[实用新型]一种光学元件中频误差衍射光斑数据集生成装置

说明书

本实用新型公开了一种光学元件中频误差衍射光斑数据集生成装置，通过处于偏振光路中的纯相位空间光调制器生成不同空间频率与PV值的中频误差相位分布，来对入射光场进行相位调制，实现中频误差的衍射成像，并由采样相机完成衍射光斑数据的快速采集。本装置能够解决中频误差光学元件样品加工困难、无法大量制作、衍射光斑采集过程中需要不断更换样品和进行位置调节的问题，实现不同空间频率与PV值的中频误差衍射光斑数据集的快速生成，从而为中频误差的衍射分析、检测等后续研究提供大量的有效数据。

技术领域

本实用新型涉及光学检测领域的一种衍射光斑数据集生成装置，具体是一种光学元件中频误差衍射光斑数据集生成装置。

背景技术

大相对口径波前检测以及中频误差检测一直是光学检测中的难题，也是目前惯性约束核聚变中激光光束质量检测及大口径面形中频误差检测所亟待解决的问题。

中频误差一般产生于在高精度光学元件的精密加工和抛光过程之中。当加工刀具按设定的步长和方式进行机械移动时，就会在待加工元件的表面形成一种周期性结构。研究表明，中频误差的存在会导致光学元件的远场焦斑弥散，从而引起成像质量下降和光束能量耗散，尤其是在高功率激光系统中，大口径光学元件的中频误差将对激光能量的利用产生严重危害。因此，如何对中频误差进行准确探测，是光学检测面临的重要问题。

现阶段对中频误差的研究包括衍射分析和检测算法两方面，二者均需要采集带有理想中频误差的元件在物、像平面处一系列不同强度的光场强度分布图样。目前，通常是利用成像相机在待检元件所在光学系统的物、像平面附件实现强度图样的采集。然而，带有理想中频误差的光学元件加工存在一定的困难，无法大量制作，且要想获得不同空间频率和PV值的中频误差衍射光斑数据需要在采集过程中不断更换样品，每次更换样品后都需要重新进行位置调节，这为中频误差衍射光斑数据的快速获取带来了障碍。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种光学元件中频误差衍射光斑数据集生成装置，解决带有理想中频误差的样品加工制作困难和在实验中样品更换后需要反复调节位置的问题，实现中频误差衍射光斑数据的快速获取，从而为后续的衍射光学分析与检测提供大量有效数据。

为实现上述实用新型目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种光学元件中频误差衍射光斑数据集生成装置，包括激光器、空间滤波器、扩束镜、线偏振器、检偏器、分束镜、空间光调制器、望远镜成像系统和成像相机；所述激光器、空间滤波器、扩束镜、线偏振器、分束镜沿光路方向依次水平布置，构成入射光路；所述空间光调制器、分束镜、检偏器、望远镜成像系统、成像相机沿光路方向依次水平布置，构成反射光路；所述线偏振器、检偏器的偏振方向与空间光调制器液晶单元的长轴方向一致；所述空间光调制器的输入为不同中频误差相位分布灰度图；所述成像相机用于接收不同中频误差的衍射光强分布图。

进一步地，利用本装置实现光学元件中频误差衍射光斑数据采集的流程如下：首先，控制计算机自动生成代表中频误差相位分布的灰度图像输入空间光调制器中，该图像各像素的灰度值与空间光调制器标定曲线上对应的相位大小一致；其次，激光器发出的激光通过入射光路照射到空间光调制器上，经空间光调制器调制后通过反射光路，并被位于望远镜成像系统焦平面位置的成像相机接收；每次切换空间光调制器的输入图像后，都控制成像相机自动进行衍射光斑数据采集和存储，这样，就形成了一组中频误差相位分布和衍射光斑数据对；利用本装置进行自动输入图像和采集，可以快速获得大量的中频误差衍射数据。

进一步地，所述成像相机采用CMOS相机或CCD相机。

进一步地，所述激光器采用波长632.8nm的氦氖激光器。

进一步地，所述空间滤波器由数值孔径NA＝0.8的显微镜系统和有效通光口径为5μm的针孔滤波器组成。

进一步地，所述扩束镜的焦距f＝150mm。