基于模式复原的快速大动态范围波前检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于模式复原的快速大动态范围波前检测装置及检测方法，该方法通过将衍射计算过程使用半解析衍射基函数替代，然后在衍射面之间利用矩阵运算迭代求解多项式系数，实现了高速大动态范围的波前检测。该装置包括依次设置的激光器、平凸透镜、扩束镜、待测透镜、图像传感器。本发明专利技术基于半解析衍射理论计算衍射基函数代替傅里叶变换计算衍射传输过程，通过矩阵运算实现在衍射面的多项式系数求解，无需返回测量面，能够实现快速大动态范围的精确波前检测。该装置通过使用平凸透镜代替反射镜实现光路转折，不仅实现了光路转折而且实现了光强的衰减，此外由于后表面为弯曲状，因此后表面反射光不再返回原光路免除了干扰。

【技术实现步骤摘要】
基于模式复原的快速大动态范围波前检测装置及检测方法
本专利技术涉及光学测量
，尤其涉及一种基于模式复原的快速大动态范围波前检测装置及检测方法。
技术介绍
随着现代科技的进步，基于计算机控制的小口径研磨车削加工工具使大口径自由曲面元件的加工成为了可能。大口径自由曲面元件被广泛应用于惯性约束核聚变等大功率激光系统中。由于大口径光学透镜本身的表面缺陷及小尺寸加工工具研磨过程中留下的加工误差导致大口径光学透镜出射的波前不再是理想波前。在强激光系统中，光学元件的面形误差会造成会聚焦斑的畸变造成能量损失并损害激光系统。因此对大口径光学透镜中低频误差进行检测控制成为提高强激光会聚激光性能的关键。自由曲面元件的检测由于其面形复杂、空间频率高，检测难度大，制约了惯性约束核聚变中激光光学元件应用水平的提高。传统的波前检测技术依赖于光学干涉方法，对于大相对孔径、高陡度、高空间频率的光学元件，往往无法形成可靠的干涉条纹。干涉检测一般只能获得被测波前的低频误差，利用子孔径拼接方法虽然可以获得中频误差，但结构复杂，测量时间长，无法满足实际应用需求。相位恢复波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模式复原的快速大动态范围波前检测装置，其特征在于，该装置包括激光发射器(1)、平凸透镜(2)、扩束器(3)、待测透镜(4)和图像传感器(5)，沿前向光路的方向，所述平凸透镜(2)倾斜45度位于所述激光发射器(1)之后，且平面朝向所述激光发射器(1)，所述扩束器(3)、平待测透镜(4)依次设置在所述平凸透镜(2)之后，且所述平凸透镜(2)、扩束器(3)、待测透镜(4)、图像传感器(5)共光轴；所述图像传感器(5)固定在精密导轨(6)上，且所述图像传感器(5)位于所述待测透镜(4)的离焦位置处。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于模式复原的快速大动态范围波前检测装置，其特征在于，该装置包括激光发射器(1)、平凸透镜(2)、扩束器(3)、待测透镜(4)和图像传感器(5)，沿前向光路的方向，所述平凸透镜(2)倾斜45度位于所述激光发射器(1)之后，且平面朝向所述激光发射器(1)，所述扩束器(3)、平待测透镜(4)依次设置在所述平凸透镜(2)之后，且所述平凸透镜(2)、扩束器(3)、待测透镜(4)、图像传感器(5)共光轴；所述图像传感器(5)固定在精密导轨(6)上，且所述图像传感器(5)位于所述待测透镜(4)的离焦位置处。


2.一种基于模式复原的快速大动态范围波前检测方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的波前检测装置来实现，该方法包括如下步骤：
S1：移动所述图像传感器，在不同的离焦距离采集含有所述的待测透镜波前误差的离焦光强图，并将离焦光强图转换为一维列向量Ik,k＝1,2,···,n；
S2：对S1采集到的离焦光强图进行相位恢复，获得待测透镜的波前误差信息，具体包括如下子步骤。
S2.1：设置待测透镜的焦距s、口径D、每一幅离焦光强图的离焦量fk、离焦面复振幅波前的初始估计系数β、初始步长step、迭代总数N_it...

【专利技术属性】
技术研发人员：白剑，赵磊，费蕾，侯晶，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33