一種基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光束波前檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種用于四波橫向剪切干涉儀中的基于 光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵。
【背景技術(shù)】
[0002] 橫向剪切干涉技術(shù)利用待測(cè)波前自身進(jìn)行錯(cuò)位干涉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)波面相位的直接 測(cè)量，由于它采用共路系統(tǒng)，無(wú)需參考光束，因此干涉條紋穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求 低，儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，橫向剪切干涉技術(shù)常用于光學(xué)材料及元件的檢驗(yàn)與測(cè) 量、光束性能與參量的探測(cè)、光學(xué)系統(tǒng)校準(zhǔn)、檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)等。
[0003] 傳統(tǒng)的橫向剪切干涉儀需要兩路光學(xué)系統(tǒng)以產(chǎn)生絕對(duì)正交的沿X、y方向剪切的 橫向剪切干涉圖，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。交叉光柵橫向剪切干涉儀采用二維交叉光柵作為分 光元件，可以同時(shí)在X方向和y方向發(fā)生衍射，產(chǎn)生不同級(jí)次的衍射光，然后級(jí)次選擇窗口 對(duì)各級(jí)次光進(jìn)行選擇，使得只有X、y方向的± 1級(jí)衍射光通過(guò)，其他級(jí)次光被遮擋，最后通 過(guò)級(jí)次選擇窗口的四束光波之間發(fā)生剪切干涉。交叉光柵橫向剪切干涉儀通過(guò)采用二維交 叉光柵可以直接得到兩正交方向的剪切干涉圖，實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)波前的實(shí)時(shí)檢測(cè)，但是級(jí)次選擇 窗口的存在導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于儀器的調(diào)節(jié)。
[0004] 現(xiàn)在常見(jiàn)的四波橫向剪切干涉儀利用改進(jìn)的哈特曼模板MHM作為分光元件，不需 要級(jí)次選擇窗口即可獲得待檢測(cè)波前的相位信息，其中所述的哈特曼模板MHM由兩臺(tái)階相 位光柵和振幅光柵組成，振幅光柵的占空比是2/3,并且相位光柵周期是振幅光柵周期的2 倍，理想情況下MHM的衍射光場(chǎng)中僅有偶級(jí)次光和±3級(jí)及±3的倍級(jí)衍射光被消除，所以 從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，MHM中還包含其他級(jí)次衍射光，對(duì)x、y方向上±1級(jí)光之間的干涉造成 影響。所以現(xiàn)在亟需設(shè)計(jì)一種新型光柵，使得在衍射光場(chǎng)中兩正交方向上只存在±1級(jí)衍 射光。由此在實(shí)際檢測(cè)中，就可以省略窗口選擇器件，不僅可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，方便儀器調(diào) 節(jié)，而且可以增強(qiáng)抗環(huán)境干擾能力，進(jìn)一步提高檢測(cè)精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合 光柵。本發(fā)明的二維光柵其衍射光場(chǎng)中除±1級(jí)光之外的其他級(jí)次衍射光都被消除，使得 所形成的干涉光波集中在±1級(jí)衍射光中，一方面省略了傳統(tǒng)交叉光柵四波前橫向剪切干 涉中的級(jí)次選擇窗口，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，且不需要借助消球差透鏡 可直接對(duì)平行光束加以檢測(cè)；另一方面相對(duì)直接利用改進(jìn)的哈特曼模板進(jìn)行四波前橫向剪 切干涉而言，在形成的四波前橫向剪切干涉圖中也減少了其他衍射級(jí)次的干擾，提高了對(duì) 待測(cè)波前的檢測(cè)精度。
[0006] 本發(fā)明包括不透明掩膜S2和透明基底Sl。掩膜S2覆蓋在基底Sl上的部分區(qū)域， 使得光柵上每個(gè)面積為S的正方形區(qū)域的光通量滿足
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵，其特征在于包括不透明掩膜S2和透 明基底Sl ;掩膜S2覆蓋在基底Sl上的部分區(qū)域，使得光柵上每個(gè)面積為S的正方 形區(qū)域的光通量滿足c〇S(f)_c〇S(ff)分布，其中d為所述隨機(jī)編碼混合光柵的 a a 柵距，并且在各個(gè)面積為S的正方形區(qū)域內(nèi)掩膜區(qū)塊呈隨機(jī)排布；另對(duì)基底SI上 .rcct(￥)*comb(^·) _ rcct^phcomb^) =O范圍內(nèi)且無(wú)掩膜覆蓋區(qū)域的基底加以刻蝕， _ d 以」L d d _ 所述刻蝕深度使得通過(guò)刻蝕區(qū)域透光部分的光波相對(duì)于未刻蝕基底透光部分的光波超前 π相位。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵，其特征在于：所述基底 Sl的材料為石英或玻璃。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵，其特征在于：所述刻蝕 深度由入射光波長(zhǎng)λ和基底材料的折射率η共同決定，且刻蝕深度A 。 2(/7-1)
4. 如權(quán)利要求1所述的基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵，其特征在于：所述光柵 的周期范圍為50微米至300微米。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵，其特征在于：所述正方 形區(qū)域面積S的取值為9平方微米至225平方微米。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵，其特征在于：所述光柵 主要用于四波前橫向剪切干涉儀中檢測(cè)波前畸變。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光通量約束的隨機(jī)編碼混合光柵。本發(fā)明包括不透明掩膜S2和透明基底S1；掩膜S2覆蓋在基底S1上的部分區(qū)域，使得光柵上每個(gè)面積為S的正方形區(qū)域的光通量滿足 分布，其中為所述隨機(jī)編碼混合光柵的柵距，并且在各個(gè)面積為S的正方形區(qū)域內(nèi)掩膜區(qū)塊呈隨機(jī)排布；另對(duì)基底S1上范圍內(nèi)且無(wú)掩膜覆蓋區(qū)域的基底加以刻蝕，所述刻蝕深度使得通過(guò)刻蝕區(qū)域透光部分的光波相對(duì)于未刻蝕基底透光部分的光波超前π相位。本發(fā)明一方面省略了傳統(tǒng)交叉光柵四波前橫向剪切干涉中的級(jí)次選擇窗口，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，另一方面在形成的四波前橫向剪切干涉圖中也減少了其他衍射級(jí)次的干擾，提高了對(duì)待測(cè)波前的檢測(cè)精度。
【IPC分類】G01J9-02, G02B5-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104656173
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510066327
【發(fā)明人】楊甬英, 凌曈, 岳秀梅, 劉 東
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日