基于液晶计算全息图的同步移相干涉测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统和方法，属于光学测量领域。基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统包括正交偏振激光器、扩束系统、分光镜、参考镜、液晶CGH、待测非球面、偏振分光棱镜、面阵探测器。液晶CGH是由取向正交的液晶分子不同区域间隔排列产生的位相光栅，有两方面作用，其一是补偿被测面像差，完成零补偿干涉测量；其二是配合正交偏振激光完成π相位移相，结合偏振分光棱镜完成分光，实现空间同步移相干涉测量。本发明专利技术还公开用于所述的测量系统的一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量方法。本发明专利技术利用液晶CGH同时完成补偿被测面像差和偏振移相的功能，进而实现精简空间同步移相干涉光路结构，具有系统简洁、抗干扰能力强、测量精度高的优点。

Synchronous phase-shifting interference measuring system and method based on liquid crystal CGH

The invention discloses a synchronous phase-shifting interference measuring system and method based on liquid crystal CGH, which belongs to the field of optical measurement. The synchronous phase-shifting interferometry system based on liquid crystal CGH includes orthogonal polarization laser, beam expander system, spectroscope, reference mirror, liquid crystal CGH, aspheric surface, polarization prism and planar array detector. CGH is composed of liquid crystal alignment of liquid crystal molecules in different regions spaced orthogonal phase grating, has two functions, one is the compensation of measured surface aberration, zero compensation interferometry; the second is with the completion of phase shift orthogonal polarized laser, combining the polarization splitting prism complete light, to achieve simultaneous phase shifting interferometry. The invention also discloses a synchronous phase-shifting interference measuring method based on liquid crystal CGH for the measuring system. The present invention also compensate the measured surface aberration and polarization phase shifting function of the use of liquid crystal CGH, and then realize the streamline space simultaneous phase shifting interferometer light path structure, has the advantages of simple system, strong anti-interference ability, high measuring accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于液晶计算全息图的同步移相干涉测量系统及方法
本专利技术涉及一种基于液晶计算全息图的同步移相干涉测量系统及方法，属于光学测量领域。
技术介绍
光学元件和光学系统在天文观测、空间和地基空间目标探测与识别、激光大气传输和惯性约束聚变等国防科技领域，以及特种眼镜、照明系统、投影显示等民用领域得到广泛的应用。光学设计水平的提高、光学及机械表面加工技术的改进都促使光学系统的性能大幅提升，整体更新换代的现象并不少见。光学面形的高精度检测是光学元件制造和光学系统装调的基础和前提，不同领域光学系统的发展，对光学面形检测提出了多方面的严格要求，成为超精密制造加工技术进一步发展需要满足的先决条件。总结科技领域对光学面形检测需求，有如下突出特点：(1)球面、非球面乃至自由曲面，被测面形复杂；(2)大口径元件以及复杂环境下高精度测量需要提高系统抗振能力。鉴于目前的加工技术和应用需求，高精度光学面形检测方法目前主要分成三大类：接触测量、半接触测量和干涉测量。其中干涉测量因其具有非接触、全场测量速度快、测量精度高等优点，得到广泛应用。目前针对复杂面形的干涉测量方法有很多，但主要方法可分为两类：非零干涉检测法和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统，其特征在于：包括正交偏振激光器(1)、扩束系统(2)、半透半反镜(3)、参考镜(4)、第一会聚透镜(5)、液晶CGH(6)、待测非球面(7)、第二会聚透镜(8)、准直透镜(9)、偏振分光棱镜(10)、第一面阵探测器(11)、第二面阵探测器(12)；光路为：正交偏振激光器(1)发出的正交偏振的线偏振激光经扩束系统(2)扩束准直后经半透半反镜(3)，一束入射参考镜(4)返回半透半反镜(3)成为参考光，另一束经第一会聚透镜(5)、液晶CGH(6)调制后成为测量光入射待测非球面(7)，经待测非球面(7)反射后携带待测非球面(7)面形误差信息，回到半透半反镜(3...

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统，其特征在于：包括正交偏振激光器(1)、扩束系统(2)、半透半反镜(3)、参考镜(4)、第一会聚透镜(5)、液晶CGH(6)、待测非球面(7)、第二会聚透镜(8)、准直透镜(9)、偏振分光棱镜(10)、第一面阵探测器(11)、第二面阵探测器(12)；光路为：正交偏振激光器(1)发出的正交偏振的线偏振激光经扩束系统(2)扩束准直后经半透半反镜(3)，一束入射参考镜(4)返回半透半反镜(3)成为参考光，另一束经第一会聚透镜(5)、液晶CGH(6)调制后成为测量光入射待测非球面(7)，经待测非球面(7)反射后携带待测非球面(7)面形误差信息，回到半透半反镜(3)与参考光发生干涉；参考光和测量光经半透半反镜(3)后，经第二会聚透镜(8)、准直透镜(9)缩束后同时入射偏振分光棱镜(10)，按照偏振态分为两束，分别由第一面阵探测器(11)和第二面阵探测器(12)同步探测记录干涉图。2.如权利要求1所述的一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统，其特征在于：所述的液晶CGH(6)由光控取向技术制作；液晶CGH(6)是由取向正交的液晶分子不同区域间隔排列产生的位相光栅；记取向分别为方向1和方向2，方向1与方向2正交；取向为方向1的液晶分子所在区域记为区域1，取向为方向2的液晶分子所在区域记为区域2，区域1和区域2交替排列，所述区域1和区域2交替排列数量根据待测非球面(7)面形而定；正交偏振激光器(1)用于发出偏振方向平行于方向1的入射线偏振光，通过区域1产生位相变化δ+π，通过区域2产生位相变化δ；正交偏振激光器(1)同时用于发出偏振方向平行于方向2的入射线偏振光，通过区域1产生位相变化β-π，通过区域2产生位相变化β；此时，对于偏振方向平行于方向1的入射线偏振光，通过液晶CGH(6)后产生的相位变化分布为补偿被测面像差；对于偏振方向平行于方向2的入射线偏振光，通过液晶CGH(6)后产生的相位变化分布为实现偏振移相。3.如权利要求1或2所述的一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统，其特征在于：所述的正交偏振激光器(1)选用塞曼效应双频激光器、四频环形激光器或双折射正交偏振双频激光器。4.如权利要求1或2所述的一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统，其特征在于：所述的第一面阵探测器(11)、第二面阵探测器(12)选用CCD探测器。5.用于权利要求1或2所述的基于液晶CGH的同步移相干涉测量系统的一种基于液晶CGH的同步移相干涉测量方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡摇，朱秋东，郝群，王劭溥，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11