CN104913843B - 一种微孔衍射波前质量的测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种微孔衍射波前质量的测量装置与方法，是采用夏克‑哈特曼波前传感器法进行微孔衍射波前质量的测量。其通过高精度平面参考波前实现夏克‑哈特曼波前传感器的高精度标定，再根据高精度系统误差的标定结果进行微孔衍射波前形状的精确测量，将微孔衍射波前形状与最佳参考球比较便可求得微孔衍射波前的偏差，只需要在标定装置的基础上直接加入聚焦物镜和微孔，便可实现微孔衍射波前质量的测量，操作简便，引入的系统误差较小且容易实现系统误差的高精度标定。其中微孔板引入的球差可通过聚焦物镜进行补偿，并且通过调整夏克‑哈特曼波前传感器到微孔的距离便可实现不同数值孔径大小的衍射波前质量的快速高精度的测量。

Description

一种微孔衍射波前质量的测量装置与方法

技术领域

本发明属于光学测量技术领域,特别是涉及一种进行波前的高精度测量的微孔衍射波前质量的测量装置与方法。

背景技术

随着半导体、航空航天等技术的发展，高精度光学元件的需求和应用越来越广。纳米/亚纳米精度的光学元件在光刻投影物镜、X射线显微镜、重力波探测用迈克尔逊干涉仪等研究领域具有极为重要的作用。因此，发展超高精度面形检测技术是实现这些领域中高精度光学元件成功应用的重要保证。

普通商业菲索干涉仪和泰曼-格林干涉仪由于受参考元件的限制，其检测精度不高。点衍射干涉仪(PDI)作为目前面形绝对测量领域中精度最高的设备，是解决超高精度光学元件面形检测的重要方法，同时，PDI也是高精度系统集成装调中系统波像差高精度检测的重要设备。微孔衍射波前质量是影响点衍射干涉仪测量精度的一个重要因素。

专利号ZL201110129360.8名称为“可见光点衍射干涉仪中参考球面波偏差检测装置与方法”的发明专利介绍了一种采用剪切干涉的方法进行微孔衍射波前偏差的测量技术。它是采用两个完全一致的微孔衍射产生的两个近于理想的球面波进行剪切干涉，从而获得单个微孔衍射产生的球面波前的偏差。其中两个微孔由光栅±1级光照明。会聚光束经过光栅后，其±1级光将会引入彗差，小孔对彗差的滤除效果不是特别理想，光栅零级的能量也会从两个小孔中泄露。另外，由于两个小孔之间的间距会给测量结果中引入彗差，探测器的倾斜会给测量结果中引入像散，因此，需要对这两个系统误差进行标定。

文章《Extreme-ultraviolet phase-shifting point-diffractioninterferometer a wave-front metrology tool with sub-angstrom reference-waveaccuracy》(Appl Opt,1999,38(35):7252-7263)详细描述了上述系统误差的标定方法，前者的标定比较容易，而后者则由于探测器的倾斜难以精确测量，标定难度较大。

文章《点衍射干涉仪系统误差标定》(光学学报,2013,33(7):0712003)采用迈克尔孙干涉仪结构，由分光棱镜和平面镜来实现两个微孔照明光束的独立控制，避免了光栅引入误差，但还是存在双孔间距引入彗差和探测器倾斜引入像散的问题，且后者较难去除。

