CN111060292A - 一种衍射元件衍射效率的测量装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的衍射元件衍射效率的测量装置及测量方法，包括：干涉仪、衍射元件及光功率计，所述光功率计放置检测背景杂光能量为E0，所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量为E1，所述光功率计检测经所述衍射元件后聚焦后的出射总光强能量为E2，所述衍射元件的衍射效率为：
Figure DDA0002345529890000011
其中，
Figure DDA0002345529890000012
本发明提供的衍射元件衍射效率的测量装置及测量方法，应用衍射元件可以汇聚光线的特点，结合干涉仪设备，可以一次测量得到衍射元件整体的衍射效率，测试结果更加准确。

Description

一种衍射元件衍射效率的测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及光学测量技术领域，特别涉及一种衍射元件衍射效率的测量装置。
背景技术
衍射元件如菲涅尔透镜，具有独特的色散性能、更多的设计自由度、宽广的材料可选性、特殊的光学性能等特点，广泛的应用在光学、电子学等众多领域中。
衍射效率是衍射元件的重要参数，连续的位相结构理论上可以实现100％的衍射效率，但是加工过程中引入的误差，对连续结构的离散化近似，都会导致实际制作的效率远远低于理论值。
传统的测量衍射效率的方法，是将激光器的激光光点投射在衍射元件的局部区域，利用光功率计记录不同级次的能量，与激光器的初始能量做比，得到该位置的衍射元件的衍射效率。通过在整个幅面上多处取点的方式，计算衍射元件的衍射效率。
这种方法的缺点在于，衍射元件是条纹宽度不断变化的类光栅结构，对衍射元件的加工工艺(光刻工艺)而言，不同线宽由制作工艺引入的误差是不同的，以局部代替整体是不完善的测量方法，若想要测量的足够准确，需要增加取点数目，这将会大大的增加测量时间，降低工作效率。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种检测效率高的衍射元件衍射效率的测量装置。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一方面，本发明提供了一种衍射元件衍射效率的测量装置，包括：干涉仪、衍射元件及光功率计，所述干涉仪选取球面标准镜，所述干涉仪到球面波焦点位置为R，所述干涉仪距离所述衍射元件的距离为S，所述干涉仪出射的激光光束入射进入所述衍射元件并经所述衍射元件后聚焦，所述光功率计放置检测背景杂光能量为E0，所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量为E1，所述光功率计检测经所述衍射元件后聚焦后的出射总光强能量为E2，所述衍射元件的衍射效率为：
Figure BDA0002345529870000021
其中，
Figure BDA0002345529870000022
在一些较佳的实施例中，所述干涉仪的口径为D，所述衍射元件的口径为d，且
Figure BDA0002345529870000023
另一方面，本发明还提供了一种衍射元件衍射效率的测量装置的测量方法，包括下述步骤：
搭建光路，所述光路包括干涉仪、衍射元件及光功率计，所述干涉仪到球面波焦点位置为R，所述干涉仪距离所述衍射元件的距离为S，所述干涉仪出射的激光光束入射进入所述衍射元件并经所述衍射元件后聚焦；
将测试环境内灯光关闭，所述光功率检测背景杂光能量为E0；
所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量为E1；
所述光功率计检测经所述衍射元件后聚焦后的出射总光强能量为E2；
所述衍射元件的衍射效率为：
Figure BDA0002345529870000024
其中，
Figure BDA0002345529870000025
在一些较佳的实施例中，所述干涉仪的口径为D，所述衍射元件的口径为d，且
Figure BDA0002345529870000031
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的衍射元件衍射效率的测量装置及测量方法，包括：干涉仪、衍射元件及光功率计，所述光功率计放置检测背景杂光能量为E0，所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量为E1，所述光功率计检测经所述衍射元件后聚焦后的出射总光强能量为E2，所述衍射元件的衍射效率为：
Figure BDA0002345529870000032
其中，
Figure BDA0002345529870000033
本发明提供的衍射元件衍射效率的测量装置及测量方法，应用衍射元件可以汇聚光线的特点，结合干涉仪设备，可以一次测量得到衍射元件整体的衍射效率，测试结果更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的衍射元件衍射效率的测量装置的结构示意图。
图2为本发明提供的衍射元件衍射效率的测量装置的测量方法的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，为本发明提供的一种衍射元件衍射效率的测量装置的结构示意图，包括：干涉仪110、衍射元件120及光功率计130，所述干涉仪110选取球面标准镜，所述干涉仪110到球面波焦点位置为R，所述干涉仪110距离所述衍射元件120的距离为S。其中：
所述干涉仪110出射的激光光束入射进入所述衍射元件120并经所述衍射元件120后聚焦。
进一步地，将测试环境内灯光关闭，尽量减少背景光的干扰，通过光功率计130记录背景杂光能量，计数为E0。
当所述干涉仪110出射的激光光束入射进入所述衍射元件120所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量，计数为E1；
当所述光功率计130检测经所述衍射元件120后聚焦后的出射总光强能量，计数为E2，所述衍射元件的衍射效率为：
Figure BDA0002345529870000041
其中，
Figure BDA0002345529870000042
可以理解，在实际中可以通过多次测量E0、E1及E2值，获取多次所述衍射元件120的衍射效率，再求取平均值以提高检测准确性。
进一步地，为保证干涉仪110出射的球面波能够覆盖衍射元件120，假设干涉仪标准镜出射球面波距离焦点位置为R，焦点距离衍射元件为S，需满足
Figure BDA0002345529870000043
本发明提供的衍射元件衍射效率的测量装置，应用衍射元件可以汇聚光线的特点，结合干涉仪设备，可以一次测量得到衍射元件整体的衍射效率，测试结果更加准确。
实施例二
请参阅图2，为本发明提供的一种衍射元件衍射效率的测量装置的测量方法的结构示意图，包括下述步骤：
步骤S110：搭建光路，所述光路包括干涉仪、衍射元件及光功率计，所述干涉仪到球面波焦点位置为R，所述干涉仪距离所述衍射元件的距离为S，所述干涉仪出射的激光光束入射进入所述衍射元件并经所述衍射元件后聚焦。
进一步地，为保证干涉仪出射的球面波能够覆盖衍射元件120，假设干涉仪标准镜出射球面波距离焦点位置为R，焦点距离衍射元件为S，需满足
Figure BDA0002345529870000051
步骤S120：将测试环境内灯光关闭，所述光功率检测背景杂光能量为E0。
具体地，将光功率计放置在测试台上，保持测试环境内灯光关闭，以尽量减少背景光的干扰，记录背景杂光能量，计数为E0。
步骤S130：所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量为E1。
步骤S140：所述光功率计检测经所述衍射元件后聚焦后的出射总光强能量为E2。
步骤S150：得到所述衍射元件的衍射效率，所述衍射元件的衍射效率为：
Figure BDA0002345529870000052
其中，
Figure BDA0002345529870000053
可以理解，在实际中可以通过多次测量E0、E1及E2值，获取多次所述衍射元件120的衍射效率，再求取平均值以提高检测准确性。
本发明提供的衍射元件衍射效率的测量方法，应用衍射元件可以汇聚光线的特点，结合干涉仪设备，可以一次测量得到衍射元件整体的衍射效率，测试结果更加准确。
当然本发明的衍射元件衍射效率的测量装置还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (4)

