DOI: 10.17586/1023-5086-2018-85-05-13-18

Итерационный алгоритм восстановления комплексной амплитуды пучка в интерферометрии радиального сдвига

Du Yongzhao, Wang Hongxiang, Liu Peizhong, Fu Yuqing

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Y. Du, H. Wang, P. Liu, Y. Fu An iterative algorithm for beam complex amplitude reconstruction by radial shearing interferometry (Итерационный алгоритм восстановления комплексной амплитуды пучка в интерферометрии радиального сдвига) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 5. С. 13–18. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-05-13-18

Y. Du, H. Wang, P. Liu, Y. Fu An iterative algorithm for beam complex amplitude reconstruction by radial shearing interferometry (Итерационный алгоритм восстановления комплексной амплитуды пучка в интерферометрии радиального сдвига) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 5. P. 13–18. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-05-13-18

Ссылка на англоязычную версию:

Y. Du, H. Wang, P. Liu, and Y. Fu, "Iterative algorithm for beam complex amplitude reconstruction by radial shearing interferometry," Journal of Optical Technology. 85(5), 264-268 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000264

Аннотация:

Предложен итерационный алгоритм точного восстановления комплексной амплитуды пучка лазерных лучей, основанный на использовании интерферометра радиального сдвига. В соответствии с ним сначала методом частотной фильтрации Фурье из интерферограммы радиального сдвига с несущей пространственной частотой определяется содержащая искомую величину комплексная амплитуда функции модуляции интерференционной картины. Затем по известной функции модуляции методом последовательного приближения определяется комплексная амплитуда пучка лазерного излучения. Приведены результаты численного и натурного экспериментального исследования предложенного метода.

Ключевые слова:

параметры пучка лучей лазерного излучения, восстановление комплексной амплитуды, последовательность интерферограмм радиального сдвига, итерационный алгоритм

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке грантов Программы содействия молодым преподавателям в сфере научных исследований и разработок университета Huaqiao (№ ZQN-PY518), Национального фонда естественных наук Китая (№№ 61605048,11474233), Фонда естественных наук провинции Фуцзянь (№№ 2016J01300, 2018J05105), Фондов научных исследований университета Huaqiao (№ 15BS413) и Проекта научных исследований для молодых преподавателей провинции Фуцзянь (№ JAT160020).

Коды OCIS: 140.0140, 140.3295, 120.4640, 120.3180

Список источников:

1. Barnes R. and Smith L.C. A combined phase, near and far field diagnostic for large aperture laser system // Proc. SPIE. 1999. V. 3492. P. 564–572.
2. Wegner P.J., Henesian M.A., Salmon J.T., Seppala L.G., Weiland T.L., Williams W.H., and van Wonterghem B.M. Wavefront and divergence of the Beamlet prototype laser // Proc. SPIE. 1999. V. 3492. P. 1019–1030.
3. Rotter M., Jancaitis K., and Marshall C. Pump-induced wavefront distortion in prototypical NIF/LMJ amplifier modeling and comparison with experiment // Proc. SPIE. 1999. V. 3492. P. 638–659.
4. Liu Dong, Yang Yongying, Wang Lin, and Zhuo Yongmo. Real time diagnosis of transient pulse laser with high repetition by radial shearing interferometer // App. Opt. 2007. V. 46(34). P. 8305–8314.
5. Deutsch, Hillenbrand, and Novotny. Near-field amplitude and phase recovery using phase-shifting interferometry // Opt. Exp. 2008. V. 16(2). P. 494–501.
6. Juanola-Parramon R., Gonzalez N., and Molina-Terriza G. Characterization of optical beams with spiral phase interferometry // Opt. Exp. 2008. V. 16(7). P. 4471–4478.