采用夏克-哈特曼波前传感器法进行有限远共轭距光学系统波像差测量时，准直物镜和夏克-哈特曼波前传感器系统误差的高精度标定是实现高精度系统误差测量的关键。通过微孔衍射产生高质量的球面波是实现准直物镜和夏克-哈特曼波前传感器系统误差高精度标定的重要前提。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的微孔衍射波前质量的测量装置与方法，使其采用夏克-哈特曼波前传感器法进行微孔衍射波前质量的测量，通过高精度平面参考波前实现夏克-哈特曼波前传感器的高精度标定，再根据高精度系统误差的标定结果进行微孔衍射波前形状的精确测量，将微孔衍射波前形状与最佳参考球比较求得微孔衍射波前的偏差，只需要在标定装置的基础上直接加入聚焦物镜和微孔便可实现微孔衍射波前质量的测量，操作简便，与剪切干涉法测量相比，引入的系统误差较小并且容易实现系统误差的高精度标定。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种微孔衍射波前质量的测量装置，用于测量微孔衍射波前的质量，所述装置包括依次设置的高精度平面波生成器、聚焦物镜、微孔板、可变光阑和夏克-哈特曼波前传感器，所述高精度平面波生成器产生的高精度平面参考波前经所述聚焦物镜后在所述聚焦物镜的焦平面上得到一个微小的艾里斑，所述微孔板设置于所述聚焦物镜的焦平面，且所述微孔板的微孔位于所述聚焦物镜的焦点处，所述艾里斑在经所述微孔衍射后产生一个近于理想的球面波，所述球面波经所述可变光阑到达所述夏克-哈特曼波前传感器，被所述夏克-哈特曼波前传感器中的微透镜阵列聚焦在探测器上形成光斑阵列，根据所述光斑阵列(803)位置处的强度信息获得所述微孔板(50)衍射产生的所述球面波(60)的波前强度信息，并记录所述光斑阵列(803)的位置坐标信息(x，y)。。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的微孔衍射波前质量的测量装置，其中所述聚焦物镜是能够补偿所述微孔板的厚度引入的球差的具备球差补偿功能的物镜。

前述的微孔衍射波前质量的测量装置，其所述微孔板包括玻璃基底和金属涂覆层，所述金属涂覆层覆盖于所述玻璃基底一侧的表面上，所述微孔形成于所述金属涂覆层上，穿过所述金属涂覆层显露出所述玻璃基底，所述金属涂覆层的厚度应足以对所述微孔之外的光波起到屏蔽作用，所述微孔的直径要足够小。

前述的微孔衍射波前质量的测量装置，其中所述高精度平面波生成器和所述夏克-哈特曼波前传感器组成系统误差的标定单元，当所述高精度平面波生成器产生的所述高精度平面参考波前直接照射到所述夏克-哈特曼波前传感器时，被所述夏克-哈特曼波前传感器中的微透镜阵列聚焦在探测器上形成参考光斑阵列，所述参考光斑阵列的位置信息是作为微孔衍射波前质量测量的参考进行系统误差的标定。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种微孔衍射波前质量的测量方法，所述方法包括以下步骤：

步骤a，以高精度平面波生成器产生的高精度平面参考波前直接照射夏克-哈特曼波前传感器，被所述夏克-哈特曼波前传感器中的微透镜阵列聚焦在探测器上形成参考光斑阵列，记录所述参考光斑阵列的位置信息；

步骤b，在所述高精度平面波生成器与所述夏克-哈特曼波前传感器之间依次设置聚焦物镜、微孔板和可变光阑，使所述微孔板位于所述聚焦物镜的焦平面，所述微孔板的微孔位于所述聚焦物镜的焦点处，所述可变光阑位于所述微孔板与所述夏克-哈特曼波前传感器之间，且与所述微孔板相距一定距离；

步骤c，所述高精度平面波生成器产生的高精度平面参考波前经所述聚焦物镜后在所述聚焦物镜的焦平面上得到一个微小的艾里斑，所述艾里斑经所述微孔衍射后产生的一个近于理想的球面波，所述球面波经所述可变光阑到达所述夏克-哈特曼波前传感器，被所述夏克-哈特曼波前传感器中的所述微透镜阵列聚焦在所述探测器上形成光斑阵列，记录所述光斑阵列的位置信息；

