一种利用激光校正光学系统波前分布的方法与流程

本发明涉及光电领域，尤其是指一种利用激光校正光学系统波前分布的方法。

背景技术：

光束在经过一些光学器件时会发生波前畸变，传统的波前畸变校正方法包括使用多镜片组合，或光学器件掺杂以修正其折射率等方式，或不同厚度的曲面设计。但是，以上方式都需要复杂的光学结构设计，很多光学系统都较为复杂，若为了校正波前畸变而加入这些复杂的光学结构的设计，会使得整个光学系统更为复杂。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本方案公开了一种利用激光校正光学系统波前分布的方法，具体包括以下步骤：

s1、获取待校正光学系统未校正前实际的波前分布；

s2、根据s1获取的波前分布，计算用于波前校正的光学器件所需达到的折射率空间分布；

s3、利用激光作用于s2所述的光学器件，在其内产生所需的折射率空间分布；

s4、将s3所述的光学器件置于光学系统中，以校正原光学系统中存在的波前畸变，或得到具有所需的任意波前分布的特殊光学系统。

进一步的，所述s1步骤中，待校正光学系统未校正前实际的波前分布可通过仪器测量或计算得到。

进一步的，所述s2步骤中，先获取光学系统存在的波前畸变，根据该波前畸变计算用于校正的光学器件所需的折射率空间分布。

进一步的，所述s2步骤中，所需的折射率空间分布可根据s1步骤中获得的波前分布进行计算、模拟而确定。

进一步的，所述s3步骤中，利用激光作用于所述光学器件后，对光学器件进行折射率空间分布的测量，若达到所需的折射率空间分布，则完成该光学器件的加工；若未达到所需的折射率空间分布，则又重复从s2步骤开始，直至该光学器件达到所需的折射率空间分布。

进一步的，所述用于校正的光学器件可以是光学系统中从光路起始点到光路终点间任意至少一个光学器件。

进一步的，所述的光学器件可以为添加至所述光学系统中的光学补偿器件。

本发明创造提供了一种新型的利用激光校正光学系统波前分布的方法，同时也可以是一种用于光学器件系统波前校正、或生成具有所需的任意波前分布的特殊光学系统的激光加工方法。该方法主要通过激光的作用，使光学器件内部形成所需的折射率空间分布，从而达到校正的目的。通过该方法处理的光学器件能有效地校正光学系统中存在的波前畸变，或生成具有所需的任意波前分布的特殊光学系统，从而满足特定的使用需求，可用于各类光学系统。同时该方法具有速度快、计算机辅助一次成型、无需后续处理的特点，是一种全新的光学系统设计和波前畸变校正的方法。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体方案

图1为本发明的一种新型的光学系统波前校正的激光加工方法一实施例的流程图；

图2为本发明实施例的光学系统结构图。

图中，1-工控机、2-激光器、3-扩束装置、4-光学补偿器件、5-振镜、6-透镜、7-激光光束、8-加工平台。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明如何具体利用该方法来校正一光学系统所存在的波前畸变问题。

结合附图2，其为一已经搭建好的光学系统，该光学系统中，依次包括工控机1、激光器2、扩束装置3、振镜5、透镜6和加工平台8，激光光束7从激光器2发出，然后经过一系列的光学元器件而到达加工平台8并作用加工平台8上的被加工工件，并获得预期的加工效果。由于各光学元器件自身或光路系统的问题，整个光学系统或多或少都可能存在一些波前畸变。

结合图1，为了校正上述波前畸变，可以利用激光对透明材质的作用，通过激光作用来改变其内的折射率空间分布，然后置于原光学系统中，从而达到校正光学系统波前畸变的目的。具体包括以下步骤：

s1、获取待校正光学系统未校正前实际的波前分布；

s2、计算用于校正的光学器件校正后所需达到的折射率空间分布，即从理论上，完成此光学系统的波前畸变校正时，该光学器件所需达到的折射率空间分布；

s3、利用激光作用所述光学器件，在其内获得所需的折射率空间分布；

s4、将s3所述的光学器件置于光学系统中，以校正原光学系统中存在的波前畸变；

优选的，所述s1步骤中，待校正光学系统未校正前实际的波前分布可通过仪器测量或计算得到。

优选的，所述s2步骤中，先获取光学系统存在的畸变，根据该畸变计算用于校正的光学器件所需的折射率空间分布。光学系统存在畸变，光学器件的校正则正是为了消除这种畸变，故可根据该畸变来计算校正后畸变消除情况下该光学元器件所对应的折射率空间分布。

优选的，所述s3步骤中，利用激光作用于所述光学器件后，对该光学器件进行折射率空间分布的测量，若达到所需的折射率空间分布，则完成该光学器件的加工；若未达到所需的折射率空间分布，则又重复从s2步骤开始，直至该光学器件达到所需的折射率空间分布。利用激光作用光学器件来改变其折射率空间分布，可以通过计算机辅助一次成型而达到所需的折射率空间分布。同时，由于实际加工误差，或者某些光学器件需多次加工来提高精度，可在加工一次后，对加工后的光学器件进行折射率空间分布的测量，根据此时的实际折射率空间分布，以及此时的波前畸变情况，来决定是否需要再次加工，若不需要，则直接一次成型。若需要，则可按照步骤s2中的操作，利用激光反复对该光学元器件进行作用，直至达到所需的折射率空间分布，消除光学系统所存在的波前畸变。

优选的，所述的用于校正的光学器件可以是光学系统中从光路起始点到光路终点间任意至少一个光学器件。波前畸变为整个光学系统中的畸变，消除该畸变，可以是选择该光路系统中光路起点到终点中任意一个光学器件，根据该系统的畸变情况以及被选择的光学器件自身的折射率空间分布情况，来确定如何加工，以及加工后，被选择的光学器件自身所需达到的折射率空间分布，并最终消除该系统存在的波前畸变。

优选的，所述的用于校正的光学器件可以为添加至所述光学系统中的光学补偿器件。被加工的光学器件为光路中任一光学元器件，当然也可以是加入其中的光学补偿器件，同样也是根据光路系统存在的波前畸变以及该光学补偿器件自身的折射率空间分布情况来进行激光加工，使得该光学补偿器件达到所需的折射率空间分布，并最终消除该光学系统所存在的波前畸变。

本发明创造提供了一种新型的利用激光校正光学系统波前分布的方法，主要是选择光路起点到终点任意一光学器件，或额外的光学补偿板，结合整个光学系统存在的波前畸变情况，计算用于校正所需的光学器件折射率空间分布，然后通过激光的作用，在该光学器件内部产生所需的折射率空间分布，来消除光学系统中的波前畸变，从而达到校正的目的。通过该方法处理的光学器件能有效地校正光学系统中的波前畸变，从而满足特定的使用需求，可用于各类光学系统。同时该方法具有速度快、计算机辅助一次成型、无需后续处理的特点，是一种全新的光学系统设计和波前畸变校正的方法。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。