7. Hall and Knox. Traceable measurements for beam propagation ratio M2 // J. Phys.: Conf. Ser. 85 (2007) 012014. Third Internat. Conf. Optical and Laser Diagnostics (ICOLAD 2007).
8. Du Yongzhao, Feng Guoying, Li Hongru, Cai Zhen, Zhao Hong, Zhou Shouhuan. Real-time determination of beam propagation factor by Mach-Zehnder point diffraction interferometer // Opt. Commun. 2013. V. 287. P. 1–5.
9. Du Yongzhao, Fu Yuqing, and Zheng Lixin. Complex amplitude reconstruction for dynamic beam quality M2 factor measurement with self-referencing interferometer wavefront sensor // Appl. Opt. 2016. V. 55(36). P. 10180–10186.
10. Yongzhao Du. Measurement of M2-curve for asymmetric beams by self- referencing interferometer wavefront sensor // Sensors. 2016. V. 16. P. 1–14.
11. Notaras J. and Paterson C. Demonstration of closed-loop adaptive optics with a point-diffraction interferometer in strong scintillation with optical vortices // Opt. Exp. 2007. V. 15(21). P. 13745–13756.
12. Malacara D., Servin M., and Malacara Z. Interferogram analysis for optical testing. N.Y.: Marcel Dekker, 1998.
13. Gu Naiting, Huang Linhai, Yang Zeping, and Rao Changhui. A single-shot common-path phase-stepping radial shearing interferometer for wavefront measurements // Opt. Exp. 2011. V. 19(5). P. 4703–4713.
14. Dubra A., Paterson C., and Dainty C. Study of the tear topography dynamics using a lateral shearing interferometer // Opt. Exp. 2004. V. 12(25). P. 6278–6288.
15. Liang P., Ding J., Jin Z., Guo C.-S., and Wang H.-T. Two-dimensional wave-front reconstruction from lateral shearing interferograms // Opt. Exp. 2006. V. 14(2). P. 625–634.
16. Servin M., Malacara D., and Marroquin J.L. Wave-front recovery from two orthogonal sheared interferograms // Appl. Opt. 1996. V. 35(22). P. 4343–4348.
17. Hariharan R. and Sen D. Radial shearing interferometer // J. Sci. Instrum. 1961. V. 38. P. 428–432.
18. Toto-Arellano, Rodriguez-Zurita, Meneses-Fabian, and V´azquez-Castillo. A single-shot phase-shifting radial-shearing interferometer // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2009. V. 11. P. 045704.
19. Kohno T., Matsumoto D., Yazawa T., and Uda Y. Radial shearing interferometer for in-process measurement of diamond turning // Opt. Eng. 2000. V. 39(10). P. 2696–2699.
20. Kowalik W.W., Garncarz B.E., Kasprzak H.T. Corneal topography measurement by means of radial shearing interference: Part I. Theoretical consideration // Optik. 2002. V. 113. P. 39–45.
21. Garncarz B.E., Kowalik W.W., Kasprzak H.T. Corneal topography measurement by means of radial shearing interference: Part II. Experiment results // Optik. 2002. V. 113. P. 46–50.
22. Kantun-Montiel R. and Cruz M.-F. Carrier fringes and a non-conventional rotational shear in a triangular cyclic-path interferometer // J. Opt. 2015. V. 17. P. 045602.
23. L´opez Lago E. and de la Fuente R. Wavefront sensing by diffracted beam interferometry // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2002. V. 4. P. 299–302.
24. de la Fuente R. and López Lago E. Mach-Zehnder diffracted beam interferometer // Opt. Exp. 2007. V. 15(7). P. 3876–3887.
25. L´opez Lago E. and de la Fuente R. Single-shot amplitude and phase reconstruction by diffracted-beam interferometry // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2009. V. 11. P. 125703.
26. Murty M.V.R.K. A compact radial shearing interferometer based on the law of refraction // Appl. Opt. 1964. V. 3(7). P. 853–858.
27. Jeong T.M., Ko D.K., and Lee J. Method of reconstructing wavefront aberrations by use of Zernike polynomials in radial shearing interferometers // Opt. Lett. 2007. V. 32(3). P. 232–234.
28. Gu Naiting, Huang Linhai, Yang Zeping, Luo Qun, and Rao Changhui. Modal wavefront reconstruction for radial shearing interferometer with lateral shear // Opt. Lett. 2011. V. 36(18). P. 3693–3695.
29. Kohler D.R. and Gamiz V.L. Interferogram reduction for radial-shear and localreference-holographic interferograms // App. Opt. 1986. V. 25(10). P. 1650–1652.
30. Li Daihai, Chen Huaixin, and Chen Zhenpei. Simple algorithms of wavefront reconstruction for cyclic radial shearing interferometer // Opt. Eng. 2002. V. 41(8). P. 1893–1898.
31. Li D.H., Wang P., Li X., Yang H.K., and Chen H.X. Algorithm for near-field reconstruction based on radial-shearing interferometry // Opt. Lett. 2005. V. 30(5). P. 492–494.
32. Li Dahai, Wen Fulin, Wang Qionghua, Zhao Yunying, Li Fuming, and Bao Bingfang. Improved formula of wavefront reconstruction from a radial shearing interferogram // Opt. Lett. 2008. V. 33(3). P. 210–212.
33. Ling Tong, Liu Dong, Yang Yongying, Sun Lei, Tian Chao, and Shen Yibing. Off axis cyclic radial shearing interferometer for measurement of centrally blocked transient wavefront // Opt. Lett. 2013. V. 38(14). P. 2493–2495.
34. L´opez Lago E. and de la Fuente R. Amplitude and phase reconstruction by radial shearing interferometry // Appl. Opt. 2008. V. 47(3). P. 372–377.
35. Li DaHai, Qi XiaoPing, Wang QiongHua, Liu XiaoYong, Feng GuoYing, and Zhou ShouHuan. Accurate retrieval algorithm of amplitude from radial-shearing interferogram // Opt. Lett. 2010. V. 35(18). P. 3054–3056.
36. Takeda M., Ina H., Kobayashi S. Fourier transform method of fringe pattern analysis for computer-based topography and interferometry // JOSA. 1982. V. 72(1). P. 156–160.