步骤d，根据所述光斑阵列的位置信息与所述参考光斑阵列的位置信息通过区域法进行波前的重建，计算获得微孔衍射波前W；

步骤e，根据所述微孔衍射波前W通过最小二乘的方法计算获得最佳参考波前W0，所述微孔衍射波前W与所述最佳参考波前W0之间的偏差ΔW为微孔衍射波前的偏差；以及

步骤f，根据所述探测器上的所述光斑阵列的强度分布，计算所述微孔衍射波前W的强度均匀性。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的微孔衍射波前质量的测量方法，其中在所述步骤c之前还包括步骤g，调节所述可变光阑的通光孔口径、所述微孔板的位置和所述夏克-哈特曼波前传感器的俯仰和偏摆角，使所述探测器上的光强最大，分布接近于旋转对称，且所述聚焦物镜、所述微孔板和所述夏克-哈特曼波前传感器的中心在一条线上。

前述的微孔衍射波前质量的测量方法，其中所述步骤g包括：

步骤g1，调节所述可变光阑的通光孔口径，使其大于所述微透镜阵列的口径大小，调节所述微孔板在X、Y和Z三个方向的位置，使所述微孔衍射产生的所述球面波的强度尽可能的大、分布尽可能呈旋转对称；

步骤g2，将所述可变光阑的通光孔口径调小，使所述通光孔的中心与所述微孔的中心在一条轴线上，所述通光孔的直径大小只能让很小的一束光波通过；

步骤g3，调节所述夏克-哈特曼波前传感器的俯仰和偏摆角，使通过所述可变光阑的光束与所述微透镜阵列表面的法线重合；及

步骤g4，重复步骤g1～g3,直到所述探测器上的光强最大，分布接近于旋转对称，且所述聚焦物镜、所述微孔板和所述夏克-哈特曼波前传感器的中心在一条线上。

前述的微孔衍射波前质量的测量方法，其所述光斑阵列的位置信息包括：所述光斑阵列中各光斑中心的位置坐标(x_j，y_j)，所述参考光斑阵列的位置信息包括：所述参考光斑阵列中各光斑中心的位置坐标(x0_j，y0_j)，其中j＝1，2，…，N，N为所述微透镜阵列中子透镜元的个数；

所述步骤d包括：

步骤d1，通过式(1-1)和(1-2)计算所述光斑阵列的中心位置与所述参考光斑阵列的中心位置之间在X和Y方向的偏差Δx_j和Δy_j及斜率ρ_xj和ρ_yj：

和

其中p为所述微透镜阵列的焦距；及

步骤d2，通过式(1-3)的迭代计算，采用区域法进行波前的重建，获得所述微孔衍射波前W：

其中，W_i+1,j、W_i-1,j、W_i,j+1和W_i,j-1为微透镜阵列中第(i+1,j)个、第(i-1,j)个、第(i,j+1)个和第(i,j-1)个透镜元处的波前，ρ_i,j ^x和ρ_i,j ^y分别为第(i,j)个透镜元处波前沿X方向和Y方向的斜率，i和j分别为微透镜阵列沿X方向和Y方向的编号，且i＝1，2，…，N，j＝1，2，…，N，N为所述微透镜阵列(801)中子透镜元的个数。

前述的微孔衍射波前质量的测量方法，其中在所述步骤e中，设所述微孔衍射波前W上各点的坐标为(x′，y′，z′)，所述最佳参考波前W0的曲率中心为O0，各点的坐标为(m0，n0，p0)，半径为R0，所述微孔衍射波前W与所述最佳参考波前W0之间的偏差ΔW的标准差满足式(1-4)：

std(ΔW)＝std(W-W0)＝min (1-4)

其中

W0＝angle{exp(ikR0)/R0} (1-5)

