Projeto de grade híbrida codificada aleatoriamente para detecção de frente de onda interferométrica de cisalhamento transversal de quatro ondas

Interferência de cisalhamento transversala tecnologia usa a própria frente de onda para realizar a interferência de deslocamento, de modo a obter a medição direta da fase da frente de onda, porque adota um sistema de canal comum, sem feixe de referência, de modo que a franja de interferência é estável, forte capacidade anti-interferência, estrutura de instrumento simples, pode ser usada para detecção de qualidade de feixe de curto comprimento de coerência. Com base nas vantagens acima, a técnica de interferometria de cisalhamento transversal é comumente usada na inspeção e medição de materiais e componentes ópticos, na detecção de propriedades e parâmetros do feixe, na calibração, inspeção e avaliação de sistemas ópticos.

O interferômetro de cisalhamento transversal tradicional usa uma placa ou prisma como divisor de frente de onda e requer dois sistemas ópticos para gerar o interferograma de cisalhamento transversal absolutamente ortogonal ao longo das direções x e y, e a estrutura do sistema é relativamente complexa. A grade cruzadainterferômetro de cisalhamento transversalusa uma grade cruzada bidimensional como elemento de divisão, que pode difratar na direção xey ao mesmo tempo e produzir luz difratada de diferentes ordens. Em seguida, a janela de seleção de ordem seleciona a luz difratada, de modo que apenas a luz ±1 nas direções x e y passe e outras ordens sejam bloqueadas. Finalmente, ocorre interferência de cisalhamento entre os quatro feixes de luz através da janela de seleção de ordem. Embora o interferômetro de cisalhamento transversal de grade cruzada possa obter diretamente o interferograma de cisalhamento de duas direções ortogonais para realizar a detecção em tempo real da frente de onda transitória, a existência de uma janela de seleção hierárquica leva a uma estrutura complexa de ajuste do sistema. No processo de ajuste do instrumento, é necessário garantir que apenas a luz do nível 1 nas direções x e y passe pela janela, e os outros níveis sejam completamente bloqueados. Portanto, a precisão do mecanismo de ajuste do instrumento é alta e o ajuste é difícil. Além disso, o tamanho da janela de seleção de ordem afetará a faixa de distorção da frente de onda que pode ser medida. Além disso, a posição e o tamanho da janela de seleção de ordem também afetarão a interferência de cisalhamento transversal entre os quatro feixes, reduzindo assim a precisão da detecção transitória da frente de onda. Agora, o interferômetro de cisalhamento transversal comum de quatro ondas usa o modelo Hartmann modificado (MHM) como elemento de divisão, e as informações de fase da frente de onda a serem detectadas podem ser obtidas sem a janela de seleção de ordem. O elemento espectral MHM consiste em uma grade de fase quadriculada e uma grade de amplitude. O período da grade de fase é duas vezes maior que o da grade de amplitude e o ciclo de trabalho da grade de amplitude é 2:3. A luz de ordem par e a luz difrativa de ± 3 ordens no campo de luz difrativa do MHM podem ser bem eliminadas. No entanto, a luz de difração de ±5, ±7, ±11 e outras ordens superiores ainda existe e afeta a interferência de cisalhamento transversal entre ±1 ordem, resultando em uma diferença óbvia no contraste do interferograma em diferentes posições de observação. Portanto, a detecção da frente de onda só pode ser realizada a uma distância Tabor limitada e seu múltiplo inteiro, o que limita a seleção da taxa de cisalhamento.

O autor propõe umafrente de onda de interferência de cisalhamento transversal de quatro ondassistema de detecção baseado em grade mista codificada aleatoriamente e realiza pesquisas aprofundadas em grade mista codificada aleatoriamente, introduz o princípio de design e método de codificação de grade mista codificada aleatoriamente e compara sua distribuição de campo de luz de difração de Fraunhofer com MHM e grade de fase. Verifica-se que existem apenas quatro ordens no campo de difração da rede híbrida codificada aleatoriamente. Com base na equação da grade e na relação geométrica, os parâmetros do sistema, como abertura do feixe incidente, distância da grade e distância de observação, são analisados ​​e determinados. A distribuição de pontos de campo distante e o interferograma de cisalhamento transversal de quatro ondas da rede mista codificada aleatoriamente e MHM obtidos por experimentos são dados respectivamente, o que mostra a vantagem óbvia da rede mista codificada aleatoriamente no interferograma de cisalhamento transversal de quatro ondas.