干涉检测中串扰条纹的仿真方法

本发明涉及干涉检测，尤其涉及一种干涉检测中串扰条纹的仿真方法。

背景技术：

1、与球面光学元件相比，非球面光学元件在光学系统中有扩大视场、提高系统动态传函和成像质量等优点，且非球面光学元件比球面光学元件的设计自由度高，从而可以简化光学系统结构、减轻系统重量等。目前光学系统对于非球面光学元件的精度要求越来越高，所以提升非球面光学元件的面形加工精度和检测精度变的极为重要。

2、干涉检测是高精度非球面光学元件检测的重要手段，然而干涉检测中杂光导致的串扰条纹是导致检测精度降低的重要因素，串扰条纹严重时甚至无法进行干涉检测。干涉检测中的杂光指干涉检测光路中在光学元件之间多次反射、透射的光，杂光与参考光、检测光干涉形成的串扰条纹会叠加在干涉检测条纹上，导致干涉检测精度下降。

3、目前常见的光学系统杂光分析方法都是针对光学系统中的非相干杂光分析，并不适用于干涉补偿检测光路中的相干杂光分析，且没有针对干涉补偿检测相干杂光的仿真软件。

4、而关于干涉检测中相干杂光形成的串扰条纹，国内外研究较少。对于干涉检测中的相干杂光，有人提出一种借助光学分析软件zemax的非序列追迹方式进行仿真的方法，但是这种仿真方法得到的条纹信息较少，且无法得到干涉检测条纹与串扰条纹的强度对比及准确的位置信息。

技术实现思路

1、鉴于干涉检测中杂光与参考光、检测光形成的串扰条纹叠加在干涉检测条纹上导致检测精度降低的问题，本发明提出一种使用zemax和matlab仿真干涉检测中串扰条纹的方法，能够得到干涉检测条纹与串扰条纹的强度对比及准确的位置信息，后续可以根据仿真结果对串扰条纹进行处理，从而提升干涉检测精度。

2、本发明提供的干涉检测中串扰条纹的仿真方法，包括如下步骤：

3、s1：使用lighttools软件对干涉检测光路进行仿真，筛选出大于强度功率阈值1/10000的杂光光路；

4、s2：使用zemax软件的序列模式对筛选出的杂光光路逐一进行仿真，并对光路进行光线追迹，得到参考面上光线的坐标、相位信息；

5、s3：在matlab软件中根据光线的坐标信息仿真振幅信息，结合相位信息得到光线的复振幅信息，根据参考光、检测光和杂光的复振幅分布进行干涉检测条纹与串扰条纹的仿真。

6、优选地，在步骤s2中，利用zemax软件的宏语言功能进行编程，对每路杂光光路按条逐面追迹光线，按照设定的步长逐条追迹光线，仿真得到光线的总光程，根据光线的总光程计算得到每束光线的相位；以及利用zemax软件的宏语言功能进行编程，追踪光线到达参考面的坐标。

7、优选地，在步骤s3中，根据参考面上光线的坐标，得到光线之间的坐标差，用坐标差的倒数表示振幅，结合光线的相位计算得到光线的复振幅信息。

8、优选地，参考光、检测光和每束杂光的复振幅分布如下：

9、；

10、其中，分别为参考光、检测光、杂光的复振幅，为参考光、检测光、杂光的振幅，分别为参考光、检测光、杂光的相位， i为复数，为角频率，为时间。

11、与现有技术相比，本发明的仿真方法能够得到干涉检测条纹与串扰条纹的强度对比及准确的位置信息，根据仿真的干涉检测条纹和串扰条纹结果，后续可对光学设计结果进行迭代优化，抑制串扰条纹对干涉检测的影响，从而提升干涉检测的精度。

技术特征：

1.一种干涉检测中串扰条纹的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的干涉检测中串扰条纹的仿真方法，其特征在于，在步骤s2中，利用zemax软件的宏语言功能进行编程，对每路杂光光路按条逐面追迹光线，按照设定的步长逐条追迹光线，仿真得到光线的总光程，根据光线的总光程计算得到每束光线的相位；以及利用zemax软件的宏语言功能进行编程，追踪光线到达参考面的坐标。

3.根据权利要求1所述的干涉检测中串扰条纹的仿真方法，其特征在于，在步骤s3中，根据参考面上光线的坐标，得到光线之间的坐标差，用坐标差的倒数表示振幅，结合光线的相位计算得到光线的复振幅信息。

4.根据权利要求3所述的干涉检测中串扰条纹的仿真方法，其特征在于，参考光、检测光和每束杂光的复振幅分布如下：

技术总结
本发明涉及干涉检测技术领域，尤其涉及干涉检测中串扰条纹的仿真方法，包括如下步骤：S1、使用Lighttools软件对干涉检测光路进行仿真，筛选出大于强度功率阈值的杂光光路；S2、使用Zemax软件的序列模式对筛选出的杂光光路逐一进行仿真，并对光路进行光线追迹，得到参考面上光线的坐标、相位信息；S3、在Matlab软件中根据光线的坐标信息仿真振幅信息，结合相位信息得到光线的复振幅信息，根据参考光、检测光和杂光的复振幅分布进行干涉检测条纹与串扰条纹的仿真。本发明能够根据仿真的干涉检测条纹和串扰条纹结果，后续可对光学设计结果进行迭代优化，抑制串扰条纹对干涉检测的影响，从而提升干涉检测的精度。

技术研发人员：程强,孙雨彤,胡海翔,张鑫,李龙响,王孝坤,薛栋林,张学军
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15