其中，k为波数。

前述的微孔衍射波前质量的测量方法，其中在所述步骤f中，根据式(1-7)计算所述微孔衍射波前W的强度均匀性η：

其中，I_min和I_max分别为所述探测器上光斑强度的最小值和最大值。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种微孔衍射波前质量的测量装置与方法至少具有下列优点及有益效果：本发明采用夏克-哈特曼波前传感器法进行微孔衍射波前质量的测量，通过高精度平面参考波前实现夏克-哈特曼波前传感器的高精度标定，再根据高精度系统误差的标定结果进行微孔衍射波前形状的精确测量，将微孔衍射波前形状与最佳参考球比较求得微孔衍射波前的偏差，只需要在标定装置的基础上直接加入聚焦物镜和微孔便可实现微孔衍射波前质量的测量，操作简便，与剪切干涉法测量相比，引入的系统误差较小并且容易实现系统误差的高精度标定。其中微孔板引入的球差可通过聚焦物镜进行补偿，从而可以消除波前偏差计算中的误差。并且通过调整夏克-哈特曼波前传感器到微孔的距离便可实现不同数值孔径大小的衍射波前质量的快速高精度的测量。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是进行夏克-哈特曼波前传感器高精度标定的原理示意图。

图2A及图2B是夏克-哈特曼波前传感器高精度标定时形成的参考光斑阵列的示意图。

图3是本发明微孔衍射波前质量的测量装置的原理示意图。

图4是本发明产生近于理想球面波的微孔板结构的示意图。

图5A及图5B是本发明微孔衍射球面波经夏克-哈特曼波前传感器后所形成的光斑阵列的示意图。

图6是本发明微孔衍射波前偏差计算的原理示意图。

10：高精度平面波生成器 20：高精度平面参考波前

30：聚焦物镜 50：微孔板

501：玻璃基底 502：金属涂覆层

503：微孔 60：微孔衍射球面波

70：可变光阑 80：夏克-哈特曼波前传感器

801：微透镜阵列 802：探测器

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种微孔衍射波前质量的测量装置与方法其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1、图2A及图2B所示，图1是进行夏克-哈特曼波前传感器高精度标定的原理示意图，图2A及图2B是夏克-哈特曼波前传感器高精度标定时形成的参考光斑阵列的示意图。高精度平面波生成器10和夏克-哈特曼波前传感器80组成系统误差的标定单元，高精度平面波生成器10产生高精度平面参考波前20，当高精度平面参考波前20直接照射到夏克-哈特曼波前传感器80时，被夏克-哈特曼波前传感器80中的微透镜阵列801聚焦在探测器802上形成参考光斑阵列804，记录参考光斑阵列804的位置信息，其包括：参考光斑阵列804中各光斑中心的位置坐标(x0_j，y0_j)，其中j＝1，2，…，N，N为微透镜阵列801中子透镜元的个数。

由于高精度平面参考波20的精度要比微孔衍射波前的精度高。因此，以参考光斑阵列804的位置信息作为微孔衍射波前质量测量的参考进行系统误差的标定，平面参考波前引入的误差可以忽略不计，测量结果中只包含由夏克-哈特曼波前传感器80所引入的误差，故很容易从测量结果中将该部分误差去除。

在完成夏克-哈特曼波前传感器80的高精度标定后，便可进行微孔衍射波前质量的测量。请参阅图3、图5A及图5B所示，图3是本发明微孔衍射波前质量的测量装置的原理示意图，图5A及图5B是本发明微孔衍射球面波经夏克-哈特曼波前传感器后所形成的光斑阵列的示意图。在高精度平面波生成器10与夏克-哈特曼波前传感器80之间依次设置聚焦物镜30、微孔板50和可变光阑70，使微孔板50位于所述聚焦物镜30焦平面，微孔板50的微孔503位于聚焦物镜30的焦点处，可变光阑70位于所述微孔板50与夏克-哈特曼波前传感器80之间，且与微孔板50相距一定距离。高精度平面波生成器10产生的高精度平面参考波前20经聚焦物镜30后在聚焦物镜30的焦平面上得到一个微小的艾里斑40，艾里斑40经微孔板50的微孔503衍射后产生一个近于理想的球面波60，球面波60经可变光阑70到达夏克-哈特曼波前传感器80，被夏克-哈特曼波前传感器80中的微透镜阵列801聚焦在探测器802上形成光斑阵列803，根据光斑阵列803的位置信息通过图像处理能够获得微孔板50衍射产生的球面波60波前的强度和相位信息，从而实现微孔衍射波前质量的测量。

