[发明专利]偏振移相双剪切干涉波面测量仪及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光检测，是一种偏振移相双剪切干涉波面测量仪及其检测方法，特别是一种能精确测量任意对称波面并给出完整波面轮廓的高灵敏度双剪切干涉波面测量仪。

背景技术

高准直度的激光束在许多激光应用系统中得到了广泛的应用，如星间激光通讯系统采用高准直度的激光束以数千公里距离进行信号传输，高能激光武器输出高准直度的激光束可以集中能量对目标进行攻击。高准直度的激光束具有很高的波面质量和很小的发散度，通常情况下其波面误差接近衍射极限，约为波长的0.3倍左右。一般的波面传感器是无法对接近衍射极限的激光波面进行精确测量的。在先技术(参见中国发明专利公开号：CN1421680A，公开日2003年6月4日，发明名称：双剪切干涉波面测量仪)所述的双剪切干涉波面测量仪，利用横向剪切干涉和差动测量原理能有效地检测小于一个波长的波面误差，在其信号处理中采用条纹追迹法计算出干涉图中上下两部分干涉条纹的宽度来求解待测波面的最大波高。

在先技术所述的双剪切干涉波面测量仪可以测量波面误差为0.1个波长量级的激光波面，具有结构简单、操作方便、测量口径大等特点。该双剪切干涉波面测量仪是一个等光程干涉系统，能测量短相干长度的激光束，如半导体激光。剪切量连续可调，可以测量不同孔径、不同波高的激光波面。但是该双剪切干涉波面测量仪是将激光波面近似为球面波进行处理来求解激光波面，对于球面波以外的激光波面则难以进行精确测量。同时，波面的求解过程只能给出波面最大的波高，不能给出整个波面的三维形状。由于需要通过手动测量或计算机处理来计算干涉条纹的宽度，干涉条纹的质量对于测量灵敏度有直接的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种偏振移相双剪切干涉波面测量仪及其检测方法。该偏振移相双剪切干涉波面测量仪不仅保持双剪切干涉波面测量仪的所有特点，而且还具有灵敏度高、能精确测量任意对称波面并给出完整波面轮廓等优点。

本发明的技术构思是将移相技术引入在先技术所述的双剪切干涉波面测量仪中形成移相双剪切干涉波面测量仪，将能解决在先技术所述的双剪切干涉波面测量仪的不足。移相技术被公认为是干涉图像自动处理的最好方法和提高干涉测量灵敏度的有效途径，移相干涉仪是通过求解相位后直接获得波面函数，故它可以给出波面的三维形状。，

本发明的技术解决方案如下：

一种偏振移相双剪切干涉波面测量仪，特点在于其构成是沿光束的前进方向依次包括：第一雅敏平行平板、左下楔形光学平板、左上楔形光学平板、右下楔形光学平板、右上楔形光学平板、第二雅敏平行平板、偏振移相器、成像镜组和图像传感器，该图像传感器的输出端接计算机，所述的第二雅敏平行平板与第一雅敏平行平板平行放置，其材料和光学厚度相同，所述的第一雅敏平行平板的入射工作面的分光部位镀有偏振分束薄膜，而另一个工作面的反射部位镀有全反射薄膜，经该第一雅敏平行平板分光后形成两路偏振方向相互垂直的线偏振干涉光束，所述的第二雅敏平行平板的出射工作面的合光部位镀有消偏振分束薄膜，另一个工作面的反射部位镀有全反射薄膜，两路干涉光束经过该第二雅敏平行平板后在其消偏振分束薄膜处进行合光，并且它们的强度相等或者接近相等，所述的左下楔形光学平板、左上楔形光学平板、右下楔形光学平板、右上楔形光学平板的材料、楔角与光学厚度相同，放置在所述的第一雅敏平行平板与第二雅敏平行平板之间，所述的左下楔形光学平板、左上楔形光学平板上下叠放且偏转光束的方向相反，形成一个楔形光学平板组，所述的右下楔形光学平板、右上楔形光学平板上下叠放且偏转光束的方向相反，形成另一个楔形光学平板组，所述左下楔形光学平板和右下楔形光学平板的短边或者长边相接，所述左上楔形光学平板和右上楔形光学平板的长边或者短边相接且与左下楔形光学平板、右下楔形光学平板之间的相接情况相反，所述的两个楔形光学平板组各自透过一路干涉光束，并使透过的干涉光束上下部分的偏转方向相反。

所述的偏振移相器由固定的四分之一波片与可旋转的检偏器组成，或由固定的1/4波片、检偏器和可旋转的半波片组成，所述的偏振移相器置于第二雅敏平行平板的输出端。

所述的成像镜组是将干涉光束缩小成像在所述的图像传感器上，所述的图像传感器将干涉光强信号转换为数字图像信号。

一种利用上述偏振移相双剪切干涉波面测量仪进行波面测量的方法，其特征在于包括下列步骤：