圖 CMI法波前測(cè)量實(shí)物圖

從空域上來(lái)看，隨機(jī)相位板的強(qiáng)散射作用使待測(cè)波前的點(diǎn)與點(diǎn)之間相互關(guān)聯(lián)，因而待測(cè)波前上的些許差異都將在CCD采集的衍射斑中產(chǎn)生很大差別（如下圖所示）。因此通過(guò)衍射光斑強(qiáng)度和入射窗面空域的限制，最終計(jì)算光場(chǎng)只能收斂于真實(shí)光場(chǎng)。

圖 不同入射波前在衍射斑中產(chǎn)生的差異

從頻域上解釋，隨機(jī)分布的相位板頻譜較寬，由于其與入射光頻譜的作用為一卷積過(guò)程。相位板的頻譜范圍越寬，所能構(gòu)建的方程就越多，當(dāng)方程數(shù)大于未知數(shù)個(gè)數(shù)（入射光頻譜）時(shí)，可求得唯一解。

簡(jiǎn)而言之，隨機(jī)相位板的強(qiáng)調(diào)制作用加強(qiáng)了對(duì)現(xiàn)有空域及頻域的限制，增強(qiáng)了對(duì)波前的篩選能力，從而能夠獲得真實(shí)的振幅和相位。獲得待測(cè)波前的真實(shí)分布后，便可進(jìn)一步提取出所需的近遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布、光束指向、能量聚集度等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光束的全面診斷。

CMI方法的應(yīng)用

利用CMI方法研制的儀器具有結(jié)構(gòu)小巧、測(cè)量速度快和精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，可放置于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)任何位置對(duì)光束波前進(jìn)行實(shí)時(shí)精密檢測(cè)。它克服了現(xiàn)有直接成像法和哈特曼傳感器的不足，解決了只能通過(guò)干涉儀離線測(cè)量中高空間頻率的難題。目前該方法已成功在XXX國(guó)家激光裝置上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)量出了單次脈沖的近遠(yuǎn)場(chǎng)光場(chǎng)分布，實(shí)現(xiàn)了500μm的近場(chǎng)分辨率。

圖 NLF光場(chǎng)測(cè)量結(jié)果。(a)近場(chǎng)光強(qiáng)；(b)近場(chǎng)相位；(c)遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)；(d)記錄光斑

作為一種新型的波前測(cè)量技術(shù)，CMI方法同樣適用于光學(xué)元件的檢測(cè)，添加光源及準(zhǔn)直模塊后即能實(shí)現(xiàn)干涉儀的功能，測(cè)量精度達(dá)到0.05λ?？紤]到其較高的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍、對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性要求低、不需要參考光束等特點(diǎn)，該技術(shù)在元件測(cè)量領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。另外，基于原理性的突破，CMI方法也有望在交叉學(xué)科如顯微成像、等離子狀態(tài)測(cè)量等領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用。

圖 CMI光學(xué)元件測(cè)量?jī)x器效果圖及測(cè)量結(jié)果

CMI波前測(cè)量?jī)x在國(guó)防工程和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，并可以打破發(fā)達(dá)國(guó)家在大型光學(xué)精密測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。日前該項(xiàng)目榮獲首屆“中國(guó)軍民兩用技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用大賽”金獎(jiǎng)，并獲得評(píng)委會(huì)的高度評(píng)價(jià)。高功率激光物理聯(lián)合室對(duì)CMI波前測(cè)量?jī)x的未來(lái)充滿信心。