请参阅图4所示，是本发明产生近于理想球面波的微孔板结构的示意图。微孔板50主要由玻璃基底501和金属涂覆层502构成，金属涂覆层502覆盖于玻璃基底501一侧的表面上，微孔503形成于金属涂覆层502上，穿过金属涂覆层502显露出玻璃基底501，金属涂覆层502的厚度应足以对微孔503之外的光波起到屏蔽作用，微孔503的直径要足够小，从而使衍射产生的球面波60具有很高的精度。

聚焦物镜30具备球差补偿功能，能够补偿微孔板50的厚度引入的球差。因此，在计算微孔衍射波前的偏差时，可去除由于微孔板50的厚度引入的球差给计算带来误差。

微孔衍射波前W偏差的计算请参阅图6所示，其中600是夏克-哈特曼波前传感器80所测量的微孔衍射波前W的形状，其曲率中心601在O点，900为所要寻找的最佳参考波前W0，其半径为R0，曲率中心901为O0，最佳参考波前W0的曲率中心O0和半径R0是通过最小二乘的方法计算得到的，在微孔衍射波前W与各种形状的波前的偏差中，最佳参考波前W0是使偏差最小的波前。具体计算过程如下：

设微孔衍射波前W上各点的坐标为(x′，y′，z′)，所要寻找的最佳参考波前W0上各点的坐标为(m0，n0，p0)，使微孔衍射波前W与最佳参考波前W0之间的偏差ΔW的标准差最小，即满足式(1-4)

std(ΔW)＝std(W-W0)＝min (1-4)

其中

W0＝angle{exp(ikR0)/R0} (1-5)

其中，k为波数。

微孔衍射波前W和最佳参考波前W0之间的偏差ΔW即为微孔衍射波前的偏差。

其中，微孔衍射波前偏差的测量过程如下：

步骤a，以高精度平面波生成器10产生的高精度平面参考波前20直接照射夏克-哈特曼波前传感器80，被夏克-哈特曼波前传感器80中的微透镜阵列801聚焦在探测器802上形成参考光斑阵列804，记录参考光斑阵列804的位置信息，其包括：参考光斑阵列804中各光斑中心的位置坐标(x0_j，y0_j)，其中j＝1，2，…，N，N为微透镜阵列801中子透镜元的个数。

步骤b，在高精度平面波生成器10与夏克-哈特曼波前传感器80之间依次设置聚焦物镜30、微孔板50和可变光阑70，使微孔板50位于所述聚焦物镜30的焦平面，微孔板50的微孔503位于聚焦物镜30的焦点处，可变光阑70位于微孔板50与夏克-哈特曼波前传感器80之间，且与微孔板50相距一定距离。

步骤c，高精度平面波生成器10产生的高精度平面参考波前20经所述聚焦物镜30后在聚焦物镜30的焦平面上得到一个微小的艾里斑40，艾里斑40经微孔503衍射后产生的一个近于理想的球面波60，球面波60经可变光阑70到达夏克-哈特曼波前传感器80，被夏克-哈特曼波前传感器80中的微透镜阵列801聚焦在探测器802上形成光斑阵列803，记录光斑阵列803的位置信息，其包括：光斑阵列803中各光斑中心的位置坐标(x_j，y_j)，其中j＝1，2，…，N，N为微透镜阵列801中子透镜元的个数。

步骤d，根据光斑阵列803的位置信息与参考光斑阵列804的位置信息通过区域法进行波前的重建，计算获得微孔衍射波前W，其具体包括：

步骤d1，通过式(1-1)和(1-2)计算光斑阵列803的中心位置与参考光斑阵列804的中心位置之间在X和Y方向的偏差Δx_j和Δy_j及斜率ρ_xj和ρ_yj：

