高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法制造方法及图纸

一种高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法，激光器产生的相干光通过扩束系统后产生平行光束照射到装校大口径光学元件上，反射后的光束经过聚焦透镜聚焦后利用分束器将光束分出两束，其中一束照射到一块编码板上，编码板的作用是对入射光场进行调制编码，用一台光斑探测器记录形成的散射斑。另外一束垂直方向光束进入另一台光斑探测器并记录一幅光斑，用于增加信息量从而提高计算检测精度。利用两台光斑探测器记录的光斑强度，采用迭代算法高精度重构出装校大口径光学元件的面型分布。该检测方法无需干涉光路，受环境影响较小，装置结构简单，测量精度高，满足大口径光学元件装校面形在线检测的需求。径光学元件装校面形在线检测的需求。径光学元件装校面形在线检测的需求。

【技术实现步骤摘要】
高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法


[0001]本专利技术涉及高功率激光装置的高精度大口径光学元件装校面形在线检测
，具体是一种高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法。
技术背景
[0002]高功率激光装置中采用了大量的大口径高精度光学元件，众多的大口径光学元件的面形质量决定了高功率激光驱动装置的光学系统光束波前质量。安装方式不当极易引起大口径光学元件的表面光学畸变，同时重力作用下的大口径光学元件表面变形也不可避免地造成面形质量下降。因此控制大口径光学元件工作过程中的安装精度，是影响高功率激光系统的性能的关键性因素。大口径光学元件合理的支撑方式，可以有效降低光学元件的面形误差。通过施加合理的装校应力，主动改善大口径光学元件的面型，可以有效降低光束的波前畸变。但是对于装校应力对反射面型的影响，比较理想的措施是在工程现场通过在线检测进行调试。但是传统的干涉检测方法，需要干涉光路和理想的检测环境，并且设备体积比较大，在使用方便性和准确度上存在不足，难以满足大口径光学元件装校面型现场检测的需求。因此对于高精度大口径光学元件装校本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置，其特征在于：包括激光器(1)、扩束系统(2)、聚焦透镜(4)、分束镜(5)、编码板(6)、第一光斑探测器(7)、第二光斑探测器(8)和计算机(9)；第一光斑探测器(7)和第二光斑探测器(8)与计算机(9)相连；沿所述的激光器(1)发出的相干光光轴上放置扩束系统(2)，激光器(1)产生的激光束通过扩束系统(2)后照射到待测光学元件(3)上，经该待测光学元件(3)全反射后，经聚焦透镜(4)聚焦后，入射到分束镜(5)分为反射光束和透射光束，所述反射光束由第二光斑探测器(8)探索，所述透射光束经聚焦透镜(4)聚焦形成聚焦光束照射到所述的编码板(6)上，经该编码板(6)调制后由所述的第一光斑探测器(7)接收。2.根据权利要求1所述的高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置，其特征在于，所述的编码板(6)垂直放置于聚焦光束的入射方向，确保激光器(1)、扩束系统(2)、待测光学元件(3)、聚焦透镜(4)、编码板(6)和第一光斑探测器(7)的中心保持在光轴上。3.根据权利要求1或2所述的高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置，其特征在于，所述的编码板(6)的空间分布已知，尺寸大小满足光路中光束全部通过。4.根据权利要求1或2所述的高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置，其特征在于，所述的待测光学元件(3)放置于支撑平台上，采用机械机构固定支撑。5.一种大口径光学元件装校面形在线检测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)相干光光束经扩束系统(2)扩束后入射到待测光学元件(3)，经待测光学元件(3)全反射后入射到聚焦透镜(4)，经聚焦透镜(4)聚焦形成聚焦光束，入射到分束镜(5)，分为反射光束和透射光束，所述的反射光束由第二光斑探测器(8)接收，记录分出的光束光斑强度，所述的透射光束经编码板(6)调制后由第一光斑探测器(7)接收，记录散射光斑；设聚焦透镜(4)与编码板(6)的距离L0，所述的聚焦透镜(4)的焦点到编码板(6)的距离L1，编码板(6)到第一光斑探测器(7)靶面的直线距离L2，分束镜(5)的反射光束的焦点到第二光斑探测器(8)靶面的距离L3；2)给所述的待测光学元件(3)施加装校支撑力矩，用第一光斑探测器(7)和第二光斑探测器(8)记录在线的光束光斑强度，并输入计算机；3)计算机(9)处理获得大口径光学元件(3)的装校面形分布，其具体步骤如下：
⑴
测量参数值：用直尺测量聚焦透镜(4)与编码板(6)的距离L0，所述的聚焦透镜(4)的焦点到编码板(6)的距离L1，编码板(6)到第一光斑探测器(7)靶面的直线距离L2，分束镜(5)的反射光束的焦点到第二光斑探测器(8)靶面的距离L3；
⑵
给聚焦透镜(4)焦点处光场函数分布一初始的随机猜测值构造一个圆孔限制函数S1，初始半径r1，当光束半径在初始圆孔半径r1范围以内，则函数S1取值为1，代表光透过圆孔，当光束半径在初始圆孔半径r1范围以外，则函数S1取值为0，代表光不能透过圆孔，初始聚焦透镜(4)焦点面上的光场分布为
⑶
第n次光场传播到编码板(6)面上的照明光函数为第n次光场传播到编码板(6)面上的照明光函数为表示第n次迭代光场focus
n
传播距离L1，n代表第n次迭代计算；
⑷
编码板(6)的分布函数为P,第n次照明光通过编码板(6)后的出射光场函数为
⑸
第n次第一光斑探测器(7)靶面上衍射光斑的复振幅分布为
表示第n次迭代计算光场exit
n
传播距离L2；
⑹
第一光斑探测器(7)实际记录的光斑分布为I1,复振幅分布diff
n
和的误差为
⑺
对第一光斑探测器(7)靶面上的衍射光斑的复振幅分布进行更新，即将其振幅更新为第一光斑探测器(7)实际记录光斑的振幅得到diff'
n
，ψ
n<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶华，刘诚，朱健强，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：