CN210005216U - 一种透射波前检测设备 - Google Patents
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Abstract
一种透射波前检测设备，包括在光路上依次设置的激光器、准直透镜、聚焦透镜、待测镜片托盘、扩束镜和波前传感器，以及与所述聚焦透镜相耦合用于驱动所述聚焦透镜沿光轴方向移动的第一驱动器，与所述待测镜片托盘相耦合用于驱动所述待测镜片托盘沿垂直光轴的XY方向平移的第二驱动器，与所述扩束镜相耦合用于驱动所述扩束镜沿光轴方向移动的第三驱动器。本检测设备能够用于提高微透镜测量的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学元件检测，特别是一种透射波前检测设备。
背景技术
波前传感技术可以直观测试波前畸变相位分布，在很多方面有着广泛的应用。如激光光束质量诊断、光学系统检测、光通信系统等等领域。波前的测量目前比较常用的是干涉检测和基于夏克哈特曼波前检测。Shack-Hartmann波前传感器(SHWFS)是一种常规瞳面波前传感器，其特点是设置简单，精度高，环境要求不高，处理速度快，可以动态实时检测波前，是一种很常用的波前检测方案。随着科技的发展，对测量精度和分辨率要求越来越高，导致夏克哈特曼传感器的微透镜阵列的加工尺寸越来越小，数目越来越多。由于在校准和测试的过程中，噪声以及测试波面局部异常的变化，会使得测量时候光斑的质心出现缺失或者局部异常，称为局部异常点。局部异常点会使得后端进行波前重构时候出现震荡，波前拟合出现很大的误差。通常对于异常点处理的方式是采用滤波将异常值滤除，但是这样会产生两种问题，一部分高频的波前成分丢失，另外一个问题是产生测量矩阵的稀疏性，导致在波前拟合时候产生交叉耦合，导致波前重构误差变大。同时波前的测量是局部波前的平均，为了获得更多的细节，需要更小的尺寸，由于微透镜阵列加工的限制以及噪声的敏感性，使得测量比较困难。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种透射波前检测设备，能够用于对微透镜进行更准确的检测。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种透射波前检测设备，包括在光路上依次设置的激光器、准直透镜、聚焦透镜、待测镜片托盘、扩束镜和波前传感器，以及与所述聚焦透镜相耦合用于驱动所述聚焦透镜沿光轴方向移动的第一驱动器，与所述待测镜片托盘相耦合用于驱动所述待测镜片托盘沿垂直光轴的XY方向平移的第二驱动器，与所述扩束镜相耦合用于驱动所述扩束镜沿光轴方向移动的第三驱动器。
进一步地：
所述激光器为单色半导体激光器。
所述激光器发出的光通过单模光纤耦合进入所述准直透镜。
在所述聚焦透镜与所述待测镜片托盘之间设置有针孔。
所述波前传感器为夏克哈特曼波前传感器。
还包括用于承载所述待测镜片托盘的移动平台，所述第二驱动器与所述移动平台相连，通过驱动所述移动平台沿垂直光轴的X Y方向平移来驱动所述待测镜片托盘平移。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供了一种透射波前检测设备，该透射波前检测设备通过设置3个驱动器，通过控制驱动器来控制微位移，可以很方便地进行波前的校准、波前调整和波前测量。测量时，可先通过所述第一驱动器至所述第三驱动器控制所述聚焦透镜、所述待测镜片托盘、所述扩束镜位移实现系统校准，再通过所述第三驱动器控制所述扩束镜进一步位移，并通过波前传感器测量扩束镜移位之前和移位之后的波前数据。应用本实用新型的检测设备在扩束镜位移前后测得的波前测量数据，可获得差分补偿的波前，实现对波前的更加细致的差分，从而提高对被测微透镜测量的准确性。由于传感器微透镜的加工工艺限制以及透镜孔径间隔抑制了分辨率，采样频率有限，且局部采样范围有限，而使用本实用新型的透射波前检测设备进行测量，可实现有效补偿。使用该透射波前检测设备，对于超出后端传感器(如CCD)的测量范围的非异常点，对测量值的缺失点，可实现填充，提高测量的准确性。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例的透射波前检测设备结构示意图；
图2为本实用新型一种实施例的系统构造原理框图。
具体实施方式
以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
参阅图1和图2，在一种实施例中，一种透射波前检测设备，包括在光路上依次设置的激光器1、准直透镜3、聚焦透镜4、待测镜片托盘6、扩束镜7和波前传感器8，以及与所述聚焦透镜4相耦合用于驱动所述聚焦透镜4沿光轴方向移动的第一驱动器，与所述待测镜片托盘6相耦合用于驱动所述待测镜片托盘6沿垂直光轴的XY方向平移的第二驱动器，与所述扩束镜7相耦合用于驱动所述扩束镜7沿光轴方向移动的第三驱动器。本实用新型中，XY方向即为通常意义下的直角坐标系的X轴方向与Y轴方向。
本实用新型的透射波前检测设备进行测量时，先通过所述第一驱动器至所述第三驱动器控制所述聚焦透镜4、所述待测镜片托盘6、所述扩束镜7位移实现系统校准之后，再通过所述第三驱动器控制所述扩束镜7进一步位移，并测量所述扩束镜7进一步位移之前和之后的波前数据。由扩束镜7位移前后的波前数据可以得到差分补偿的波前，从而对波前测量实现高阶补偿和缺失填充，提高对被测微透镜测量的准确性。
在优选的实施例中，所述激光器为单色半导体激光器。
