[发明专利]用于扩束准直系统波面像差检测的装置及方法

权利要求书

1.一种用于扩束准直系统波面像差检测装置，包括剪切单元、调节单元、成像单元，光电探测单元、存储单元以及信号处理单元；其中，剪切单元、成像单元与光电探测单元依次设置于扩束准直系统出射光束的光路上，剪切单元位于扩束准直系统与成像单元之间；其特征在于：

设定扩束准直系统出射光束的传播方向为z轴，并以z轴建立左手坐标系，则水平方向为x轴，竖直方向y轴；

所述剪切单元沿光路方向依次包括一维位相光栅A、一维位相光栅B、位相光栅C和位相光栅D；所述剪切单元中四个光栅的光栅平面相互平行且与所述出射光束的光路垂直；

其中，一维位相光栅A和一维位相光栅B的结构相同，其上设有与x方向相互平行的光栅条纹组，所述光栅条纹组上光栅条纹的布设方式为：相邻透光部分设置不同的刻蚀深度，使透过相邻透光部分的光波存在180°相位差；同时，两相邻透光部分之间的非透光部分的宽度为p/6，透光部分的宽度为p/3，p为一维位相光栅的周期，设定p≥16β，β为光电探测单元的像元尺寸；

其中，位相光栅C和位相光栅D的结构相同，其上设有两光栅条纹组，其中一光栅条纹组与x方向相互平行，另一光栅条纹组与y方向相互平行，且两光栅条纹组互不相交；所述两光栅条纹组的光栅条纹的布设方式与一维位相光栅的光栅条纹相同；

调节单元分别与一维位相光栅A、一维位相光栅B、位相光栅C和位相光栅D相连，用于控制一维位相光栅A、一维位相光栅B、位相光栅C和位相光栅D的旋转，以及控制位相光栅C和位相光栅D的位置移动；

成像单元用于将剪切单元x、y方向剪切干涉产生的剪切干涉图成像到光电探测单元上；

光电探测单元与存储单元相连，用于采集两方向上的剪切干涉图并传输给存储单元；

存储单元与信号处理单元相连，用于存储光电探测单元传输过来的两方向上的剪切干涉图，以及用于存储信号处理单元传输过来的扩束准直系统的波面像差；

信号处理单元用于根据存储单元存储的剪切干涉图计算扩束准直系统的波面像差。

2.根据权利要求1所述用于扩束准直系统波面像差检测装置，其特征在于，当检测波面像差较小的扩束准直系统时，调节单元增大位相光栅C与位相光栅D之间的距离；当检测波面像差较大的扩束准直系统时，调节单元减小位相光栅C与位相光栅D之间的距离。

3.根据权利要求1所述用于扩束准直系统波面像差检测装置，其特征在于，所述存储单元与光电探测单元以及信号处理单元之间可以采用蓝牙或红外进行通信。

4.根据权利要求1所述用于扩束准直系统波面像差检测装置，其特征在于，所述信号处理单元根据剪切干涉图进一步获取扩束准直系统的波面曲率半径和光波发射角，并传输给存储单元进行存储。

5.利用权利要求1～4中任意一项所述用于扩束准直系统波面像差检测装置的检测方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一、调节单元旋转一维位相光栅A、一维位相光栅B、位相光栅C和位相光栅D，使四者上y方向光栅的线条方向与x轴平行；

步骤二、调节单元控制位相光栅D同时沿x方向和y方向移动，且依次移动0、p/4、p/2、3p/4的距离，成像单元依次成像对应0、π/2、π、3π/2相移的x方向和y方向剪切干涉图和并由光电探测单元探测接收；

步骤三、根据x方向剪切干涉图和y方向剪切干涉图获取扩束准直系统的波面像差。