1.一种衍射元件衍射效率的测量装置，其特征在于，包括：干涉仪、衍射元件及光功率计，所述干涉仪选取球面标准镜，所述干涉仪到球面波焦点位置为R，所述干涉仪距离所述衍射元件的距离为S，所述干涉仪出射的激光光束入射进入所述衍射元件并经所述衍射元件后聚焦，所述光功率计放置检测背景杂光能量为E0，所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量为E1，所述光功率计检测经所述衍射元件后聚焦后的出射总光强能量为E2，所述衍射元件的衍射效率为：
Figure FDA0002345529860000011
其中，
Figure FDA0002345529860000012
2.如权利要求1所述的一种衍射元件衍射效率的测量装置，其特征在于，所述干涉仪的口径为D，所述衍射元件的口径为d，且
Figure FDA0002345529860000013
3.一种如权利要求1所述的一种衍射元件衍射效率的测量装置的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：
搭建光路，所述光路包括干涉仪、衍射元件及光功率计，所述干涉仪到球面波焦点位置为R，所述干涉仪距离所述衍射元件的距离为S，所述干涉仪出射的激光光束入射进入所述衍射元件并经所述衍射元件后聚焦；
将测试环境内灯光关闭，所述光功率检测背景杂光能量为E0；
所述光功率计检测入射进入所述衍射元件的入射总光强能量为E1；
所述光功率计检测经所述衍射元件后聚焦后的出射总光强能量为E2；
所述衍射元件的衍射效率为：
Figure FDA0002345529860000014
其中，
Figure FDA0002345529860000015
4.如权利要求3所述的衍射元件衍射效率的测量装置的测量方法，其特征在于，所述干涉仪的口径为D，所述衍射元件的口径为d，且
Figure FDA0002345529860000021
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