基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，其第一耦合器将宽光谱超快脉冲激光中一路发送给显微成像装置，另一路通过延迟线发送给第二耦合器；显微成像装置将宽光路超快脉冲激光分成多个具有不同波长的平行入射光信号，垂直入射至待测光学元件上不同位置处，从待测光学元件上不同位置处反射回或透射出的空间光信号被传输到第二耦合器；第二耦合器对延迟处理的宽光谱超快脉冲激光与空间光信号进行耦合，生成干涉信号；色散补偿光纤对干涉信号进行时域拉伸；探测器将时域拉伸后的干涉信号转换为干涉电信号；采集处理装置根据采集到的干涉电信号，确定待测光学元件上不同位置在任意时刻的瞬时相位。本系统检测范围较宽且效率高。检测范围较宽且效率高。检测范围较宽且效率高。

【技术实现步骤摘要】
基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统


[0001]本专利技术属于超快显微成像领域，具体涉及一种基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统。

技术介绍

[0002]目前，在对光学元件进行性能检测，例如对光学元件的形变进行检测时，通常利用单入射光信号逐一对光学元件上的各个待检测位置进行检测，检测范围较窄且效率较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，以解决目前光学元件的性能检测范围较窄且效率较低的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，包括激光发生装置，用于产生宽光谱超快脉冲激光；
[0005]第一耦合器，用于将所述宽光谱超快脉冲激光分成两路，一路发送给显微成像装置，另一路通过延迟线发送给第二耦合器；
[0006]所述显微成像装置将所述宽光路超快脉冲激光分成多个具有不同波长的平行的入射光信号，使各个入射光信号垂直入射至待测光学元件上不同位置处，从所述待测光学元件上不同位置处反射回或透射出的空间光信号被传输到第二耦合器，针对所述待测光学元件上接收到入射光信号的各个位置，该位置处的相位信息被编码到从该位置处反射回或透射出的空间光信号中；
[0007]所述第二耦合器，对经所述延迟线延迟处理的宽光谱超快脉冲激光与所述空间光信号进行耦合，并将生成的干涉信号发送给色散补偿光纤；
[0008]所述色散补偿光纤对所述干涉信号进行时域拉伸；
[0009]探测器，对时域拉伸后的干涉信号进行探测并转换为干涉电信号；
[0010]采集处理装置，对所述干涉电信号进行采集，并对采集到的所述干涉电信号进行希尔伯特变换，将所述干涉电信号表示为复解析函数，根据所述复解析函数，计算出所述待测光学元件上不同位置在任意时刻的瞬时相位，从而解调出所述待测光学元件上不同位置在任意时刻的光程差变化。
[0011]在一种可选的实现方式中，利用所述光程差来表征所述待测光学元件上不同位置在入射光信号作用下，吸收热量造成的热损伤形变。
[0012]在另一种可选的实现方式中，所述激光发生装置包括依次相连的激光器、光放大器和非线性光纤，所述激入射光信号用于产生光谱范围为十几纳米，脉冲重复频率大于MHz的超快脉冲激光，所述光放大器对所述超快脉冲激光进行放大处理，所述非线性光纤对放大处理后的超快脉冲激光进行展宽，生成宽光谱超快脉冲激光。
[0013]在另一种可选的实现方式中，所述显微成像装置包括环形器、准直器、衍射光栅和透镜，所述环形器的第一端连接所述第一耦合器，用于接收所述宽光谱超快脉冲激光，从所
述环形器的第二端输出的所述宽光谱超快脉冲激光经所述准直器准直后，传输给所述衍射光栅，所述衍射光栅将所述宽光路超快脉冲激光分成多个具有不同波长的入射光信号，所述多个入射光信号经所述透镜后，形成线形光信号，所述线形光信号垂直入射到待测光学元件上不同位置处，所述线形光信号由多个具有不同波长的平行入射光信号组成，由此实现所述光学元件的线扫描；