和

其中p为微透镜阵列801的焦距；及

步骤d2，通过式(1-3)的迭代计算，采用区域法进行波前的重建，获得所述微孔衍射波前W：

其中，W_i+1,j、W_i-1,j、W_i,j+1和W_i,j-1为微透镜阵列中第(i+1,j)个、第(i-1,j)个、第(i,j+1)个和第(i,j-1)个透镜元处的波前，ρ_i,j ^x和ρ_i,j ^y分别为第(i,j)个透镜元处波前沿X方向和Y方向的斜率，i和j分别为微透镜阵列沿X方向和Y方向的编号，且i＝1，2，…，N，j＝1，2，…，N，N为所述微透镜阵列(801)中子透镜元的个数。

步骤e，根据微孔衍射波前W通过最小二乘的方法计算获得最佳参考波前W0，微孔衍射波前W与最佳参考波前W0之间的偏差ΔW为微孔衍射波前的偏差，其具体过程：

设微孔衍射波前W上各点的坐标为(x′，y′，z′)，最佳参考波前W0的曲率中心为O0，各点的坐标为(m0，n0，p0)，半径为R0，微孔衍射波前W与最佳参考波前W0之间的偏差ΔW的标准差满足式(1-4)：

std(ΔW)＝std(W-W0)＝min (1-4)

其中

W0＝angle{exp(ikR0)/R0} (1-5)

其中，k为波数。

步骤f，根据探测器802上的光斑阵列803的强度分布，计算微孔衍射波前W的强度均匀性，其具体过程：根据式(1-7)计算微孔衍射波前W的强度均匀性η：

其中，I_min和I_max分别为所述探测器(802)上光斑强度的最小值和最大值。

其中，在步骤c之前还包括步骤g，调节所述可变光阑70的通光孔口径、微孔板50的位置和夏克-哈特曼波前传感器80的俯仰和偏摆角，使探测器802上的光强最大，分布接近于旋转对称，且聚焦物镜30、所述微孔板50和夏克-哈特曼波前传感器80的中心在一条线上，其具体包括：

步骤g1，调节所述可变光阑70的通光孔口径，使其大于微透镜阵列801的口径大小，调节微孔板50在X、Y和Z三个方向的位置，使微孔503衍射产生的球面波60的强度尽可能的大、分布尽可能呈旋转对称；

步骤g2，将所述可变光阑(70)的通光孔口径调小，使所述通光孔的中心与所述微孔(503)的中心在一条轴线上，所述通光孔的直径大小只能让很小的一束光波通过；

步骤g3，调节夏克-哈特曼波前传感器80的俯仰和偏摆角，使通过可变光阑70的光束与微透镜阵列801表面的法线重合；及

步骤g4，重复步骤g1～g3,直到探测器802上的光强最大，分布接近于旋转对称，且聚焦物镜30、微孔板50和夏克-哈特曼波前传感器80的中心在一条线上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种微孔衍射波前质量的测量装置，用于测量微孔衍射波前的质量，其特征在于：所述装置包括依次设置的高精度平面波生成器(10)、聚焦物镜(30)、微孔板(50)、可变光阑(70)和夏克-哈特曼波前传感器(80)，所述高精度平面波生成器(10)产生的高精度平面参考波前(20)经所述聚焦物镜(30)后在所述聚焦物镜(30)的焦平面上得到一个微小的艾里斑(40)，所述微孔板(50)设置于所述聚焦物镜(30)的焦平面，且所述微孔板(50)的微孔(503)位于所述聚焦物镜(30)的焦点处，所述艾里斑(40)在经所述微孔(503)衍射后产生一个近于理想的球面波(60)，所述球面波(60)经所述可变光阑(70)到达所述夏克-哈特曼波前传感器(80)，被所述夏克-哈特曼波前传感器(80)中的微透镜阵列(801)聚焦在探测器(802)上形成光斑阵列(803)，根据所述光斑阵列(803)位置处的强度信息获得所述微孔板(50)衍射产生的所述球面波(60)的波前强度信息，并记录所述光斑阵列(803)的位置坐标信息(x，y)。

