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申请/专利权人：中国科学院光电技术研究所

摘要：本发明提供一种基于光线三维传播模型的计算全息图基底误差标定方法，属于全息术应用领域，首先，根据基于计算全息图的非球面干涉检测光路，建立相应的光线三维传播模型；然后，通过多表面测量技术获得计算全息图前、后表面面形以及厚度均匀性的数据；最后，结合光线三维传播模型和测量数据计算得到计算全息图基底误差。与现有技术相比，本发明通过建立完备的非球面干涉检测光路中光线三维传播模型，实现了计算全息图基底误差的高精度标定，提高了基于计算全息的面形干涉检测精度。

主权项：1.一种基于光线三维传播模型的计算全息图基底误差标定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据不同的非球面检测光路，建立与之相匹配的光线的三维传播模型，包括：步骤1.1、根据具体检测光路，分别确认所用标准镜头的F数和参考球面曲率半径、计算全息图的非全息面与标准球面镜头焦点的距离、计算全息图基底厚度和折射率以及计算全息图的全息面与非球面的距离；步骤1.2、定义出射光线方式：光线从所选用的标准球面镜头的焦点O出射，在传播过程中的光线满足： ；式中，光线表示第i段光线沿着第i段的方向的方向传播，并经过点；是光线在光路中传播的距离；表示光线在自由空间传播时的空间坐标；表示第i段光线在自由空间传播时所经过的点的空间坐标；步骤1.3、计算光线在检测光路中的传播轨迹；当光线经过计算全息图的非全息面发生折射后的传播方向是： ；式中，是光线的入射方向，e为入射空间与出射空间的折射率之比；是光线传播方向向量与笛卡尔坐标轴之间的角度的余弦；，是中间常数，满足如下关系： ；式中，表示向量之间的点乘； 是非全息面在x,y处的表面法线，表示为： ；式中，为表面方程；当光线传播到计算全息图的全息面处发生衍射后，+1级的衍射光线传播方向满足： ；式中，是全息面在x,y处的表面法线，是计算全息图的等效相位方程，是波长；，是中间常数，满足如下关系： ；光线传播至非球面x,y处发生反射后的传播方向满足： ；式中，表示光线在非球面处发生反射后的传播方向；是非球面在处的表面法线；步骤1.4、计算出射光线在第i个介质表面上的交点坐标： ；式中，，是光线经过上一个表面后传播方向的余弦分量，是光线在上一个表面处交点的坐标；步骤2、根据光线的三维传播模型，通过测量计算全息图基底前、后表面和厚度均匀性误差，标定出计算全息图的基底误差，包括：步骤2.1、获得工作状态下的计算全息图前、后表面面形和厚度均匀性误差；步骤2.2、根据步骤1中的所述光线的三维传播模型和计算全息图前、后表面和厚度均匀性测量结果，计算从标准球面镜焦点出射的任意视场的光线在检测光路中传播轨迹，计算与理想状态下传播轨迹的差异，从而得到计算全息图基底误差引起光程差△OPD；同时记录光线在计算全息图的交点；步骤2.3、根据光线在计算全息图的交点，在计算全息图的全息面上计算由于光线传播轨迹偏离导致的附加衍射波像差： ；式中，x'1,y'1表示光线在计算全息图上的理想位置坐标，，是光线在计算全息图实际位置与理论位置的偏离量；步骤2.4、计算全息图的基底误差所引起的测量波像差： ；式中，和分别是光线第一次和第二次穿过计算全息图的全息面所引起的附加衍射波像差。

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