在优选的实施例中，所述激光器发出的光通过单模光纤2耦合进入所述准直透镜3。
在优选的实施例中，在所述聚焦透镜4与所述待测镜片托盘6之间设置有针孔5。
在优选的实施例中，所述波前传感器8为夏克哈特曼波前传感器。
在优选的实施例中，透射波前检测设备还包括用于承载所述待测镜片托盘6的移动平台(未图示)，所述第二驱动器与所述移动平台相连，通过驱动所述移动平台沿垂直光轴的X Y方向平移来驱动所述待测镜片托盘6平移。
以下说明具体实施例和使用本检测设备检测镜片的应用。
如图1至图2所示的透射波前检测设备，其主要光源是一个功率可调节的单色半导体激光器1，通光单模光纤2耦合进入准直透镜3，为了改善通过以上器件光束质量，在准直透镜3后加入聚焦透镜将光束聚焦到针孔5上，获得近似理想的较小的点光源，这个具有一定NA的点光源通过待测透镜，通过调节点光源与待测透镜10的距离可获得近乎平行的光束，为了充分利用波前探测器的有效区域，加入一个成一定倍率的扩束镜7，此时平行光经过扩束镜7扩束后达到夏克哈特曼波前传感器8。可通过采集卡将波前传感器8获得的测量光斑信号送入计算机进行处理。
例如，待测镜片托盘可以通过第二驱动器驱动移动平台，实现XY方向的平移，将待测镜片移动到对焦位置，连续定位测量。扩束镜可通过第三驱动器的控制实现沿光轴方向的位移。由于扩束镜是将待测波前进行放大，所以改变放大倍率并不影响波前的实际形状。
应用本透射波前检测设备的具体检测过程包括：
先调整实现最佳聚焦位置，并测试光学系统的准直，基于波前系统波面进行系统校准(可采用理想标准球)，调整镜片限位孔位置实现校准。较佳地，在所述待测镜片托盘放置待测镜片之前，控制所述第一驱动器，寻找关于所述聚焦透镜的焦面对称的两个位置，使波前同心；控制所述第三驱动器，寻找关于所述扩束镜的焦面对称的两个位置，使波前同心；在所述待测镜片托盘的设定位置的镜片限位孔放上标准球，控制所述第一驱动器和所述第二驱动器来调整标准球的聚焦位置，寻找获得接近平面的波前时所对应的所述聚焦透镜和所述待测镜片托盘的位置。
经过前面的粗调后，在所述待测镜片托盘上放置待测透镜，较佳地，先控制所述第一驱动器微调所述聚焦透镜，使其尽可能接近待测镜片的最佳焦点，并所述第二驱动器微调所述待测镜片托盘，使待测镜片的光轴尽可能接近系统光轴，再进行波前测量；
测量波前并记录波前数据S1；
控制第三驱动器对所述扩束镜微位移；
再次测量波前并记录波前数据S2。
应用本实用新型的检测设备在扩束镜位移前后测得的波前测量数据，可获得差分补偿的波前，实现对波前的更加细致的差分，从而提高对被测微透镜测量的准确性。由于传感器微透镜的加工工艺限制以及透镜孔径间隔抑制了分辨率，采样频率有限，且局部采样范围有限，而使用本实用新型的透射波前检测设备进行测量，可实现有效补偿。使用该透射波前检测设备，对于超出后端传感器(如CCD)的测量范围的非异常点，对测量值的缺失点，可实现填充，提高测量的准确性。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种透射波前检测设备，其特征在于,包括在光路上依次设置的激光器、准直透镜、聚焦透镜、待测镜片托盘、扩束镜和波前传感器，以及与所述聚焦透镜相耦合用于驱动所述聚焦透镜沿光轴方向移动的第一驱动器，与所述待测镜片托盘相耦合用于驱动所述待测镜片托盘沿垂直光轴的XY方向平移的第二驱动器，与所述扩束镜相耦合用于驱动所述扩束镜沿光轴方向移动的第三驱动器。
2.如权利要求1所述的透射波前检测设备，其特征在于,所述激光器为单色半导体激光器。
3.如权利要求1所述的透射波前检测设备，其特征在于,所述激光器发出的光通过单模光纤耦合进入所述准直透镜。
4.如权利要求1所述的透射波前检测设备，其特征在于,在所述聚焦透镜与所述待测镜片托盘之间设置有针孔。
5.如权利要求1所述的透射波前检测设备，其特征在于,所述波前传感器为夏克哈特曼波前传感器。
6.如权利要求1至5任一项所述的透射波前检测设备，其特征在于,还包括用于承载所述待测镜片托盘的移动平台，所述第二驱动器与所述移动平台相连，通过驱动所述移动平台沿垂直光轴的X Y方向平移来驱动所述待测镜片托盘平移。
Priority Applications (1)
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| CN201921263808.3U CN210005216U (zh) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 一种透射波前检测设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110320011A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-11 | 清华大学深圳研究生院 | 一种透射波前检测系统和方法 |
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2019
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| CN110320011B (zh) * | 2019-08-06 | 2024-04-19 | 清华大学深圳研究生院 | 一种透射波前检测系统和方法 |
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