[发明专利]大口径光学元件二次曝光相位测量装置及测量方法

摘要

一种大口径光学元件二次曝光相位测量装置及测量方法，激光器发出的相干光通过扩束器后由聚焦透镜聚焦，穿过焦点后经随机相位板形成散射光斑，用一个光斑探测器记录第一幅散射光斑；然后将大口径光学元件紧贴放置在聚焦透镜的前面，用光斑探测器记录第二幅散射光斑，通过记录的散射光斑并由计算机进行迭代计算获得随机相位板上的照明光场分布，由菲涅尔衍射积分公式计算可以获得聚焦透镜面上的光场分布，分别求出二次曝光记录的散射光斑恢复获得的聚焦透镜面上的光场分布，并求出他们的相位差即为待测大口径光学元件的相位分布。本发明不受限于光斑探测器尺寸，受环境影响较小，结构简单，测量分辨率高，满足于大口径光学元件相位测量的要求。

主权项

利用大口径光学元件二次曝光相位测量装置对待测大口径光学元件进行二次曝光的相位测量方法，所述大口径光学元件二次曝光相位测量装置，包括激光器(1)、扩束器(2)、聚焦透镜(4)、随机相位板(5)、二维电动位移台(6)、光斑探测器(7)和计算机(8)；沿所述的激光器(1)发出的相干光方向依次经过所述的扩束器(2)、聚焦透镜(4)、随机相位板(5)和光斑探测器(7)，所述的随机相位板(5)置于所述的二维电动位移台(6)上并垂直于光束的入射方向，该随机相位板(5)位于所述的聚焦透镜(4)的焦点后，在靠近所述的聚焦透镜(4)前设有供待测大口径光学元件(3)放置的机构，所述的光斑探测器(7)输出端与所述的计算机(8)输入端相连，所述的计算机(8)输出端与所述的二维电动位移台(6)控制端相连；其特征在于，该方法包括以下步骤：①以激光器发出的相干光光束为基准，确定光轴，将随机相位板(5)置于所述的二维电动位移台(6)上，由二维电动位移台(6)控制送入光路中，使随机相位板(5)垂直于光束的入射方向，同时，确保各光学元件与光束垂直且中心保持在光轴上，该随机相位板(5)的相位分布已知，尺寸大小满足光路中光束全部通过；②用直尺测量聚焦透镜(4)到随机相位板(5)的直线距离L0，聚焦透镜(4)焦点到随机相位板(5)的直线距离L1，随机相位板(5)到光斑探测器(7)靶面的直线距离L2；③计算机(8)控制所述的二维电动位移台(6)的移动，使随机相位板(5)移动至光路中光束全部通过该随机相位板(5)的位置；④在聚焦透镜(4)前面没有放置待测大口径光学元件(3)时，用光斑探测器(7)记录第一幅散射光斑；⑤将待测大口径光学元件(3)置于所述的机构上靠近所述的聚焦透镜(4)并与入射光束垂直，用光斑探测器(7)记录第二幅散射光斑；⑥光斑探测器(7)记录的光斑强度分布分别输入计算机(8)，由计算机(8)利用光斑数据进行待测大口径光学元件的相位处理。