莫尔条纹倾角快速求解算法及应用

陈 好，贾 静，王 询，何易德，蒋泽伟

（西南技术物理研究所，成都610041）

引 言

等效热焦距参量是评估高能固体激光器热效应的核心参量［1-2］。随着固体激光器输出功率的提高，激光材料热效应愈加明显，等效热焦距参量的测量也逐渐受到重视［3-5］。基于泰伯-莫尔条纹长焦距测量技术是广泛应用于长焦距光学元件焦距参量精确测量的方法，也是实现等效热焦距参量精确测量的重要途径之一［6］。它的基本原理是一束平行光束连续通过两个相同周期的Rochi光栅，利用一个光栅的衍射自成像与第2个光栅的叠加形成莫尔条纹，通过莫尔条纹倾角测得被测元件焦距值。此方法具有测量范围大、测量精度高、光路简单、操作方便等优点［7-9］。莫尔条纹倾角求解是该技术的核心之一，是测量系统测量精度和测量速度的主要影响因素。其中莫尔条纹倾角测量误差引起的焦距误差占整个焦距测量误差的90%［10］。为提高莫尔条纹倾角的求解精度，浙江大学HOU等人［11］提出了精确计算莫尔条纹倾角的傅里叶迭代算法；YU在他的基础上提出了基于信息熵的迭代算法［12］。这两种方法均通过傅里叶变换求取莫尔条纹频谱，并通过迭代运算逐步逼近1级频谱的精确坐标，进而求解莫尔条纹倾角。算法突破数字图像像素的限制，显著提高莫尔条纹的测量精度，倾角求解精度可达10-4rad量级。

迭代运算的引入在提高测量精度的同时也降低了测量速度，当迭代次数为10次时，采用常规配置计算机完成一次测量用时15s左右；……