上海光机所在大口径球面干涉波前测量方面取得进展

上海光机所在大口径球面干涉波前测量取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室研究团队建立了基于大口径波带片横向剪切干涉波前测量的球面波理论模型，解决了大口径待测光束与小靶面探测器的面积匹配问题。相关成果以“Spherical-carrier lateral-shearing interferometry for large-aperture wavefront sensing”为题发表于Optics and Laser Technology。

高功率激光系统往往采用扩大光束口径降低单位面积通量的方式来降低激光损伤，但是大口径激光波前极易受外界扰动导致光束质量恶化，致使局部光强调制增长过大而超过材料损伤阈值，因此大口径激光波前测量和波前控制显得尤为重要。而光电探测器的靶面通常仅一英寸左右，难以匹配大口径激光束的波前测量需求。

研究团队基于前期光子筛的研究工作，提出使用光子筛中心遮挡的波带片来适配大口径光束与小靶面探测器之间的约束。平面衍射元件比大口径折反透镜易加工、成本低、工程易实现，中心用光子筛遮挡进一步提高了干涉图信噪比。针对横向剪切干涉的球面波照明模型，通过严格推导给出了干涉图谱点与系统结构参数之间的解析关系，为球面波横向剪切干涉的高精度复原提供了理论依据。实验分别利用5英寸和9英寸波带片在不同时间内多次测量同一个待测对象，结果如下：4英寸窗口玻璃的透射波前PV为0.0738λ和0.0735λ，Zygo干涉仪测量结果为0.073λ@632.8nm；8英寸窗口玻璃的透射波前PV为0.2288λ，Zygo干涉仪测量结果为0.222λ@632.8nm。球面波横向剪切干涉术为大口径的激光波前测量和光学元件面形检测等领域提供了可行的工程解决方案。

该研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。

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图1球面波横向剪切干涉示意图

图2窗口玻璃的透射波前测量结果，四英寸（左）和八英寸（右）