[发明专利]一种大口径光栅损伤的在线快速测量装置和测量方法

权利要求书

1.一种大口径光栅损伤的在线快速测量装置，其特征在于，该测量装置包括激光器（1）、准直透镜（2）、半波片（3）、偏振分束器（4）、第一透镜（5）、第二透镜（6）、大口径光栅（7）、成像系统（8）、数据处理系统（9），

所述激光器（1）发出的线偏振光束通过准直透镜（2）准直为平行光束，所述平行光束经半波片（3）后，以高透过率通过偏振分束器（4），经偏振分束器（4）后的透射光束依次经过第一透镜（5）、第二透镜（6）构成的扩束系统后将光束口径扩大，扩束后的光束以利特罗角入射到大口径光栅（7）上，所述大口径光栅（7）的衍射光将沿原路返回，依次经过第二透镜（6）、第一透镜（5）缩束后入射到偏振分束器（4）上，偏振分束器（4）的反射光由成像系统（8）接收，所述成像系统（8）与数据处理系统（9）相连接，由数据处理系统（9）对成像系统（8）获得的图像进行分析处理，得出大口径光栅的损伤信息，所述激光器为连续激光器，所述激光器波长为，大口径光栅的栅距为d，则利特罗角。

2.根据权利要求1所述的大口径光栅损伤的在线快速测量装置，其特征在于，所述大口径光栅为介质膜光栅，平行光束经半波片转变后的线偏振光的偏振方向与大口径光栅的条纹刻线方向相同，所述偏振分束器的消光比为Ts：Tp > 1000：1。

3.根据权利要求1所述的大口径光栅损伤的在线快速测量装置，其特征在于，所述大口径光栅为金属膜光栅，平行光束经半波片转变后的线偏振光的偏振方向与大口径光栅的条纹刻线方向相垂直，所述偏振分束器的消光比为Tp： Ts > 1000：1。

4.一种利用权利要求2所述的大口径光栅损伤的在线快速测量装置实现大口径光栅损伤的在线快速测量方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

假定介质膜光栅条纹刻线方向为竖直方向，

第一步，组装完成大口径介质膜光栅损伤的在线快速测量装置；

第二步，将激光束依次通过准直透镜（2）、半波片（3）、偏振分束器（4）、第一透镜（5）、第二透镜（6）、大口径光栅（7），旋转半波片，使激光束转变为竖直线偏振光，偏振分束器的消光比为：Ts : Tp > 1000 : 1，竖直线偏振光以高透过率通过偏振分束器，经扩束后以利特罗角入射到大口径光栅上；

第三步，若大口径光栅表面无损伤，则衍射光偏振方向不变，所述大口径光栅（7）的衍射光将沿原路返回，依次通过第二透镜（6）、第一透镜（5），成像系统（8）接收的图像为暗场背景，其中，成像系统中CCD的光敏面与大口径光栅表面呈共轭物像关系，

第四步，当大口径光栅表面特定的位置存在损伤，损伤点将产生自由偏振态的散射光，散射光中存在p光分量，在偏振分束器（4）处，p光分量反射进入成像系统（8），成像系统（8）采集的不同位置的光斑分布与光栅表面相应位置的损伤点存在一一对应关系，通过数据处理系统（9）对成像系统（8）采集的图像进行分析、处理，获得大口径光栅的表面损伤信息。

5.一种利用权利要求3所述的大口径光栅损伤的在线快速测量装置实现大口径光栅损伤的在线快速测量方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

假定金属膜光栅条纹刻线方向为竖直方向，

第一步，组装完成大口径光栅损伤的在线快速测量装置；

第二步，将激光束依次通过准直透镜（2）、半波片（3）、偏振分束器（4）、第一透镜（5）、第二透镜（6）、大口径光栅（7），旋转半波片，使激光束转变为水平线偏振光，偏振分束器的消光比为：Tp : Ts > 1000 : 1，水平线偏振光以高透过率通过偏振分束器，经扩束后以利特罗角入射到大口径光栅上；

第三步，若大口径光栅表面无损伤，则衍射光偏振方向不变，所述大口径光栅（7）的衍射光将沿原路返回，依次通过第二透镜（6）、第一透镜（5），成像系统（8）接收的图像为暗场背景，其中，成像系统中CCD的光敏面与大口径光栅表面呈共轭物像关系；

第四步，当大口径光栅表面特定的位置存在损伤，损伤点将产生自由偏振态的散射光，散射光中存在s光分量，在偏振分束器（4）处，s光分量反射进入成像系统（8），成像系统（8）采集的不同位置的光斑分布与光栅表面相应位置的损伤点存在一一对应关系，通过数据处理系统（9）对成像系统（8）采集的图像进行分析、处理，获得大口径光栅的表面损伤信息。