[发明专利]一种将空间载频相移算法用于四波横向剪切干涉仪波前斜率解调的方法

摘要

本发明涉及一种将空间载频相移算法用于四波横向剪切干涉仪波前斜率解调的方法，属于光学检测领域。该方法将空间载频相移算法用于四波横向剪切干涉仪波前斜率的解调，以最终实现全口径、高精度的动态波前测量。具体通过控制光栅周期与图像传感器像素尺寸之间的关系，来控制载波条纹相邻像素之间的相移量，并最终选择合适的相移算法实现波前斜率的解调。相比于传统四波横向剪切干涉仪利用快速傅里叶变换方法(Fast Fourier Transform,FFT)解调波前斜率，本方法计算过程简单，不存在FFT方法涉及的频谱截断与边缘效应，可以实现高精度的全口径动态波前测量。

主权项

1.一种将空间载频相移算法用于四波横向剪切干涉仪波前斜率解调的方法，其特征在于，包括：步骤一、构建四波横向剪切干涉仪系统，包括：二维复振幅光栅，用于产生四束一级衍射光，该二维复振幅光栅由振幅光栅和相位光栅叠加而成，振幅光栅周期为p×p,通光孔尺寸为相位光栅由0相位和π相位交替排列而成，周期为2p×2p；图像传感器，用于采集干涉条纹,像素尺寸被测光入射到二维复振幅光栅，经光栅衍射，绝大部分衍射光能量集中在四束一级衍射光，这四束衍射光在图像传感器位置相互错位且相干叠加，形成干涉条纹，利用图像传感器采集的干涉条纹，即可复原得到被测光的光程差信息；改变光栅周期或者选择合适的图像传感器，从而使得干涉条纹相邻像素点的载波相移量为π/2；步骤二、四波横向剪切干涉仪的光强表达式为：其中I(x,y)为干涉条纹光强，a(x,y)为干涉条纹背景光强，b(x,y)为调制度，s为x方向或y方向的剪切量，k为波数，p为振幅光栅周期；当假设10个相邻位置点对应的背景光强、调制度以及被测光相位相同时，求解点(m,n)处波前斜率的公式如下所示：其中，I₀＝I(m,n)，I₁＝I(m‑1,n)，I₂＝I(m+1,n)，I₃＝I(m,n‑1)，I₄＝I(m,n+1)，I₅＝I(m‑1,n+1)，I₆＝I(m+1,n‑1)，I₇＝I(m‑1,n‑1)，I₈＝I(m+1,n+1)，I₉＝I(m‑2,n‑2)；其中，W为被测光波前，tan^‑1为反正切函数；利用公式(2)‑(5)求出四个方向的波前斜率，最终复原得到被测光光程差信息。