星间激光通信中的波前传感技术

星间激光通信系统要求发射的激光光束具有高度的平行性。光学衍射极限是光束在有限孔径下所能达到的最小发散度,此时波面具有大约0．3λ的波面相差。针对星间激光通信波面检测领域,较全面地总结了各类现有检测方法及特点,并给出了一种新颖的互补剪切干涉法的结构与应用实例,最后针对星间激光通信光束波面检测的可行性进行了比较。     

穿越流场激光像差特性的动态测量——H-S波前传感器方法

用H-S(Hartmann-Shack)波前传感器可以精确测量穿过超声速流场的激光动态波面及其变化过程,进一步计算还可以获得光束质心漂移、远场分布等数据。讨论了利用H-S波前传感器测量穿过超声速流场激光波面的原理,并采用模式法进行波前重构,得到了在几种流场条件下的激光波面像差特性如PV和RMS、各阶Zernike像差系数,环围能量分布和Strehl比等。结果表明,采用H-S传感器进行测量、并用模式法进行波前重构可以较好反映流场建立、稳定和结束过程中各阶Zernike像差的变化。比较无流场和给定参数的超声速流场,激光穿越后产生的最明显变化为离焦A3和低阶像散A5的增大。     

基于逐点扫描的波前数据重构

提出一种对孔径网格逐点扫描重构波前的方法。该方法基于Hudgin模型,在孔径阵列的对角线上选取P个已知参考点。每个参考点都按行扫描计算得到一个波面,按列扫描又得到一个波面,这样P个参考点得到2P个波面,对这2P个波面求平均即为重构波面。对如何选择参考点进行了介绍,并说明选择高低坐标对称搭配的参考点为佳。建立了波面相位误差估算模型,并从理论上推出波面重构误差随参考点的增加而改善。对新方法进行了实验证验,与传统的矩阵求逆方法进行比较,结果表明,两种方法效果相当,但新方法计算量更小,具有较强的实用性。     

激光棒波前畸变测试仪

介绍了自行开发的移相式数字波面干涉仪的原理和特点 ,仪器主要用于激光棒材料波前畸变测试 ,仪器口径为 30mm ,精度优于λ/ 2 0 ,重复性优于λ/ 5 0。仪器硬件具有四个特点 :变倍、调焦、光通量控制、调整和测试转换 ;软件包建立在WINDOWS98平台上 ,进行干涉图采集、处理、波面图形绘制。输出结果形象直观 ,整个操作简单方便快捷 ,测试过程 2 6s。仪器还可测量晶体材料折射率均匀性、晶体元件面形、角度、平行度等。通过测试比对 ,数据与ZYGO结果一致     

用于在线检测的紧凑型多测量模式干涉仪

光学干涉仪由于高精度、全口径、非接触特点在光学元件的检测中具有极其广泛的应用。针对光学元件加工在线检测需要,提出了一种紧凑型的多测量模式瞬态干涉仪。该系统可同时实现单波长激光干涉、多波长激光干涉以及LED干涉显微测量等多种工作模式,以分别满足不同动态范围宏观面形以及表面粗糙度等显微结构的干涉检测。针对在线检测应用中复杂的环境振动影响,系统采用偏振相机来实现瞬态的偏振移相波前检测。为验证系统方案的可行性,对测量系统的主要误差因素进行了分析,并对不同工作模式下的金刚石车削机床在线检测结果与Zygo激光干涉仪和Zygo光学轮廓仪进行了比对实验,同时也利用多波长技术对自由曲面进行了在线检测。结果表明该系统可实现高精度的多测量模式,并且还可以满足大动态范围波前测量要求。该系统结构紧凑,整体尺寸仅为195 mm×160 mm×65 mm,极其适合车削机床的在线安装及检测。同时系统基于瞬态波前检测,具有对环境扰动不敏感的特点,在机床对中工具在线调整以及加工元件等在线检测中具有广泛的应用前景。     

波面数字干涉仪检测技术及其在光刻镜头生产中应用

移相式波面数字干涉仪是国际上八十年代出现的一种最先进的光学检测设备，它采用计算机图象处理技术对干涉图形进行实时动态采样处理，从而实现了光学面形的定量测量和形象化图形显示。本文介绍了我所用ＱＧＹ—１型激光球面干涉仪改造成的移相式激光波面数字干涉仪，在光刻镜头生产中的应用。     

应用于环形激光束的低阶哈特曼波前传感器设计

针对高能化学激光器出光过程中存在着大比例、大PV值低阶像差这一现象,设计了专用于前5项Zernike像差检测的低阶哈特曼波前传感器。该传感器的透镜部分采用呈环形分布的6单元微透镜阵列与凸透镜组合的方法,且均用CaF₂材料制作。该方法不仅可以同时用于可见光和红外光的低阶像差测量,还具有成本低、光路结构简单、探测范围大等优点,适用于环形激光束的大PV值低阶像差检测。之后还搭建了测试光路系统,测试结果表明,该低阶哈特曼波前传感器的波面测量PV值量程为±8λ （λ=3.39 μm）,测量精度优于λ/10 （λ=3.39 μm）。     

强激光波前检测中的图像自动识别系统的设计

介绍了利用计算机图像自动识别技术建立高效强激光波前检测系统的设计方法,整个系统采用DELPHI编制并运行在WINDOWS95／98平台上,利用数字图像处理技术以及Delphi的可视化及面向对象编程技术,实现 对激光衍射焦斑阵列图像进行自动识别与处理,用计算机软件实现了常规Hartmann-Shack传感器中子透镜阵列的子光束聚焦过程,进而实现了对强激光波前畸变的检测。     

超半口径补偿剪切干涉法测量脉冲激光波面半径

针对当前对脉冲激光波面半径测量缺乏有效的测试方法，提出了集大错位与等光程于一体的四平板剪切干涉法，达到对脉冲激光波面半径的高精度测量。Ｒ值在３０～１０００ｍ的范围内，测量误差小于±５％     

深紫外光照射针孔衍射特性研究

采用一种非旁轴衍射理论分析了深紫外光照射系统中的参考波面,分别对理想和实拍圆孔的参考波前进行了计算.结果显示,孔的不规则度对波面的P-V值影响较大,但如果孔的不规则度在0.02之内、波面的P-V值控制在1.5％波长范围以内,能够满足实际需要.结果表明,孔的不规则度对光强的均匀性影响不大,如果要提高波面的均匀度,需要减小...