基于偏振光栅的同步移相剪切干涉测量方法

Abstract

针对在波前测试时,参考镜面自身面形误差、光能利用率不足、环境振动和空气扰动等对干涉测量结果的影响,提出一种基于偏振光栅(PG)分光的同步移相剪切干涉测量方法,通过将横向剪切干涉与同步相移技术相结合实现待测波面的准共光路相移测量。该方法采用1/4波片、PG和平面反射镜的组合作为横向剪切结构,可获得两束剪切的正交线偏振光,线偏振光经二维相位光栅、透镜、小孔光阑和相位延迟阵列构成的同步移相结构后,在CCD上可同时采集到4幅移相剪切干涉图。对x和y方向的剪切干涉图采用基于相位相关的图像配准算法、四步移相算法以及基于离散余弦变换法(DCT)的相位解包裹算法进行处理,得到差分相位分布,再用基于差分Zernike多项式的最小二乘波前重构算法对其进行重构,得到待测波面。通过搭建实验装置对一块透镜和凹面反射镜进行测量,结果表明,该方法的测量结果具有准确性和稳定性,该方法能够很好地应用于波前动态测量,对透射波前和光学元件的面形检测具有重要意义。