[发明专利]一种拼接主镜共相误差检测方法、系统及储存介质

说明书

本发明涉及一种拼接主镜共相误差检测方法、系统及储存介质。克服现有检测方法在使用过程中存在的局限性。方法包括：首先，在待检测反射式拼接主镜型望远镜系统的焦点之后及的位置放置待测样品与面阵探测器，入射的平行光束经过待检测反射式拼接主镜型望远镜系统后形成会聚光束，入射至待测样品表面；然后，控制待测样品进行扫描移动，并由面阵探测器采集待测样品在不同扫描位置的衍射光斑；然后，利用叠层衍射成像技术同时计算出待测样品的复振幅透过率及其表面的照明光场分布；最后，进行光场逆传输计算得出拼接主镜光瞳面的相位分布，获取各拼接子镜之间的共相误差信息。系统包括待测样品、面阵探测器及计算机。

技术领域

本发明涉及一种拼接主镜共相误差检测方法，具体涉及一种拼接主镜共相误差检测方法、系统及储存介质。

背景技术

为了追求更高的集光能力和成像分辨率，近年来望远镜的口径不断增大。拼接主镜的概念提出后，突破了传统单口径望远镜镜面加工技术的局限，有效降低了加工成本与制造难度，使得超大口径望远镜成为可能。为使拼接主镜型望远镜系统实现衍射极限成像，达到等同于口径单镜的性能，其关键在于各个拼接子镜之间共相误差的检测与校正问题。

每个拼接子镜包括六个自由度的位置误差，其中对成像质量影响最大的为各拼接子镜之间的piston误差与倾斜误差，即共相误差。现有的共相误差检测方法主要有：四棱锥检测法、宽窄带夏克哈特曼法、干涉法、色散条纹法等。但上述方法在使用过程中均存在一定的局限性，如四棱锥检测法的高精度锥点角加工难度大、顶点对准过程较难实现；宽窄带夏克哈特曼法操作困难，光路复杂，仅适用于piston误差；干涉法需要参考光束；色散条纹法需要较大靶面的探测器，存在条纹抖动问题并且也只能检测piston误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种易于操作、光路简单、检测精度高的基于叠层衍射成像的拼接主镜共相误差检测方法、系统及存储介质，克服现有检测方法在使用过程中存在的局限性，实现大口径、多子镜之间非连续表面共相误差检测，达到同时对多个子镜间的piston误差和倾斜误差进行高精度检测的目的。

本发明的构思是：

叠层衍射成像（Ptychography）技术（参见J, R, Fienup. Phase retrievalalgorithms: a comparison[J]. Applied Optics, 1982, 21(15)），其基本思路为：记录已知照明光透过待测样品后的远场衍射光斑，通过光斑记录面与待测样品面之间的反复迭代计算，可在已知振幅强度的条件下得到唯一的相位解，从而得到待测样品的相位信息。

2009年，Maiden等对PIE算法（Ptychographic Iterative Engine）算法（参见Rodenburg J M, Faulkner H. A phase retrieval algorithm for shiftingillumination[J]. Applied Physics Letters, 2004, 85(20):4795-4797）方法进行改进，提出了可以同时恢复照明光和待测样品分布的extended-PIE（ePIE）算法（参见MaidenA M, Rodenburg J M. An improved ptychographical phase retrieval algorithm fordiffractive imaging[J]. Ultramicroscopy, 2009, 109(10):1256-1262），可以在照明光与待测样品都未知的情况下，分别赋予照明光与待测样品初始猜测值，并在迭代计算过程中对照明光和待测样品进行同时更新，从而同时恢复照明光与待测样品的复振幅信息。本发明方法将叠层衍射成像技术应用于拼接主镜的共相误差检测，由恢复的待测样品表面处照明光信息精确反演至拼接主镜面，从而获取各个拼接子镜之间的共相误差。

本发明采用的技术解决方案是提供一种拼接主镜共相误差检测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：