被测光学系统(6)的物方视场点位置，重新调整物面光栅位移台(5)和像面光栅位移平台(8)，对准第二光栅(402)和棋盘光栅(701)；⑤像面光栅位移台(8)沿y方向移动棋盘光栅(701)，移动9次，每次移动1/8光栅周期，每次移动后二维光电传感器(9)采集一幅剪切干涉图Iyk，其中根据9幅干涉条纹图，按下列公式计算相位：其中，为被测波前沿y方向的相位，代表被测波前在y方向上的梯度信息；⑥对上述相位提取结果解包裹，分别得到x方向和y方向的差分波前ΔWx和ΔWy进行剪切干涉波前重建，获得被测光学系统(6)波前。