[发明专利]一种同时测量光学元件反射透射畸变差的方法及装置

说明书

一种同时测量光学元件反射透射畸变差的方法及装置，探测光源入射至第一半透半反镜，第一半透半反镜与待测样品平行，经第一半透半反镜透射出的透射光作为探测光，探测光入射至待测样品，经过待测样品后分为反射光和透射光，反射光和透射光其对应的光路分别称之为反射臂和透射臂，透射臂上的光束经第一光程差调节机构、第一反射镜后入射到第二半透半反镜；反射臂上的光束经第三半透半反镜反射出的光束入射到第二半透半反镜，与入射到第二半透半反镜上的透射臂上的光束干涉，由第一相机采集成像为干涉条纹。本发明可实时在线定量反推强光光学元件前后表面的形变，结果准确，并且可以利用单个相机测量透射光和反射光之间的光程差。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种同时测量光学元件反射透射畸变差的方法及装置。

背景技术

在高能激光系统中，光学元件的表面由于热应力或者其它形式应力的作用会发生形变，从而导致激光波前的畸变。对于同一个光学元件，经过它的反射光和透射光由于其表面形变而导致的波前畸变差别较大，甚至畸变符号相反，称这一差别为光学元件的透射/反射波前畸变差。根据光学元件材料、工艺、晶向、夹持方式和入射光参数的不同，透射/反射波前畸变差将呈现出不同的特点和演化趋势。

校正高能激光系统中的透射/反射波前畸变差对于在高能激光系统中保持光束质量具有极为重要的意义。在单一波长的高能激光系统中，通常采用自适应光学系统校正光学元件热变形。常见的自适应光学校正技术原理如图1所示，由图1左侧入射的激光带有内光路造成的波前畸变。图中DM为变形镜，TM为高反镜，BS为分光镜，经过分光镜BS的激光中有小部分透过分光镜BS后由哈特曼波前传感器HS接收，并测量波前畸变。哈特曼波前传感器HS测量得到波前畸变后实时反馈给变形镜DM，并完成波前校正。其中，准确测量波前畸变是进行有效校正的前提条件。在该系统中，哈特曼波前传感器HS测量得到的畸变中包含了分光镜BS的透射畸变，但是实际光路中包含的是分光镜BS的反射畸变，两者存在一定的差别。

在分色光谱合成的高能激光系统中，分色镜承受很高的激光负载，合束光束中某些波长的激光叠加了分色镜的反射畸变，另一些波长的激光叠加了透射畸变，若反射畸变和透射畸变差异较大，合束光束将无法进行有效的波面校正。因此，准确测量分色片上反射畸变与透射畸变的差异也是分色光谱合成中的重要问题。

透射/反射波前畸变差与多种因素有关，准确测量十分具有挑战性。目前的测量方法是在反射光路和透射光路中分别加入波前传感器，分别测量反射光与透射光的波前畸变。这种测量方式存在两个主要问题，一是会在强光发射光路上引入更多的光学元件，提高系统的复杂度，增加了系统误差；二是两台不同的哈特曼传感器之间由于标定的不同会引入额外的误差，导致测量结果不准确。由于类似的原因，利用一台哈特曼传感器在不同时段分别测量反射和透射波前畸变也会影响测量的精度。

基于此，如何准确测量透射/反射波前畸变差是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种同时测量光学元件反射透射畸变差的方法及装置。本发明可实时在线定量反推强光光学元件前后表面的形变，结果准确，并且可以利用单个相机同时测量光学元件透射光与反射光波前畸变，透射光和反射光之间的光程差。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

同时测量光学元件反射透射畸变差的装置，包括探测光源、第一半透半反镜、第二半透半反镜、第三半透半反镜、第一光程差调节机构、第一反射镜和第一相机；