[0014]从所述待测光学元件上不同位置处反射回的空间光信号按照原路径传输到所述环形器的第二端，再从所述环形器的第三端传输至所述第二耦合器。
[0015]在另一种可选的实现方式中，所述显微成像装置包括依次相连的环形器、准直器、棱镜、虚拟成像相位阵列VIPA和衍射光栅，所述环形器的第一端连接所述第一耦合器，用于接收所述宽光谱超快脉冲激光，从所述环形器的第二端输出的所述宽光谱超快脉冲激光依次经所述准直器准直，所述棱镜聚焦后，传输给所述VIPA，由所述VIPA对所述宽光谱超快脉冲激光在入射平面进行空间色散，分成多个具有不同波长的入射光信号，所述多个入射光信号通过色散方向与所述VIPA正交的衍射光栅后，形成入射光信号阵列，所述入射光信号阵列垂直入射到所述待测光学元件上不同位置处，且所述入射光信号阵列由多个具有不同波长的平行入射光信号组成，由此实现所述光学元件的面扫描；从所述待测光学元件上不同位置处反射回的空间光信号按照原路径传输到所述环形器的第二端，再从所述环形器的第三端传输至第二耦合器。
[0016]在另一种可选的实现方式中，所述显微成像装置包括第一准直器、第一反射镜、第一衍射光栅、第一透镜、第二透镜、第二衍射光栅、第二反射镜和第二准直器，所述待测光学元件位于所述第一透镜与第二透镜之间，所述第一准直器与所述第一耦合器连接，用于接收所述述宽光谱超快脉冲激光，所述述宽光谱超快脉冲激光经所述第一准直器准直后，通过所述第一反射镜传输到所述第一衍射光栅，所述第一衍射光栅将所述宽光路超快脉冲激光分成多个具有不同波长的入射光信号，所述多个入射光信号经所述第一透镜后，形成线形光信号，所述线形光信号垂直入射到待测光学元件上不同位置处，所述线形光信号由多个具有不同波长的平行入射光信号组成，由此实现所述光学元件的线扫描；
[0017]从所述待测光学元件上不同位置处透射出的空间光信号通过所述第二透镜聚焦传输给所述第二衍射光栅，所述第二衍射光栅将所述空间光信号聚合在一起后，通过所述第二反射镜传输给所述第二准直器，经所述第二准直器准直后传输给所述第二耦合器；
[0018]所述第一准直器、第一反射镜、第一衍射光栅、第一透镜相对于所述待测光学元件分别与所述第二准直器、第二反射镜、第二衍射光栅、第二透镜对称分布。
[0019]在另一种可选的实现方式中，所述显微成像装置包括第一准直器、第一棱镜、第一VIPA、第一衍射光栅、第二衍射光栅、第二VIPA、第二棱镜和第二准直器，所述待测光学元件位于所述第一衍射光栅与第二衍射光栅之间，所述第一准直器与所述第一耦合器连接，用于接收所述述宽光谱超快脉冲激光，所述述宽光谱超快脉冲激光依次经所述第一准直器准直，所述第一棱镜聚焦后，传输给所述第一VIPA，由所述第一VIPA对所述宽光谱超快脉冲激光在入射平面进行空间色散，分成多个具有不同波长的入射光信号，所述多个入射光信号通过色散方向与所述第一VIPA正交的第一衍射光栅后，形成入射光信号阵列，所述入射光信号阵列垂直入射到所述待测光学元件上不同位置处，且所述入射光信号阵列由多个具有不同波长的平行入射光信号组成，由此实现所述光学元件的面扫描；
[0020]从所述待测光学元件上不同位置处透射出的空间光信号依次通过所述第二衍射光栅和所述第二VIPA聚合为一束空间光信号，该束空间光信号经所述第二棱镜分散后传输给所述第二准直器，该束空间光信号经所述第二准直器准直后传输给所述第二耦合器；
[0021]所述第一准直器、第一棱镜、第一VIPA、第一衍射光栅相对于所述待测光学元件分别与所述第二准直器、第二棱镜、第二VIPA、第二衍射光栅对称分布。
