【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及干涉仪及其干涉检测方法，具体涉及一种空气折射率自修正三频激光干涉仪及其干涉检测方法。
技术介绍
1、激光干涉仪的基本原理是通过激光的干涉，获取待测镜和参考镜目标位置之间的光程差，该光程差为测量光路引入的光程差及待测镜的波前像差之和，测量光路引入的光程差可直接由测量光路物理距离乘上折射率得到。
2、在理想状态下，折射率仅与波长有关，与空间位置无关；故折射率恒为定值，能够通过定标得到，测量光路物理距离也可通过定标得到，此时干涉仪获取的光程差可直接反映待测镜的波前像差。
3、但在实际情况下，尤其在大口径光学系统中，被测镜的镜面口径较大大，测量光路长，折射率不再为定值，且不断变化，使得在大口径光学系统中折射率还与空间环境相关，导致大口径光学系统的波前像差检测成为光学检测当前的亟待解决的重大问题。
4、现有检测方法主要包括以下几种：
5、1)通过采用扰乱测量光路中的空气场(如用风扇阵列加快空气循环)，使得空气更加均匀，然后采用多次测量平均的方法来获取波前像差，该方法耗时长，要在较好的环境控制下才可能实现，且测试精度低，无法准确反映被测波前像差。
6、2)将被测光学系统放至真空罐(低气压罐)中，完全剔除空气折射率变化的影响，但该方法成本高昂，操作流程复杂，且难以进行调试。
7、3)采用双频激光对波前像差进行检测，仅需保证测试环境空气的干燥性，则可实现空气折射率的自修正，在成本不太高的情况下(相比于真空罐和低气压罐)，实现大口径光学系统的高效率，高精度波前像
技术实现思路
1、为了解决对于大口径光学系统的波前像差检测方法，耗时长、测量成本高、测量精度低、操作流程复杂的技术问题，本专利技术提供了一种空气折射率自修正三频激光干涉仪及其干涉检测方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特殊之处在于：
4、包括三频产生模块、干涉模块及信号接收模块；
5、所述三频产生模块用于向干涉模块出射由一倍频激光、二倍频激光和四倍频激光合束形成的i0方向线偏振三频合束激光；
6、所述干涉模块包括第二分束器、参考镜、第一四分之一波片、第二四分之一波片、光栅及偏振片阵列；所述第二分束器与三频产生模块的出射端对应，参考镜和第二分束器沿远离第二分束器的方向依次设置在第二分束器的透射侧光路上；所述第一四分之一波片远离参考镜的一侧用于设置待测镜；所述第二四分之一波片、光栅及偏振片阵列沿远离第二分束器的方向依次设置在第二分束器的反射侧光路上；所述第二分束器用于将所述i0方向线偏振三频合束激光透射至参考镜后，一部分被参考镜反射，另一部分被参考镜透射后经第一四分之一波片旋光后到达待测镜，又被待测镜反射后，经第一四分之一波片再次旋光，形成i1方向线偏振三频合束激光，再被参考镜透射后与被参考镜反射的i0方向线偏振三频合束激光合束，形成i01激光；i01激光经第二分束器反射至第二四分之一波片，而后经光栅分为多束不同相位的i01分光，偏振片阵列改变每束i01分光的偏振状态后各自干涉，则每束i01分光均包括一倍频干涉光、二倍频干涉光和四倍频干涉光；i1方向与i0方向的差值为90°；
7、所述信号接收模块的入射端与偏振片阵列的出射端对应，用于接收所有一倍频干涉光、二倍频干涉光和四倍频干涉光，并将其在空间上分离，而后分别进行探测，获取第一探测信息、第二探测信息和第三探测信息。
8、进一步地，所述三频产生模块包括一倍频激光组件、第一二次谐波晶体、第一半导体放大器、第一二向分束器、偏振片、第三分束器、第二二次谐波晶体及第二半导体放大器；
9、所述一倍频激光组件用于出射一倍频反射光和第一一倍频透射光；
10、所述第一二次谐波晶体、第一半导体放大器和第三分束器沿其出射方向依次设置在一倍频反射光所在光路上；第一二次谐波晶体用于对一部分一倍频反射光进行频率加倍，得到二倍频反射光；第一半导体放大器用于对另一部分一倍频反射光和二倍频反射光进行功率放大；第三分束器用于将功率放大后的一部分二倍频反射光反射，并将功率放大后的另一部分二倍频反射光和一倍频反射光叠加形成的第一混合光透射；
11、所述第二二次谐波晶体和第二半导体放大器沿其出射方向依次设置在第一混合光所在光路上；第二二次谐波晶体用于对一部分第一混合光进行频率加倍，并剩余另一部分第一混合光，得到包括第二一倍频透射光、二倍频透射光和四倍频透射光的第二混合光；第二混合光与所述二倍频反射光合束，形成第三混合光；
12、所述第一二向分束器设置在第三混合光与所述第一一倍频透射光的交点处，用于将第一一倍频透射光透射至偏振片，同时将第三混合光反射至偏振片；
13、所述偏振片设置在第一二向分束器的反射侧光路上，用于接收第一一倍频透射光和第三混合光的混合光，并改变其偏振状态，形成i0方向线偏振三频合束激光。
14、进一步地，所述一倍频激光组件包括用于发射初始激光的激光源，以及光学频率梳、原子钟和第一分束器；
15、所述激光源锁相至光学频率梳；
16、所述光学频率梳锁相至原子钟；
17、所述第一分束器设置在初始激光所在光路上，用于将初始激光分束为一倍频反射光和第一一倍频透射光。
18、进一步地，所述信号接收模块包括第二二向分束器、第三二向分束器、第一探测器、第二探测器及第三探测器；
19、所述第二二向分束器与偏振片阵列的出射端对应，用于接收所有一倍频干涉光、二倍频干涉光和四倍频干涉光，并将所有一倍频干涉光透射至第一探测器，将所有二倍频干涉光和四倍频干涉光反射至第三二向分束器；
20、所述第三二向分束器用于将所有二倍频干涉光透射至第二探测器，并将所有四倍频干涉光反射至第三探测器；
21、所述第一探测器用于获取不同相位的一倍频干涉图；
22、所述第二探测器用于获取不同相位的二倍频干涉图；
23、所述第三探测器用于获取不同相位的四倍频干涉图。
24、进一步地，所述第一探测器、第二探测器和第三探测器均为ccd探测器。
25、进一步地，所述光栅为正交光栅；
26、所述激光源为可调谐窄带激光源；
27、所述第一四分之一波片和第二四分之一波片的快轴方向为(i0+i1)/2。
28、一种波前像差检测方法，采用上述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特殊之处在于，包括以下步骤：
29、步骤1、三频产生模块向干涉模块出射由一倍频激光、二倍频激光和四倍频激光合束形成的i0方向线偏振三频合束激光；
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1.一种空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
6.根据权利要求3-5任一所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
7.一种波前像差检测方法，采用权利要求1-6任一所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的波前像差检测方法，其特征在于，步骤5具体包括：
9.根据权利要求8所述的波前像差检测方法，其特征在于，步骤1具体为：
10.根据权利要求9所述的波前像差检测方法，其特征在于，步骤4具体为：
【技术特征摘要】
1.一种空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的空气折射率自修正三频激光干涉仪，其特征在于：
6.根据权利要求3-5任一所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽宇，薛勋，贺益凡，常宁，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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