偏振移相双剪切干涉波面测量仪制造技术

一种偏振移相双剪切干涉波面测量仪，该测量仪的构成是沿光束的前进方向依次包括：第一雅敏平行平板、左下楔形光学平板、左上楔形光学平板、右下楔形光学平板、右上楔形光学平板、第二雅敏平行平板、偏振移相器、成像镜组和图像传感器，该图像传感器的输出端接计算机。本实用新型专利技术不仅保持了双剪切干涉波面测量仪的所有特点，而且具有灵敏度高、能精确测量任意对称波面并给出完整波面轮廓等优点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光检测，是一种偏振移相双剪切干涉波面测量仪，特别是一 种能精确测量任意对称波面并给出完整波面轮廓的高灵敏度双剪切干涉波面测量 仪。
技术介绍
高准直度的激光束在许多激光应用系统中得到了广泛的应用，如星间激光通讯 系统采用高准直度的激光束以数千公里距离进行信号传输，高能激光武器输出高准 直度的激光束可以集中能量对目标进行攻击。高准直度的激光束具有很高的波面质 量和很小的发散度，通常情况下其波面误差接近衍射极限，约为波长的0.3倍左右。 一般的波面传感器是无法对接近衍射极限的激光波面进行精确测量的。在先技术(参 见中国专利技术专利公开号CN1421680A，公开日2003年6月4日，专利技术名称双剪 切干涉波面测量仪)所述的双剪切干涉波面测量仪，利用横向剪切干涉和差动测量 原理能有效地检测小于一个波长的波面误差，在其信号处理中采用条纹追迹法计算 出干涉图中上下两部分干涉条纹的宽度来求解待测波面的最大波高。在先技术所述的双剪切干涉波面测量仪可以测量波面误差为0.1个波长量级的 激光波面，具有结构简单、操作方便、测量口径大等特点。该双剪切干涉波面测量 仪是一个等光程干涉系统，能测量短相干长度的激光束，如半导体激光。剪切量连 续可调，可以测量不同孔径、不同波高的激光波面。但是该双剪切干涉波面测量仪 是将激光波面近似为球面波进行处理来求解激光波面，对于球面波以外的激光波面 则难以进行精确测量。同时，波面的求解过程只能给出波面最大的波高，不能给出 整个波面的三维形状。由于需要通过手动测量或计算机处理来计算干涉条纹的宽度， 干涉条纹的质量对于测量灵敏度有直接的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种偏振移相双剪切干 涉波面测量仪。该偏振移相双剪切干涉波面测量仪不仅保持双剪切干涉波面测量仪 的所有特点，而且还具有灵敏度高、能精确测量任意对称波面并给出完整波面轮廓 等优点。本技术的技术构思是将移相技术引入在先技术所述的双剪切干涉波面测量 仪中形成移相双剪切干涉波面测量仪，将能解决在先技术所述的双剪切干涉波面测 量仪的不足。移相技术被公认为是干涉图像自动处理的最好方法和提高干涉测量灵 敏度的有效途径，移相干涉仪是通过求解相位后直接获得波面函数，故它可以给出 波面的三维形状。，本技术的技术解决方案如下一种偏振移相双剪切干涉波面测量仪，特点在于其构成是沿光束的前进方向依 次包括第一雅敏平行平板、左下楔形光学平板、左上楔形光学平板、右下楔形光 学平板、右上楔形光学平板、第二雅敏平行平板、偏振移相器、成像镜组和图像传 感器，该图像传感器的输出端接计算机，所述的第二雅敏平行平板与第一雅敏平行 平板平行放置，其材料和光学厚度相同，所述的第一雅敏平行平板的入射工作面的 分光部位镀有偏振分束薄膜，而另一个工作面的反射部位镀有全反射薄膜，经该第 一雅敏平行平板分光后形成两路偏振方向相互垂直的线偏振干涉光束，所述的第二 雅敏平行平板的出射工作面的合光部位镀有消偏振分束薄膜，另一个工作面的反射 部位镀有全反射薄膜，两路干涉光束经过该第二雅敏平行平板后在其消偏振分束薄 膜处进行合光，并且它们的强度相等或者接近相等，所述的左下楔形光学平板、左 上楔形光学平板、右下楔形光学平板、右上楔形光学平板的材料、楔角与光学厚度 相同，放置在所述的第一雅敏平行平板与第二雅敏平行平板之间，所述的左下楔形 光学平板、左上楔形光学平板上下叠放且偏转光束的方向相反，形成一个楔形光学 平板组，所述的右下楔形光学平板、右上楔形光学平板上下叠放且偏转光束的方向 相反，形成另一个楔形光学平板组，所述左下楔形光学平板和右下楔形光学平板的 短边或者长边相接，所述左上楔形光学平板和右上楔形光学平板的长边或者短边相 接且与左下楔形光学平板、右下楔形光学平板之间的相接情况相反，所述的两个楔 形光学平板组各自透过一路干涉光束，并使透过的干涉光束上下部分的偏转方向相 反。所述的偏振移相器由固定的四分之一波片与可旋转的检偏器组成，或由固定的 1/4波片、检偏器和可旋转的半波片组成，所述的偏振移相器置于第二雅敏平行平板 的输出端。所述的成像镜组是将干涉光束縮小成像在所述的图像传感器上，所述的图像传 感器将干涉光强信号转换为数字图像信号。本技术显著的优点是提供了一种利用偏振移相器进行移相的双剪切干涉波 面测量仪。