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超强激光科学卓越创新简报

(第七百十九期)

2025年10月28日

上海光机所在基于刀口扫描滤波的大梯度波前功率谱密度测量方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室朱健强研究员与焦兆阳副研究员团队在大梯度波前功率谱密度（PSD）测量方面取得进展。团队提出了一种基于刀口扫描滤波的波前检测方法，可实现大梯度波前中高频误差的精密检测。相关成果以“Knife-edge scanning filtering method for mid-spatial frequency errors detection in large-gradient optics”为题发表于Optics and laser Technology。

以连续相位板（CPP）为代表的大梯度相位型光学元件在高功率激光系统中被广泛使用。它的中高频加工误差需严格控制以保障下游光束质量。PSD是中高频误差评价的重要指标。常规检测依赖于干涉仪或轮廓仪进行波前测量，再进行PSD分析，而通常大波前梯度会导致常用的干涉法难以产生有效的干涉条纹或者难以解调相位信息，从而无法进行PSD的有效检测。

针对该瓶颈问题，研究团队提出刀口扫描滤波法用于大梯度相位元件的PSD检测。本方法利用刀口在波前频谱面分别沿相反方向进行两次扫描，通过对每个扫描方向的系列刀口阴影图求和并计算它们的差异来提取波前相位梯度。它原理上保证了较大的动态范围，且利用相位梯度直接计算波前PSD从而省略了波前重建过程。本工作有望为高端元件的中高频检测提供一种成本低廉操作简单的全新测试方案，对于大梯度相位元件的高效加工与检验迭代具有重要意义。

相关研究得到中科院先导和青促会等项目的支持。（高功率激光物理联合实验室供稿）

原文链接

图 1. 刀口扫描滤波法光路图

图2. CPP测量结果。（a）两个被测区域沿x方向的相位梯度测量结果。（b）一维PSD测量结果。

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