一种消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测装置及方法，其中，检测方法包括：(1)通过电动五维调整架调整大口径元件夹持的角度，得到对焦清晰且条纹对比度良好的干涉图；(2)通过调节激光器控制器电压，使得可调谐激光器波长改变，从而实现波长移相，利用测量相机分时采集获得一组移相干涉图；(3)对移相干涉图依次进行孔径选取、随机步长移相算法解调面形、神经网络方法解包裹相位、像差拟合去除倾斜，得到面形图φ(x,y)，并对面形图φ(x,y)进行系统误差去除；(4)利用卷积神经网络进行处理，消除中频相干噪声得到φ

【技术实现步骤摘要】
一种消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测装置及方法


[0001]本专利技术属于光学精密检测
，尤其是涉及一种消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测装置及方法。

技术介绍

[0002]在惯性约束核聚变(ICF)系统中，对激光的输出质量有严格的要求，而光学元件制造的残余误差将直接影响激光输出质量，特别是光学元件的中频段(口径1/12～1/160)制造误差，将降低中央亮斑的亮度，展宽亮斑宽度，也是高功率激光系统中引起非线性自聚焦的重要原因，严重影响系统的性能。
[0003]口径超过1m的大口径光学元件被称为米级光学元件，其生产成本高、口径大、对面形中频制造精度要求非常高。为确保光学元件的中频面形制造误差能够满足ICF装置的要求，需要在整个制造过程中对其进行高精度测量。通常采用干涉检测的方法进行高精度测量，但是在干涉检测中，很多系统因素都会影响到干涉测量的精度，其中相干噪声的存在对干涉测量的结果影响较大。
[0004]大多数干涉检测系统选用相干性较好的激光光源作为照明光源，在经过众多光学元件时，由于元件中的一些缺陷或多次反射，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测装置，其特征在于，包括干涉检测系统和计算机处理模块；所述的干涉检测系统安装在气浮隔震光学平台(1)上，包括可调谐激光器(2)、起偏器(3)、扩束镜(4)、空间滤波器(5)、反射镜(6)、分光棱镜(7)、成像透镜(8)、测量相机(9)、小口径准直物镜组(10)、小口径负透镜(11)、第一折转反射镜(12)、第二转折反射镜(13)、大口径准直物镜(14)、透射标准平晶TF(15)和反射标准平晶RF(17)；其中，可调谐激光器(2)发出的激光经过起偏器(3)后获得线偏光，依次经过扩束镜(4)、空间滤波器(5)、反射镜(6)、分光棱镜(7)、小口径准直物镜组(10)后出射平行光；平行光出射后通过小口径负透镜(11)，经过第一折转反射镜(12)和第二转折反射镜(13)实现两次转折，再通过大口径准直物镜(14)，出射扩束后的平行光；扩束后的平行光经过透射标准平晶TF(15)时，将会反射一部分光缩束回至分光棱镜(7)，作为干涉参考光；另一部分光作为测量光透射经过待测镜(16)后被反射标准平晶RF(17)反射，原路返回至分光棱镜(7)，作为干涉检测光；干涉参考光和干涉检测光通过分光棱镜(7)反射后经过成像透镜(8)，在测量相机(9)的像面处发生干涉，得到干涉图；所述的计算机处理模块包括硬件控制模块、图像采集模块、干涉图数据分析处理模块；硬件控制模块与可调谐激光器(2)的控制器连接，通过调节可调谐激光器(2)的控制器电压，使得可调谐激光器(2)的波长改变，从而实现波长移相；图像采集模块与测量相机(9)相连，在得到一组波长移相干涉图后，将数据传输至干涉图数据分析处理模块进行分析。2.根据权利要求1所述的消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测装置，其特征在于，可调谐激光器(2)的波长λ0＝632.8nm，通过调节可调谐激光器(2)的控制器电压改变波长进行干涉相位调制，实现波长移相；其中，相位变化量和波长变化量Δλ满足h为干涉腔长。3.一种消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测方法，其特征在于，使用权利要求1或2所述的米级平面元件面形检测装置，具体过程如下：步骤1，通过电动五维调整架调整大口径准直物镜(14)、透射标准平晶TF(15)、待测镜(16)和反射标准平晶RF(17)夹持的角度，得到对焦清晰且条纹对比度良好的干涉图；步骤2，通过调节可调谐激光器(2)的控制器电压，使得可调谐激光器(2)的波长改变，从而实现波长移相，利用测量相机(9)分时采集获得一组移相干涉图；步骤3，对移相干涉图依次进行孔径选取、随机步长移相算法解调面形、神经网络方法解包裹相位、像差拟合去除倾斜，得到面形图φ(x,y)，并对面形图φ(x,y)进行系统误差去除；步骤4，利用卷积神经网络进行进一步处理，消除中频相干噪声得到最终的面形φ
dn
(x,y)。4.根据权利要求3所述的消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测方法，其特征在于，步骤(3)中，进行像差拟合去除倾斜过程中，对于规则圆孔径采取泽尼克多项式来进行像差拟合去除倾斜，对于不规则孔径则采取施密特正交化来进行像差拟合去除倾斜。5.根据权利要求3所述的消除中频相干噪声的米级平面元件面形检测方法，其特征在于，步骤(4)的具体过程为：
(4
‑
1)构建仿真数据集；(4
‑
2)将数据集分为训练集、验证集和测试集；选择PDU卷积神经网络，使用训练集训练卷积神经网络，使用验证集验证网络学习效果，使用测试集评价经训练和验证后的网络的准确性；(4
‑
3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，骆维舟，徐兆锐，彭韶婧，李欣明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：