2.根据权利要求1所述的微孔衍射波前质量的测量装置，其特征在于其中所述聚焦物镜(30)是能够补偿所述微孔板(50)的厚度引入的球差的具备球差补偿功能的物镜。

3.根据权利要求1所述的微孔衍射波前质量的测量装置，其特征在于其中所述微孔板(50)包括玻璃基底(501)和金属涂覆层(502)，所述金属涂覆层(502)覆盖于所述玻璃基底(501)一侧的表面上，所述微孔(503)形成于所述金属涂覆层(502)上，穿过所述金属涂覆层(502)显露出所述玻璃基底(501)，所述金属涂覆层(502)的厚度应足以对所述微孔(503)之外的光波起到屏蔽作用，所述微孔(503)的直径要足够小。

4.根据权利要求1所述的微孔衍射波前质量的测量装置，其特征在于其中所述高精度平面波生成器(10)和所述夏克-哈特曼波前传感器(80)组成系统误差的标定单元，当所述高精度平面波生成器(10)产生的所述高精度平面参考波前(20)直接照射到所述夏克-哈特曼波前传感器(80)时，被所述夏克-哈特曼波前传感器(80)中的微透镜阵列(801)聚焦在探测器(802)上形成参考光斑阵列(804)，所述参考光斑阵列(804)的位置信息是作为微孔衍射波前质量测量的参考进行系统误差的标定。

5.一种微孔衍射波前质量的测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤a，以高精度平面波生成器(10)产生的高精度平面参考波前(20)直接照射夏克-哈特曼波前传感器(80)，被所述夏克-哈特曼波前传感器(80)中的微透镜阵列(801)聚焦在探测器(802)上形成参考光斑阵列(804)，记录所述参考光斑阵列(804)的位置信息；

步骤b，在所述高精度平面波生成器(10)与所述夏克-哈特曼波前传感器(80)之间依次设置聚焦物镜(30)、微孔板(50)和可变光阑(70)，使所述微孔板(50)位于所述聚焦物镜(30)的焦平面，所述微孔板(50)的微孔(503)位于所述聚焦物镜(30)的焦点处，所述可变光阑(70)位于所述微孔板(50)与所述夏克-哈特曼波前传感器(80)之间，且与所述微孔板(50)相距一定距离；

步骤c，所述高精度平面波生成器(10)产生的高精度平面参考波前(20)经所述聚焦物镜(30)后在所述聚焦物镜(30)的焦平面上得到一个微小的艾里斑(40)，所述艾里斑(40)经所述微孔(503)衍射后产生的一个近于理想的球面波(60)，所述球面波(60)经所述可变光阑(70)到达所述夏克-哈特曼波前传感器(80)，被所述夏克-哈特曼波前传感器(80)中的所述微透镜阵列(801)聚焦在所述探测器(802)上形成光斑阵列(803)，记录所述光斑阵列(803)的位置信息；

步骤d，根据所述光斑阵列(803)的位置信息与所述参考光斑阵列(804)的位置信息通过区域法进行波前的重建，计算获得微孔衍射波前W；

步骤e，根据所述微孔衍射波前W通过最小二乘的方法计算获得最佳参考波前W0，所述微孔衍射波前W与所述最佳参考波前W0之间的偏差ΔW为微孔衍射波前的偏差；以及

步骤f，根据所述探测器(802)上的所述光斑阵列(803)的强度分布，计算所述微孔衍射波前W的强度均匀性。

6.根据权利要求5所述的微孔衍射波前质量的测量方法，其特征在于其中在所述步骤c之前还包括步骤g，调节所述可变光阑(70)的通光孔口径、所述微孔板(50)的位置和所述夏克-哈特曼波前传感器(80)的俯仰和偏摆角，使所述探测器(802)上的光强最大，分布接近于旋转对称，且所述聚焦物镜(30)、所述微孔板(50)和所述夏克-哈特曼波前传感器(80)的中心在一条线上。

7.根据权利要求6所述的微孔衍射波前质量的测量方法，其特征在于其中所述步骤g包括：

步骤g1，调节所述可变光阑(70)的通光孔口径，使其大于所述微透镜阵列(801)的口径大小，调节所述微孔板(50)在X、Y和Z三个方向的位置，使所述微孔(503)衍射产生的所述球面波(60)的强度尽可能的大、分布尽可能呈旋转对称；