[0022]在另一种可选的实现方式中，还包括步进电机，设线形光信号所在的平面为第一平面，X轴位于该第一平面上且与各个入射光信号垂直，Z轴与各个入射光信号平行，Y轴同时垂直于该X轴和Z轴，所述待测光学元件位于线形光信号中至少部分入射光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，其特征在于，包括激光发生装置，用于产生宽光谱超快脉冲激光；第一耦合器，用于将所述宽光谱超快脉冲激光分成两路，一路发送给显微成像装置，另一路通过延迟线发送给第二耦合器；所述显微成像装置将所述宽光路超快脉冲激光分成多个具有不同波长的平行的入射光信号，使各个入射光信号垂直入射至待测光学元件上不同位置处，从所述待测光学元件上不同位置处反射回或透射出的空间光信号被传输到第二耦合器，针对所述待测光学元件上接收到入射光信号的各个位置，该位置处的相位信息被编码到从该位置处反射回或透射出的空间光信号中；所述第二耦合器，对经所述延迟线延迟处理的宽光谱超快脉冲激光与所述空间光信号进行耦合，并将生成的干涉信号发送给色散补偿光纤；所述色散补偿光纤对所述干涉信号进行时域拉伸；探测器，对时域拉伸后的干涉信号进行探测并转换为干涉电信号；采集处理装置，对所述干涉电信号进行采集，并对采集到的所述干涉电信号进行希尔伯特变换，将所述干涉电信号表示为复解析函数，根据所述复解析函数，计算出所述待测光学元件上不同位置在任意时刻的瞬时相位，从而解调出所述待测光学元件上不同位置在任意时刻的光程差变化。2.根据权利要求1所述的基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，其特征在于，利用所述光程差来表征所述待测光学元件上不同位置在入射光信号作用下，吸收热量造成的热损伤形变。3.根据权利要求1所述的基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，其特征在于，所述激光发生装置包括依次相连的激光器、光放大器和非线性光纤，所述激入射光信号用于产生光谱范围为十几纳米，脉冲重复频率大于MHz的超快脉冲激光，所述光放大器对所述超快脉冲激光进行放大处理，所述非线性光纤对放大处理后的超快脉冲激光进行展宽，生成宽光谱超快脉冲激光。4.根据权利要求1所述的基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，其特征在于，所述显微成像装置包括环形器、准直器、衍射光栅和透镜，所述环形器的第一端连接所述第一耦合器，用于接收所述宽光谱超快脉冲激光，从所述环形器的第二端输出的所述宽光谱超快脉冲激光经所述准直器准直后，传输给所述衍射光栅，所述衍射光栅将所述宽光路超快脉冲激光分成多个具有不同波长的入射光信号，所述多个入射光信号经所述透镜后，形成线形光信号，所述线形光信号垂直入射到待测光学元件上不同位置处，所述线形光信号由多个具有不同波长的平行入射光信号组成，由此实现所述光学元件的线扫描；从所述待测光学元件上不同位置处反射回的空间光信号按照原路径传输到所述环形器的第二端，再从所述环形器的第三端传输至所述第二耦合器。5.根据权利要求1所述的基于超快显微成像的大口径光学元件高速检测系统，其特征在于，所述显微成像装置包括依次相连的环形器、准直器、棱镜、虚拟成像相位阵列VIPA和衍射光栅，所述环形器的第一端连接所述第一耦合器，用于接收所述宽光谱超快脉冲激光，从所述环形器的第二端输出的所述宽光谱超快脉冲激光依次经所述准直器准直，所述棱镜聚焦后，传输给所述VIPA，由所述VIPA对所述宽光谱超快脉冲激光在入射平面进行空间色
散，分成多个具有不同波长的入射光信号，所述多个入射光信号通过色散方向与所述VIPA正交的衍射光栅后，形成入射光信号阵列，所述入射光信号阵列垂直入射到所述待测光学元件上不同位置处，且所述入射光信号阵列由多个具有不同波长的平行入射光信号组成，由此实现所述光学元件的面扫描；从所述待测光学元件上不同位置处反射回的空间光信号按照原路径传输到所述环形器的第二端，再从所述环形器的第三端传输至第二耦合器。6.根据权利要求1所述的基于超快显微成像的大口径光学元件高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，刘艾，彭琛，朱涛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：