【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室朱健強(qiáng)研究員與焦兆陽(yáng)副研究團(tuán)隊(duì)在基于刀口掃描的波前功率譜密度(PSD)測(cè)量方面取得進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)提出了一種基于刀口橫向掃描的波前檢測(cè)方法，可以實(shí)現(xiàn)大口徑光學(xué)元件PSD的高效自動(dòng)檢測(cè)。相關(guān)成果以“Knife-edge lateral scanning method for automated measurement of wavefront power spectral density”為題，發(fā)表于《應(yīng)用光學(xué)》(Applied Optics)。
 

　　高功率激光系統(tǒng)對(duì)高精度大口徑光學(xué)元件的需求非常大。大口徑元件通常利用數(shù)控加工進(jìn)行制造。然而，現(xiàn)有加工技術(shù)如磁流變加工或氣囊拋光通常會(huì)引入中高頻誤差。這些加工誤差可能會(huì)導(dǎo)致光束散射以及非線性強(qiáng)度調(diào)制。PSD是描述元件中高頻誤差的重要指標(biāo)。目前，PSD測(cè)量的主要方法是干涉法。然而，干涉測(cè)量對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性要求較高，且往往需要復(fù)雜的光路及調(diào)整過(guò)程。
 

　　針對(duì)這一問題，研究團(tuán)隊(duì)提出利用刀口掃描拼接的方法進(jìn)行波前PSD測(cè)量。刀口法是一種傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)試方法，最初用于定性測(cè)量鏡面像差。該研究通過(guò)刀口濾波構(gòu)建了波前PSD和陰影圖PSD的等價(jià)關(guān)系，可直接從陰影圖中獲取波前 PSD，無(wú)需進(jìn)行波前重建。它通過(guò)掃描拼接消除原刀口法測(cè)量過(guò)程中刀口干擾條紋的影響，進(jìn)而放寬了對(duì)于刀口切割位置的要求。該方法易于操作、效率高且具有成本效益，因而在光學(xué)元件中高頻誤差的在線測(cè)量中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本工作對(duì)于提高高功率激光系統(tǒng)中光學(xué)元件制造和檢測(cè)的迭代效率具有重要意義。
 

　　相關(guān)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。(高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室供稿)
 

圖1. (a)刀口橫向掃描法原理示意圖；(b)仿真效果圖。
 

圖2. 空間光調(diào)制器加載樣本的一維PSD測(cè)量結(jié)果。(a)樣本1；(b)樣本2。