计量全息图等相曲率导向计算工具箱

我们描述了一个开源数值工具箱的算法基础，用Octave语言[1]编写，用于创建计算机生成的二进制和多级全息图，用于复杂非球面和自由曲面精密曲面和波前的干涉形式误差测量。在这类表面的典型测量设置中，使用全息图生成具有表面设计形状的测试波前，然后使用成像激光干涉仪将其与制造部件进行比较。测量中全息图的光学函数通常用光学光线跟踪软件建模，并可由标量光学相位函数φ: R2→r封装。工具箱将相位函数转换为等效的二进制全息图，生成干涉形状误差测量所需的测试波前。该工具箱中的算法利用了相函数的局部性质与等相线的局部几何(曲率)之间的关系。它构成了计算光学全息图的有效算法的核心。全息图以一种可以被大多数激光电子束光刻系统处理的格式创建。虽然工具箱主要用于创建测量精密表面和波前所需的全息图布局，但我们表明，等相跟踪算法很容易扩展到具有奇点和不连续的相函数。这样的相位函数可以产生带分岔的全息图，并且可以用来产生螺旋波前。具有螺旋波前的光束在表面和波前测量之外有应用。该工具箱还包括一组用于有效估计和评估泽尼克多项式的函数，这些函数在光学应用中广泛使用。