径小于高质量 准直透镜2的远场焦斑的一倍衍射极限；
[0033] ②将空间滤波器8安装在支撑平台的空间滤波器调整架上，精细调节空间滤波器 的调整架保证光纤点光源1和高质量准直透镜2组成高质量平行光源顺利通过空间滤波器 输入和输出机械盖板法兰中心轴线处的通光小孔和空间滤波器内部的滤波小孔，以实现空 间滤波器与高质量平行光源具备同轴特征；
[0034] ③拆除空间滤波器8输入端和输出端的机械盖板法兰，在空间滤波器的末端放置 剪切干涉板4。高质量近似平面波的平行光源穿过空间滤波器后入射剪切干涉板4,在毛玻 璃屏5可观察到剪切干涉板4前后表面形成剪切干涉条纹，通过CCD6和实时图像采集计算 机7采集剪切干涉条纹的图样，其干涉条纹与剪切干涉板4的标准基线呈现平行状态；
[0035] ④将空间滤波器输入透镜10安装到空间滤波器的入口，调试输入透镜偏摆和俯 仰角度，保证输入透镜的光轴与平行光源光轴重合；调试空间滤波器输入透镜10保证入射 的高质量平行光源聚焦形成的远场焦斑位于空间滤波器的滤波小孔中心，CCD6和实时图像 采集计算机7可观测到毛玻璃屏5上的剪切干涉条纹呈现发散状态；
[0036] ⑤将空间滤波器输出透镜11安装到空间滤波器出口，同样调试透镜的偏摆和俯 仰保证透镜光轴与平行光源光轴重合；高质量平行光源经空间滤波器输入透镜10和输出 透镜11后出射光束入射剪切干涉板4,通过CCD6和实时图像采集计算机7观测到毛玻璃屏 5上的剪切干涉条纹呈现发散或汇聚状态。
[0037] ⑥开启空间滤波器真空机组，待管道内真空度达到高真空要求时，通过空间滤波 器两端输入透镜和输出透镜的调节结构在光轴方向精细调节输入透镜10和输出透镜11， 并同时观察毛玻璃屏5上的剪切干涉条纹图样的变化：当毛玻璃屏5干涉条纹呈现发散特 征时，调节空间滤波器输入透镜（10)和输出透镜11向远离空间滤波器小孔方向的移动；当 剪切干涉条纹在毛玻璃屏6呈现汇聚特征时，调节空间滤波器输入透镜4和输出透镜5向 靠近空间滤波器小孔方向的移动；当剪切干涉条纹呈现平行波光束特征，即与剪切板基线 平行时，说明高质量近似平面波平行光源经空间滤波器后依然输出高质量近似平面波的平 行光束；此时锁紧和固定空间滤波器的输入透镜4和输出透镜5的方位和轴向调节机构，完 成整个空间滤波器的安装和调试。
[0038] 本发明的工作原理如下：
[0039] 将1053nm激光光纤点光源1精细调节至高质量准直透镜焦点位置后，光束经高质 量准直透镜后出射近似平面波。具有合适剪切量的剪切干涉板对近似平面波进行干涉计量 可获得干涉条纹。再将空间滤波器置于准直透镜和剪切板之间，近似平面波通过空间滤波 器后在剪切干涉仪上形成新的干涉条纹图样。干涉条纹可实时显现空间滤波器出射平面波 波面质量，进而可准确确定空间滤波器的光学质量及显现其固有像差特征，其装置见说明 书附图1所示。
[0040] 横向剪切干涉仪具备复制和平移原始波前的基本特征。说明书附图2为毛玻璃屏 观测到的原始波前和横向剪切波前的干涉示意图形。当入射波前为近似平面时，波前表示 为W(x，y)，（x，y)为任意点P(x，y)的坐标位置。当波前在x方向有量值为S的剪切时，剪 切波前的任意一点上的波前误差为W(x-S，y)。在P(x，y)点上，原始波前和剪切波前之间 的波前差异AW(x，y) =W(x，y)-W(x-S，y)。这样，在剪切干涉计量中，需要求得的量即为 AW(x，y)。可以将波前误差AW(x，y)按照常规关系式表示为波长的单位
[0041] Aff(x,y)=nA(1)
[0042] 其中，n为干涉条纹的级次，A为所用的波长。在(S/&)形式下，上式的左边可以 是其若干倍。当剪切量S极小并在理论上接近零时，波前差异的变化相对平移量的变化成 微分形式，可写成为
[0043]
【主权项】