移相干涉测量技术是利用多幅移相干涉图进行计算来求解干涉图所对应 的相位信息，利用相位信息复原出波面函数，被公认为是灵敏度最高且能完整还原 波面的干涉测量技术。因此本技术与先前技术相比，具有灵敏度高、能精确测 量任意对称波面、可给出完整波面轮廓等优点。附图说明图1为本技术的偏振移相双剪切干涉波面测量仪实施例的结构示意图。图2为本技术中四块楔形光学平板的放置方式图。图3为本技术装置每步移相7t/2时，分别获得的移相干涉图。具体实施方式先请参阅图1，图1是本技术所述偏振移相双剪切干涉波面测量仪实施例 的结构示意图。如图1所示，本技术偏振移相双剪切干涉波面测量仪由第一雅 敏平行平板l、左下楔形光学平板2、左上楔形光学平板3、右下楔形光学平板4、 右上楔形光学平板5、第二雅敏平行平板6、四分之一波片7、检偏器8、成像镜组 9、 CCD图像传感器10和计算机11所组成。第一雅敏平行平板1与第二雅敏平行平板6的材料、厚度均相同。第一雅敏平 行平板l的工作面A为入射工作面，工作面A上镀有偏振分束薄膜，偏振分束薄膜 位于工作面A的分光部位，即工作面A的下半部分，在图1中偏振分束薄膜用靠近 工作面A下半部分的间断线表示。第一雅敏平行平板1的工作面B的反射部位镀有 全反射薄膜，该全反射薄膜在图1中用平行于工作面B的长直线结合垂直于工作面 B的短线阵列进行表示。第二雅敏平行平板6的工作面C为出射工作面，工作面C 上镀有消偏振分束薄膜，消偏振分束薄膜位于工作面C的合光部位，即工作面C的 上半部分，在图1中消偏振分束薄膜用靠近工作面C上半部分的间断线表示。第二 雅敏平行平板6的工作面D的反射部位镀有全反射薄膜，该全反射薄膜在图1中用 平行于工作面D的长直线结合垂直于工作面D的短线阵列进行表示。左下楔形光学平板2、左上楔形光学平板3、右下楔形光学平板4、右上楔形光 学平板5的材料、楔角与光学厚度均相同，放置在所述的第一雅敏平行平板1与第 二雅敏平行平板6之间。四块楔形光学平板的放置方式如图2所示，左下楔形光学 平板2和左上楔形光学平板3叠放在一起形成一组，右下楔形光学平板4和右上楔 形光学平板5叠放在一起形成另一组，干涉光束I,和干涉光束12分别通过这两组楔形光学平板。左下楔形光学平板2和右下楔形光学平板4的宽边分别朝外放置，彼 此偏转光束的方向相反。左上楔形光学平板3和右上楔形光学平板5的宽边分别朝 内放置，彼此偏转光束的方向相反。四分之一波片7与检偏器8构成了偏振移相器。四分之一波片7的快轴方向与 第二雅敏平行平板6的入射面成45°角。检偏器8可以在垂直于光束行进方向的平 面内连续旋转，旋转过程中其透光轴方向被改变以进行移相。本技术的工作过程如下待测光束以45°入射角入射在第一雅敏平行平板1上，经过工作面A下半部分 偏振分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振移相双剪切干涉波面测量仪，其特征在于其构成是沿光束的前进方向包括：第一雅敏平行平板（１）、左下楔形光学平板（２）、左上楔形光学平板（３）、右下楔形光学平板（４）、右上楔形光学平板（５）、第二雅敏平行平板（６）、偏振移相器、成像镜组（９）和图像传感器（１０），该图像传感器（１０）的输出端接计算机（１１），所述的第二雅敏平行平板（６）与第一雅敏平行平板（１）平行放置，其材料和光学厚度相同，所述的第一雅敏平行平板（１）的入射工作面（Ａ）的分光部位镀有偏振分束薄膜，而另一个工作面（Ｂ）的反射部位镀有全反射薄膜，经该第一雅敏平行平板（１）分光后形成两路偏振方向相互垂直的线偏振干涉光束，所述的第二雅敏平行平板（６）的出射工作面（Ｃ）的合光部位镀有消偏振分束薄膜，另一个工作面（Ｄ）的反射部位镀有全反射薄膜，两路干涉光束经过该第二雅敏平行平板（６）后在其消偏振分束薄膜处进行合光，并且它们的强度相等或者接近相等，所述的左下楔形光学平板（２）、左上楔形光学平板（３）、右下楔形光学平板（４）、右上楔形光学平板（５）的材料、楔角与光学厚度相同，放置在所述的第一雅敏平行平板（１）与第二雅敏平行平板（６）之间，所述的左下楔形光学平板（２）、左上楔形光学平板（３）上下叠放且偏转光束的方向相反，形成一个楔形光学平板组，所述的右下楔形光学平板（４）、右上楔形光学平板（５）上下叠放且偏转光束的方向相反，形成另一个楔形光学平板组，所述左下楔形光学平板（２）和右下楔形光学平板（４）的短边或者长边相接，所述左上楔形光学平板（３）和右上楔形光学平板（５）的长边或者短边相接且与左下楔形光学平板（２）、右下楔形光学平板（４）之间的相接情况相反，所述的两个楔形光学平板组各自透过一路干涉光束，并使透过的干涉光束上下部分的偏转方向相反。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王利娟，刘立人，栾竹，孙建锋，周煜，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]