Thiết kế cách tử lai được mã hóa ngẫu nhiên để phát hiện mặt sóng giao thoa kế cắt ngang bốn sóng

Sự can thiệp cắt ngangCông nghệ sử dụng chính mặt sóng để thực hiện giao thoa lệch vị trí, để đạt được phép đo trực tiếp pha của mặt trước sóng, vì nó sử dụng hệ thống kênh chung, không có chùm tham chiếu nên rìa giao thoa ổn định, khả năng chống nhiễu mạnh, Cấu trúc dụng cụ đơn giản, có thể được sử dụng để phát hiện chất lượng chùm tia có độ dài kết hợp ngắn. Dựa trên những ưu điểm trên, kỹ thuật giao thoa cắt ngang được sử dụng phổ biến trong việc kiểm tra, đo lường các vật liệu và linh kiện quang học, phát hiện các đặc tính và thông số của chùm tia, hiệu chuẩn, kiểm tra và đánh giá hệ thống quang học.

Giao thoa kế cắt ngang truyền thống sử dụng một tấm hoặc lăng kính làm bộ tách mặt sóng và yêu cầu hai hệ thống quang học để tạo ra giao thoa cắt ngang trực giao hoàn toàn dọc theo hướng x và y và cấu trúc hệ thống tương đối phức tạp. Lưới chéogiao thoa kế cắt ngangsử dụng cách tử chéo hai chiều làm phần tử phân tách, có thể nhiễu xạ theo hướng x và hướng y cùng một lúc và tạo ra ánh sáng nhiễu xạ theo các bậc khác nhau. Sau đó, cửa sổ chọn thứ tự sẽ chọn ánh sáng nhiễu xạ sao cho chỉ có ánh sáng ±1 theo hướng x và y đi qua, còn các thứ tự khác bị chặn. Cuối cùng, sự giao thoa cắt xảy ra giữa bốn chùm ánh sáng thông qua cửa sổ chọn thứ tự. Mặc dù giao thoa kế cắt ngang cách tử chéo có thể trực tiếp thu được giao thoa cắt của hai hướng trực giao để nhận ra sự phát hiện thời gian thực của mặt sóng nhất thời, sự tồn tại của cửa sổ lựa chọn phân cấp dẫn đến cấu trúc điều chỉnh hệ thống phức tạp. Trong quá trình điều chỉnh thiết bị, cần đảm bảo chỉ có ánh sáng cấp 1 theo hướng x và y đi qua cửa sổ, còn các cấp độ khác bị chặn hoàn toàn. Do đó, độ chính xác của cơ cấu điều chỉnh dụng cụ cao và việc điều chỉnh khó khăn. Hơn nữa, kích thước của cửa sổ lựa chọn thứ tự sẽ ảnh hưởng đến phạm vi biến dạng mặt sóng có thể đo được. Ngoài ra, vị trí và kích thước của cửa sổ chọn thứ tự cũng sẽ ảnh hưởng đến giao thoa cắt ngang giữa bốn chùm tia, do đó làm giảm độ chính xác của việc phát hiện mặt sóng nhất thời. Giờ đây, giao thoa kế cắt ngang bốn sóng phổ biến sử dụng mẫu Hartmann (MHM) đã sửa đổi làm phần tử phân tách và có thể thu được thông tin pha của mặt trước sóng được phát hiện mà không cần cửa sổ chọn thứ tự. Phần tử quang phổ MHM bao gồm cách tử pha bàn cờ và cách tử biên độ. Chu kỳ của cách tử pha gấp đôi chu kỳ của cách tử biên độ và chu kỳ nhiệm vụ của cách tử biên độ là 2:3. Ánh sáng bậc chẵn và ánh sáng nhiễu xạ bậc 3 trong trường ánh sáng nhiễu xạ của MHM có thể được loại bỏ tốt. Tuy nhiên, ánh sáng nhiễu xạ ±5, ±7, ±11 và bậc cao khác vẫn tồn tại và ảnh hưởng đến giao thoa cắt ngang giữa bậc ±1, dẫn đến sự khác biệt rõ rệt về độ tương phản giao thoa đồ ở các vị trí quan sát khác nhau. Do đó, việc phát hiện mặt sóng chỉ có thể được thực hiện ở khoảng cách Tabor giới hạn và bội số nguyên của nó, điều này hạn chế việc lựa chọn tốc độ cắt.

Tác giả đề xuất mộtmặt sóng giao thoa cắt ngang bốn sónghệ thống phát hiện dựa trên cách tử hỗn hợp được mã hóa ngẫu nhiên và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu về cách tử hỗn hợp được mã hóa ngẫu nhiên, giới thiệu nguyên tắc thiết kế và phương pháp mã hóa của cách tử hỗn hợp được mã hóa ngẫu nhiên và so sánh phân bố trường ánh sáng nhiễu xạ Fraunhofer của nó với cách tử MHM và pha. Người ta thấy rằng chỉ có bốn bậc tồn tại trong trường nhiễu xạ của cách tử lai được mã hóa ngẫu nhiên. Dựa trên phương trình cách tử và quan hệ hình học, các thông số hệ thống như khẩu độ chùm tia tới, khoảng cách cách tử và khoảng cách quan sát được phân tích và xác định. Phân bố điểm trường xa và giao thoa cắt ngang bốn sóng của cách tử hỗn hợp được mã hóa ngẫu nhiên và MHM thu được từ các thí nghiệm lần lượt được đưa ra, cho thấy lợi thế rõ ràng của cách tử hỗn hợp được mã hóa ngẫu nhiên trong giao thoa cắt ngang bốn sóng.