1. 一种空间滤波器的调试装置，其特征在于：该装置包括光纤点光源（I)，沿该光纤点 光源（1)激光输出方向依次是准直透镜（2)、空间滤波器调整架及支撑平台（3)、剪切干涉 板（4)、毛玻璃屏（5)和CCD (6)，该CCD (6)的输出端继接实时图像采集计算机（7)，所述的 空间滤波器调整架及支撑平台（3)供待调整的空间滤波器（8)置放和调整，待调整的空间 滤波器（8)通过真空波纹管与低温泵高真空机组（9)连接，所述的点光源（1)是纤芯直径 为5.8 μπι光纤点光源，位于所述的准直透镜（2)光轴上的前焦点位置，光纤点光源（1)与 准直透镜（2)固定在同一块光学平台上；所述的空间滤波器调整架及支撑平台（3)是由放 置待调试的空间滤波器支撑台面和调节空间滤波器调整架组成，调整架可在水平、竖直、偏 摆和俯仰四维方向整体调节待测空间滤波器；所述的剪切干涉板（4)为45°放置的反射式 的楔形玻璃板，前表面镀半透半反膜，后表面镀全反膜。
2. 利用权利要求1所述的空间滤波器的调试装置对空间滤波器的调整方法，其特征在 于该方法包括下列步骤： ① 精细调节光纤点光源（1)，使光纤点光源（1)位于所述的准直透镜（2)的前焦点，光 纤点光源（1)的发散激光光束经过准直透镜（2)后准直产生高质量近似平面波的平行激光 光束，随后固定光纤点光源（1)和高质量准直透镜（2)在同一光学平台台面；光纤点光源 (I) 纤芯直径小于高质量准直透镜（2)的远场焦斑的一倍衍射极限； ② 将待调整的空间滤波器（8)安放在空间滤波器调整架上，精细调节空间滤波器的调 整架保证光纤点光源（1)和高质量准直透镜（2)组成高质量平行光源顺利通过空间滤波器 的输入机械盖板法兰和输出机械盖板法兰中心轴线处的通光小孔和空间滤波器内部的滤 波小孔，以实现空间滤波器与高质量平行光源同轴； ③ 拆除待调整的空间滤波器（8)的输入机械盖板法兰和输出机械盖板法兰，所述的高 质量平行光源输出的高质量近似平面波的平行光源穿过待调整的空间滤波器后入射剪切 干涉板（4)，在毛玻璃屏（5)上观察到剪切干涉板（4)前后表面形成剪切干涉条纹，通过 CCD(6)和实时图像采集计算机（7)采集剪切干涉条纹的图样，其干涉条纹与剪切干涉板 (4)的标准基线呈现平行状态； ④ 将待调整的空间滤波器的输入透镜（10)重新安装到待调整的空间滤波器的入口， 调试输入透镜（10)的偏摆和俯仰角度，保证输入透镜的光轴与平行光源光轴重合；调试空 间滤波器输入透镜（10)保证入射的高质量平行光源聚焦形成的远场焦斑位于空间滤波器 的滤波小孔中心，通过CCD(6)和实时图像采集计算机（7)观测到毛玻璃屏（5)上的剪切干 涉条纹呈现发散状态； ⑤ 将待调整的空间滤波器的输出透镜（11)重新安装到空间滤波器的出口，同样调试 输出透镜（11)的偏摆和俯仰，保证透镜光轴与平行光源光轴重合；高质量平行光源经空间 滤波器输入透镜（10)和输出透镜（11)后出射光束入射剪切干涉板（4)，通过CCD(6)和实 时图像采集计算机（7)观测到毛玻璃屏（5)上的剪切干涉条纹呈现发散或汇聚状态； ⑥ 开启所述的空间滤波器真空机组（9)，待管道内真空度达到高真空要求时，通过空 间滤波器的输入透镜和输出透镜的调节，在光轴方向精细调节输入透镜（10)和输出透镜 (II) ，并同时观察毛玻璃屏（5)上的剪切干涉条纹图样的变化： 当毛玻璃屏（5)干涉条纹呈现发散特征时，调节空间滤波器输入透镜（10)和输出透镜 (11)向远离空间滤波器小孔方向的移动； 当剪切干涉条纹在毛玻璃屏（5)呈现汇聚特征时，调节空间滤波器输入透镜（10)和输 出透镜（11)向靠近空间滤波器小孔方向的移动； 当剪切干涉条纹呈现平行波光束特征，即与所述的剪切干涉板（4)的基线平行时，说 明高质量近似平面波平行光源经待调整的空间滤波器后依然输出高质量近似平面波的平 行光束；此时锁紧和固定空间滤波器（8)的输入透镜（10)和输出透镜（11)的方位和轴向 调节机构，完成整个空间滤波器的安装和调试。
【专利摘要】一种在真空条件下运行的空间滤波器的调试装置和调试方法，该装置和方法具备结构简单，调整方便，调试精度高等特点，并可利用测量过程中产生的横向剪切干涉条纹对空间滤波器的光学质量进行评估，提升空间滤波器的装校和检测水平，支撑激光驱动器技术研究。
【IPC分类】G02B27-30, G02B27-46, G02B27-62
【公开号】CN104570380
【申请号】CN201510031277
【发明人】朱海东, 郭爱林, 谢兴龙, 朱健强, 杨庆伟, 高奇
【申请人】中国科学院上海光学精密机械研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月22日