4波横シア干渉波面検出のためのランダムコード化ハイブリッド回折格子設計

横せん断干渉この技術は、波面自体を使用して転位干渉を実行し、波面の位相の直接測定を実現します。共通チャネルシステムを採用しているため、参照ビームがないため、干渉縞は安定しており、強力な抗干渉能力があり、シンプルな装置構造で、短いコヒーレンス長のビーム品質検出に使用できます。上記の利点に基づいて、横シア干渉法技術は、光学材料および光学部品の検査および測定、ビーム特性およびパラメータの検出、光学システムの校正、検査および評価に一般的に使用されます。

従来の横シア干渉計は、波面スプリッターとしてプレートまたはプリズムを使用し、x 方向と y 方向に沿って完全に直交する横シア干渉計を生成するには 2 つの光学システムを必要とし、システム構造は比較的複雑です。クロスグレーチング横シアー干渉計は、分割要素として 2 次元クロス格子を使用します。これは、x 方向と y 方向に同時に回折し、異なる次数の回折光を生成します。次に、次数選択ウィンドウにより回折光が選択され、x、y 方向の±1 光のみが通過し、他の次数は遮断されます。最後に、次数選択ウィンドウを通過する 4 つの光ビーム間でせん断干渉が発生します。クロスグレーティング横シア干渉計は、直交する2方向のシアインターフェログラムを直接取得して過渡波面のリアルタイム検出を実現できますが、階層的な選択ウィンドウの存在によりシステム調整構造が複雑になります。機器の調整の過程では、x 方向と y 方向のレベル 1 の光だけが窓を通過し、他のレベルが完全に遮断されるようにする必要があります。そのため、楽器の調整機構の精度が高く、調整が困難です。さらに、次数選択ウィンドウのサイズは、測定できる波面歪みの範囲に影響します。さらに、次数選択ウィンドウの位置とサイズも 4 つのビーム間の横方向せん断干渉に影響を与えるため、過渡波面検出の精度が低下します。現在、一般的な 4 波横シア干渉計は分割要素として修正ハルトマン テンプレート (MHM) を使用しており、検出される波面の位相情報は次数選択ウィンドウなしで取得できます。スペクトル要素 MHM はチェッカーボード位相格子と振幅格子で構成されます。位相格子の周期は振幅格子の周期の 2 倍で、振幅格子のデューティ サイクルは 2:3 です。 MHMの回折光場における偶数次光と±3次回折光を良好に除去できます。しかし、±5、±7、±11などの高次の回折光は依然として存在し、±1次間の横シアー干渉に影響を及ぼし、観察位置の違いでインターフェログラムのコントラストに明らかな差が生じます。したがって、波面検出は限られたテーバー距離とその整数倍でのみ実行でき、せん断速度の選択が制限されます。

著者が提案するのは、四波横せん断干渉波面ランダム符号化混合格子に基づく検出システムであり、ランダム符号化混合格子に関する詳細な研究を実施し、ランダム符号化混合格子の設計原理と符号化方法を紹介し、そのフラウンホーファー回折光場分布をMHMおよび位相格子と比較します。ランダムにコード化されたハイブリッド格子の回折フィールドには 4 次のみが存在することがわかります。格子方程式と幾何学的関係に基づいて、入射ビーム口径、格子距離、観察距離などのシステムパラメータが分析および決定されます。実験によって得られたランダム符号化混合格子とMHMの遠視野スポット分布と4波横シア・インターフェログラムをそれぞれ与え,これは4波横シア・インターフェログラムにおけるランダム符号化混合格子の明白な利点を示している。