基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拼接光柵中的誤差檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大尺寸平面衍射光柵在天文光譜分析、慣性約束核聚變等眾多科研領(lǐng)域中都有著重要的應(yīng)用。利用拼接方法制作米級尺寸的平面衍射光柵能夠解決制作單塊大尺寸平面衍射光柵存在的諸多問題，因此利用拼接法制作大尺寸光柵具有重要意義，而拼接光柵的誤差檢測是保證拼接光柵能夠滿足使用需求的重要前提。
[0003]拼接光柵的誤差檢測一般采用兩種方法:干涉條紋法和遠(yuǎn)場光斑能量法。無論是利用干涉條紋法還是遠(yuǎn)場光斑能量法，其本質(zhì)在于檢測拼接光柵的衍射光相位差是否符合拼接要求。干涉條紋法是依據(jù)干涉儀測得的干涉條紋調(diào)整拼接光柵姿態(tài)，而后由干涉儀測得的波前值判斷是否調(diào)整到符合要求。該方法的優(yōu)點在于干涉儀的測量精度高，干涉條紋易于觀察，但拼接波前值是拼接光柵制作者給出的指標(biāo)，并不能直接反應(yīng)拼接光柵對其所在系統(tǒng)性能指標(biāo)所造成的影響。遠(yuǎn)場光斑能量法是通過算法提取遠(yuǎn)場光斑形狀，依據(jù)遠(yuǎn)場光斑形狀調(diào)整拼接光柵姿態(tài)，由封閉圓環(huán)內(nèi)能量判斷準(zhǔn)則判斷是否調(diào)整到符合要求。該方法的優(yōu)點在于通過分析能量分布情況直接反應(yīng)拼接光柵對其所在系統(tǒng)造成的影響，但遠(yuǎn)場光斑形狀與干涉條紋相比不易識別，計算過程繁瑣。
[0004]光柵作為分光元件，通常使用在光譜儀器中，光柵使用者提出的使用要求一般是基于光譜分辨率給出的光柵要求，而光柵制作者給出的指標(biāo)一般是光柵的波前值，需要經(jīng)過計算才能建立波前值與分辨率的關(guān)系，這種方法需要經(jīng)過計算并且不能直接從應(yīng)用角度給出光柵的性能指標(biāo)。若拼接誤差的檢測方法既能夠直接從應(yīng)用角度給出拼接光柵的性能指標(biāo)又使得計算過程不繁瑣，上述采用的兩種方法并不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有拼接光柵誤差檢測方法不能夠同時滿足直接從應(yīng)用角度給出拼接光柵的性能指標(biāo)又使得計算過程不繁瑣的問題，提供一種基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法。
[0006]基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法，該方法由以下步驟實現(xiàn):
[0007]步驟一、將基準(zhǔn)光柵和相對于基準(zhǔn)光柵存在拼接誤差的光柵作為拼接光柵放置于遠(yuǎn)場衍射光路中，入射光線經(jīng)基準(zhǔn)光柵和相對于基準(zhǔn)光柵存在拼接誤差的光柵產(chǎn)生零級光和衍射光，零級光經(jīng)第一透鏡后由面陣(XD1接收，衍射光經(jīng)第二透鏡后由面陣(XD2接收，所述CCD1在透鏡焦平面接收遠(yuǎn)場衍射零級光斑，CCD2在透鏡焦平面接收遠(yuǎn)場衍射級光斑；監(jiān)測面陣CCD1和面陣CCD2某一行或某一列的像素能量曲線；同時分析所述面陣CCD1和面陣CCD2接收的遠(yuǎn)場光斑能量圖和輸出的能量曲線圖；
[0008]步驟二、根據(jù)步驟一中所述的面陣CCD1和面陣CCD2接收的遠(yuǎn)場光斑能量圖的形狀判斷所述基準(zhǔn)光柵和相對于基準(zhǔn)光柵存在拼接誤差的光柵存在的拼接誤差，在拼接誤差逐步調(diào)小的過程中，當(dāng)根據(jù)所述光斑能量圖無法判定是否存在拼接誤差時，則根據(jù)能量曲線圖調(diào)整拼接誤差值，當(dāng)能量曲線圖的第一極小及曲線輪廓對稱時，此部分拼接誤差調(diào)整結(jié)束；