步骤g2，将所述可变光阑(70)的通光孔口径调小，使所述通光孔的中心与所述微孔(503)的中心在一条轴线上，所述通光孔的直径大小只能让很小的一束光波通过；

步骤g3，调节所述夏克-哈特曼波前传感器(80)的俯仰和偏摆角，使通过所述可变光阑(70)的光束与所述微透镜阵列(801)表面的法线重合；及

步骤g4，重复步骤g1～g3,直到所述探测器(802)上的光强最大，分布接近于旋转对称，且所述聚焦物镜(30)、所述微孔板(50)和所述夏克-哈特曼波前传感器(80)的中心在一条线上。

8.根据权利要求5所述的微孔衍射波前质量的测量方法，其特征在于其中所述光斑阵列(803)的位置信息包括：所述光斑阵列(803)中各光斑中心的位置坐标(x_j，y_j)，所述参考光斑阵列(804)的位置信息包括：所述参考光斑阵列(804)中各光斑中心的位置坐标(x0_j，y0_j)，其中j＝1，2，…，N，N为所述微透镜阵列(801)中子透镜元的个数；

所述步骤d包括：

步骤d1，通过式(1-1)和(1-2)计算所述光斑阵列(803)的中心位置与所述参考光斑阵列(804)的中心位置之间在X和Y方向的偏差Δx_j和Δy_j及斜率ρ_xj和ρ_yj：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δx}}_j=x_j-x{0}_j\\ {\mathrm{\Δy}}_j=y_j-y{0}_j\end{array}\right.,(j=1,2,...,N)---(1-1)$

和

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_{xj}={\mathrm{\Δx}}_j/p\\ {\mathrm{\ρ}}_{yj}={\mathrm{\Δy}}_j/p\end{array}\right.,(j=1,2,...,N)---(1-2)$

其中p为所述微透镜阵列(801)的焦距；及

步骤d2，通过式(1-3)的迭代计算，采用区域法进行波前的重建，获得所述微孔衍射波前W：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_{i+1,j}=W_{i-1,j}+2{\mathrm{p\ρ}}_{i,j}^x\\ W_{i,j+1}=W_{i,j-1}+2{\mathrm{p\ρ}}_{i,j}^y\end{array}\right.---(1-3)$

其中，W_i+1,j、W_i-1,j、W_i,j+1和W_i,j-1为微透镜阵列中第(i+1,j)个、第(i-1,j)个、第(i,j+1)个和第(i,j-1)个透镜元处的波前，ρ_i,j ^x和ρ_i,j ^y分别为第(i,j)个透镜元处波前沿X方向和Y方向的斜率，i和j分别为微透镜阵列沿X方向和Y方向的编号，且i＝1，2，…，N，j＝1，2，…，N，N为所述微透镜阵列(801)中子透镜元的个数。

9.根据权利要求5所述的微孔衍射波前质量的测量方法，其特征在于其中在所述步骤e中，设所述微孔衍射波前W上各点的坐标为(x′，y′，z′)，所述最佳参考波前W0的曲率中心为O0，各点的坐标为(m0，n0，p0)，半径为R0，所述微孔衍射波前W与所述最佳参考波前W0之间的偏差ΔW的标准差满足式(1-4)：

std(ΔW)＝std(W-W0)＝min (1-4)

其中，

W0＝angle{exp(ikR0)/R0} (1-5)

$R0=\sqrt{{(x^{\′}-m0)}^2+{(y^{,}-n0)}^2+{(z^{\′}-p0)}^2}---(1-6)$

式中，k为波数。

10.根据权利要求5所述的微孔衍射波前质量的测量方法，其特征在于其中在所述步骤f中，根据式(1-7)计算所述微孔衍射波前W的强度均匀性η：

$\mathrm{\η}=\frac{I_{min}}{I_{max}}---(1-7)$

其中，I_min和I_max分别为所述探测器(802)上光斑强度的最小值和最大值。