[发明专利]四波前横向剪切干涉波前传感器的灵敏度增强装置及方法

摘要

本发明公开了一种四波前横向剪切干涉波前传感器的灵敏度增强装置及方法。本发明在单个四波前横向剪切干涉波前传感器的基础上，将待测光束分为两束后再增加一个四波前横向剪切干涉波前传感器，分别调节两波前传感器中光栅与探测器之间的距离使相应剪切率组合满足灵敏度增强条件，实现了大剪切率情况下利用傅里叶变换位相重建技术的高分辨率高灵敏度检测。本发明的优点在于解决了传统四波前横向剪切干涉系统在大剪切率情况下采用傅里叶变换位相重建技术时由于频谱泄漏效应导致解调出的波前位相存在周期性振荡误差的问题，通过组合剪切率来消除相对灵敏度为零的区域，补足频谱中周期性缺失的信息，相对于传统干涉仪提高了测量灵敏度。

主权项

1.四波前横向剪切干涉波前传感器的灵敏度增强方法，其特征在包括如下步骤：步骤(1)调节第一四波前横向剪切干涉波前传感器(S2)和第二四波前横向剪切干涉波前传感器(S4)使得两波前传感器的探测器位于等光程位置；步骤(2)分别调节第一四波前横向剪切干涉波前传感器(S2)和第二四波前横向剪切干涉波前传感器(S4)中随机编码混合光栅与探测器感光面之间的距离，以得到不同的剪切率；步骤(3)分别调节第一四波前横向剪切干涉波前传感器(S2)和第二四波前横向剪切干涉波前传感器(S4)的相对水平位置和俯仰角，以得到的两张空间位置重合的四波前横向剪切干涉图；步骤(4)对两幅不同剪切率的四波前横向剪切干涉图采用组合剪切率傅里叶变换波前位相解调算法进行解调，包括如下步骤：(1)分别对两个波前传感器采集得到的干涉图实施傅里叶变换，得到各自干涉图对应的频谱图；(2)对干涉图频谱中正一级谱实施逆傅里叶变换和相位解包裹算法后得到各自x、y方向上的剪切波前；(3)对x、y方向上的剪切波前再次进行傅里叶变换，对x、y方向剪切波前频谱采用最小二乘拟合法将频谱信息相互叠加，补足频谱周期性缺失的信息，消除相对灵敏度为零的区域，得到待测波前对应的频谱，再经傅里叶逆变换得到待测波前，实现高灵敏度的波前位相检测；该方法使用的装置包括分光棱镜(S1)、第一四波前横向剪切干涉波前传感器(S2)、反射镜(S3)、第二四波前横向剪切干涉波前传感器(S4)；其中第一四波前横向剪切干涉波前传感器(S2)和第二四波前横向剪切干涉波前传感器(S4)置于等光程位置，分光棱镜(S1)以及第一四波前横向剪切干涉波前传感器(S2)在第一条光路中顺序排列；分光棱镜(S1)、反射镜(S3)以及第二四波前横向剪切干涉波前传感器(S4)在第二条光路中顺序排列；所述的四波前横向剪切干涉波前传感器为随机编码混合光栅波前传感器。