4-2  强光光学元件波前检测算法

邓　燕  柴立群  许　乔

    针对强光光学元件高精度检测中使用的两个新参数——波前位相梯度和功率谱密度的数值计算方法进行了研究，并对目前使用的大口径干涉仪传递函数进行了实验标定。

    对于波前位相梯度的计算，波前数据的空域处理采用Quad-flip技术较为合适；频域滤波器的选用需要综合考虑到滤波的有效性及波前的失真影响。目前的梯度计算方法可分为：(a)最简单差分算法；(b)中心差分算法；(c)最小二乘法拟合算法；(d)“五点法”这4类，对于原始波前，不同的梯度数值计算方法差别较大，而对于33 mm低通滤波后的波前，差值通常在10^-4l量级，对检测结果的影响可以忽略，计算结果如表1所示。

表 1  4类梯度计算结果比对

对于功率谱密度分析计算(特别是二维形式)，由于Quad-flip方法将导致不应该存在的频率信息，因此不适宜用作PSD分析，故空域处理采用加窗技术较为合适。但加入汉宁窗将会造成能量损失,尤其是中高频信息，因而PSD的准确检测需要考虑检测系统传感函数标定的问题。

采用台阶板位相比较法对目前用于大口径光学元件检测的大型干涉仪进行了传递函数标定。获得系统透射模式和反射模式下的传递函数曲线，见图1。

由图1可知，因系统较低的CCD像素分辨率和相干性等原因，目前所用大口径干涉仪系统不适应中频波前误差检测。该方法为研究ICF系统中波前位相梯度和PSD指标的确定及检测算法的标准化工作奠定了基础。提高检测系统相干性，实现大口径光学元件高空间分辨率的波前检测技术将是今后光学元件检测工作的重点。