[0009]步驟三、將步驟二測量的能量曲線圖中能量曲線的半高寬數(shù)值作為拼接光柵的分辨率，判斷分辨率是否滿足設(shè)計要求，如果是，則完成拼接，如果否，則繼續(xù)微調(diào)直至測量的拼接光柵的分辨率滿足要求。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:一、采用分析遠(yuǎn)場光斑形狀與遠(yuǎn)場光斑能量曲線相結(jié)合的方式，不需要識別光斑形狀，只需要通過能量曲線就可以判斷出存在的拼接誤差，因識別光斑形狀時會存在誤差，因此直接通過CCD接收到的能量曲線判斷，測量的精度高；二、以分辨率為判斷依據(jù)，確定最終調(diào)整的能量曲線是否滿足要求，與光柵用戶提出的分辨率要求相吻合，更便于光柵用戶與光柵制作者間的相互溝通。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述的基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法中檢測光路的俯視圖；
[0012]圖2中圖2a和圖2b分別為本發(fā)明所述的基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法中零級光路探測器CCD2接收的能量光斑圖；
[0013]圖3中圖3a至圖3f、圖3b和圖3c分別為本發(fā)明所述的基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法中零級光路探測器CCD2接收的能量光斑及能量曲線示意圖；其中，圖3a為精調(diào)整的初期光斑能量圖，圖3b為CCD2能量峰值所在行的能量輸出曲線，圖3c為CCD2能量峰值所在列的能量輸出曲線；圖3d精調(diào)整的后期光斑能量圖，圖3e為CCD2能量峰值所在行的能量輸出曲線，圖3f為CCD2能量峰值所在列的能量輸出曲線。
[0014]圖4為本發(fā)明所述的基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法中衍射光路CCD1接收的能量光斑圖；
[0015]圖5中圖5a至圖5f為本發(fā)明所述的基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法中衍射光路CCD1接收的能量光斑及能量曲線示意圖；其中，圖5a為精調(diào)整的初期光斑能量圖，圖5b為CCD1能量峰值所在行的能量輸出曲線，圖5c為CCD1能量峰值所在列的能量輸出曲線，圖5d為精調(diào)整的后期光斑能量圖，圖5e為CCD1能量峰值所在行的能量輸出曲線，圖5f為CCD1能量峰值所在列的能量輸出曲線。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1至圖5說明本實施方式，基于遠(yuǎn)場光斑能量曲線的拼接誤差檢測方法，該方法由以下步驟實現(xiàn):
[0017]步驟一、將基準(zhǔn)光柵和相對于基準(zhǔn)光柵存在拼接誤差的光柵作為拼接光柵放置于遠(yuǎn)場衍射光路中，入射光線經(jīng)基準(zhǔn)光柵和相對于基準(zhǔn)光柵存在拼接誤差的光柵產(chǎn)生零級光和衍射光，零級光經(jīng)第一透鏡后由面陣(XD1接收，衍射光經(jīng)第二透鏡后由面陣(XD2接收，所述CCD1在透鏡焦平面接收遠(yuǎn)場衍射零級光斑，CCD2在透鏡焦平面接收遠(yuǎn)場衍射級光斑；監(jiān)測面陣CCD1和面陣CCD2某一行或某一列的像素能量曲線；同時分析所述面陣CCD1和面陣CCD2接收的遠(yuǎn)場光斑能量圖和輸出的能量曲線圖；
[0018]步驟二、根據(jù)步驟一中所述的面陣CCD1和面陣CCD2接收的遠(yuǎn)場光斑能量圖的形狀判斷所述基準(zhǔn)光柵和相對于基準(zhǔn)光柵存在拼接誤差的光柵存在的拼接誤差，在拼接誤差逐步調(diào)小的過程中，當(dāng)根據(jù)所述光斑能量圖無法判定是否存在拼接誤差時，則根據(jù)能量曲線圖調(diào)整拼接誤差值，當(dāng)能量曲線圖的第一極小及曲線輪廓對稱時，此部分拼接誤差調(diào)整結(jié)束；
[0019]步驟三、將步驟二測量的能量曲線圖中能量曲線的半高寬數(shù)值作為拼接光柵的分辨率，判斷分辨率是否滿足設(shè)計要求，如果是，則完成拼接，如果否，則繼續(xù)微調(diào)直至測量的拼接光柵的分辨率滿足要求。