[发明专利]一种结合自适应光学技术的大动态范围、高精度相位差法波前测量仪

摘要

本发明公开了一种结合自适应光学技术的大动态范围、高精度相位差法波前测量仪，由光源激光器、平行光准直系统、光束共轭‑匹配系统、波前校正器、相位差波前传感器和高性能计算处理系统组成，所述的波前测量仪：利用波前校正器为相位差波前传感器引入多组精确已知的相位差异信息，构成多通道相位差波前畸变约束，显著提高传统相位差法的像差探测范围和灵敏度；利用波前校正器、相位差波前传感器和高性能计算处理系统构成自适应光学波前像差闭环校正‑测量系统，对校正后的残余像差进行持续检测，使得经相位补偿后的畸变光波将逐步并最终逼近理想光学平面光波，此时波前校正器的校正量即为待测波前像差的准确数值。

主权项

1.一种结合自适应光学技术的大动态范围、高精度相位差法波前测量仪，其特征在于：包括光源激光器(1)、平行光准直系统(2)、第一分光镜(3)、待测样品(4)、光束共轭-匹配系统(5)、第二分光镜(6)、波前校正器(7)、相位差波前传感器(8)和高性能计算处理系统(9)；光源激光器(1)发出照明光束，平行光准直系统(2)将照明光束准直为平行光波，平行光波经第一分光镜(3)反射后照明待测样品(4)，待测样品(4)反射回包含待测像差的畸变光波，畸变光波经第一分光镜(3)进入光束共轭-匹配系统(5)，光束共轭-匹配系统(5)使波前校正器(7)、相位差波前传感器(8)和待测样品(4)处于光学共轭位置，畸变光波经第二分光镜(6)进入波前校正器(7)，波前校正器(7)对畸变光波引入精确已知的相位差Δφ_k并反射至第二分光镜(6)，第二分光镜(6)再将调制后的畸变光波反射至相位差波前传感器(8)，高性能计算处理系统(9)利用相位差波前传感器(8)采集的远场光斑图像和波前校正器(7)引入的已知相位差Δφ_k，计算得到畸变波前相位分布，求解过程采用最优化算法对公式(1)和(2)进行迭代计算，并驱动波前校正器(7)对畸变光波进行相位补偿，经迭代校正后的畸变光波将逐步并最终逼近理想光学平面光波，此时波前校正器(7)加载的校正量即为待测波前像差的准确数值；/n /n /n式(1)为待求解的最优化目标函数，K是通过波前校正器(7)调制的已知相位差的远场光斑图像总帧数，D_k是第k帧远场光斑图像；式(2)中φ为待测畸变光波相位分布，Δφ_k是与D_k对应的第k帧已知相位差，FFT(·)为快速傅里叶变换。/n