專利名稱：基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)信息測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測量入射光束波前的傳感器，尤其涉及一 種基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器。
背景技術(shù)：
在自適應(yīng)光學(xué)、光學(xué)檢測、光束診斷等應(yīng)用領(lǐng)域，需要測量光束的波前。尤其是在自適 應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，需要快速測量波前信息，用于波前的實(shí)時(shí)控制。波前傳感器通常通過實(shí)時(shí)連 續(xù)測定入瞳面上動(dòng)態(tài)入射波前的相位畸變，為波前校正器實(shí)時(shí)提供控制信號(hào)，使光學(xué)系統(tǒng)達(dá) 到接近衍射受限的像質(zhì)水平。目前發(fā)展了許多種測量波前的波前傳感器，如動(dòng)態(tài)交變剪切干 涉波前傳感器、哈特曼波前傳感器、相位反演波前傳感器和曲率波前傳感器等。
動(dòng)態(tài)交變剪切干涉波前傳感器于1976年首次在自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中成功地應(yīng)用于大氣補(bǔ) 償成像，我國北京天文臺(tái)的2.16米望遠(yuǎn)鏡上的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)也采用了這種技術(shù)。它的基本 原理是利用旋轉(zhuǎn)光柵衍射效應(yīng)產(chǎn)生的波前橫向剪切干涉測量波前的相位分布；但這種傳感器 光能利用率低，無法在脈沖信號(hào)下工作，穩(wěn)定性差。
哈特曼波前傳感器是目前應(yīng)用最廣的波前傳感器；現(xiàn)有的哈特曼波前傳感器通常采用微 透鏡陣列-CCD探測器結(jié)構(gòu)；1995年7月20日出版的《應(yīng)用光學(xué)》34巻21期第4186頁的"哈 特曼和剪切干涉波前傳感器的基本性能比較"("Fundamental performance comparison of a Hartmann and a shearing inteferometer wave-front sensor" 4186 APPLIED OPTICS / Vol 34 No 21 20 July 1995) —文公開的一種哈特曼波前傳感器，由微透鏡陣列和CCD探測器構(gòu)成， 微透鏡陣列和CCD探測器由機(jī)械結(jié)構(gòu)耦合于一體。它的基本原理是用微透鏡陣列等孔徑分割 元件把入射孔徑分割為若干小子孔徑，利用二維陣列光電探測器(如面陣CCD相機(jī))等測量 各個(gè)子孔徑上遠(yuǎn)場光斑的質(zhì)心漂移量，得到波前斜率，然后用各種復(fù)原算法得到整孔徑上的 波前相位。雖然哈特曼波前傳感器的工程化程度高，實(shí)時(shí)性好，但其子孔徑分割造成光能利 用率低，嚴(yán)重限制了其在暗弱信標(biāo)條件下的應(yīng)用。
相位反演波前傳感器和曲率波前傳感器都是基于成像的波前傳感器；R.A. Gonsalves等在 1979年提出一種相位反演波前傳感器，該傳感器需要同時(shí)記錄一幅焦面上的光束遠(yuǎn)場圖像和 一幅離焦的圖像，并這樣連續(xù)記錄多幀圖像，利用多幀圖像之間的差異，通過迭代的方法計(jì)算出光束波前。最早由F.Roddier提出的曲率波前傳感器與上述的相位反演波前傳感器不同， 它利用焦點(diǎn)前后等距的兩個(gè)離焦面上的遠(yuǎn)場圖像與光束波前曲率間的關(guān)系，通過特定的方法 計(jì)算出光束曲率，波前曲率是波前相位的二階導(dǎo)數(shù)，根據(jù)波前曲率可以用特定的方法復(fù)原出 波前相位。這兩種波前傳感器都利用了至少兩幅圖像，需要對(duì)入射光束分光后分別成像和探 測。在天文自適應(yīng)光學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域，星體目標(biāo)的入射光能量非常微弱，任何分光都將減少光 能利用率，而且如果分光后的兩個(gè)成像系統(tǒng)間存在差異(例如兩個(gè)成像系統(tǒng)的性能不一致)， 又會(huì)對(duì)波前探測結(jié)果帶來附加誤差。
李新陽等在中國專利申請(qǐng)?zhí)?200610089149.7"中提供了一種基于線性相位反演的波前 測量方法，該方法僅僅根據(jù)單幅遠(yuǎn)場圖像利用線性相位反演技術(shù)測量出入射光束波前。其基 本理論推導(dǎo)如下考慮一個(gè)典型的成像光學(xué)系統(tǒng)，入射光場經(jīng)過聚焦鏡頭在遠(yuǎn)場焦平面上成 像。9Kx,力是入射孔徑上的相位分布，/(w,"是成像光學(xué)系統(tǒng)焦面上的光強(qiáng)分布，S(;c，y)是
成像系統(tǒng)的像差，通常是離焦、像散等類型。事先用一個(gè)理想無像差的參考光源對(duì)成像系統(tǒng)
進(jìn)行定標(biāo)，得到僅存在S(^"時(shí)的遠(yuǎn)場強(qiáng)度分布/。(仏v)作為定標(biāo)圖像。然后用同樣的光學(xué)系
統(tǒng)測量存在像差^"，力時(shí)的遠(yuǎn)場強(qiáng)度分布/,(w，v)。該方法已證明，遠(yuǎn)場焦面上的光強(qiáng)變化量
A/(w,v) = /, (w，v)-/。 (w,"與入射相位分布-(x，力間存在線性關(guān)系。
這種線性關(guān)系可以用矩陣形式表示為
AI = H 0> (1)
式中的H是(N2XM2)的線性矩陣。AI是^("，乃展開后的向量，①是^"'W展開后的 矩陣向量。當(dāng)入射孔徑和焦平面的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定后，H矩陣的元素可以根據(jù)成像系統(tǒng)的波長、 焦距、CCD的象素大小、視場大小等參數(shù)事先確定。
波前畸變可以用一系列波前模式的線性疊加表示
其中"'為模式系數(shù)，^'(U)為波前模式，如常用的澤尼克(Zernike)多項(xiàng)式等，P是 模式階數(shù)。波前相位分布的變化量與入射像差的各階波前模式系數(shù)A間存在線性關(guān)系
上式可以用矩陣形式表示為
①-D.a (4)
其中模式系數(shù)變化量a為(尸")維的向量，D為(M2XP)的長方矩陣。根據(jù)(1)式，易得各階波前模式系數(shù)的變化量與焦平面上光強(qiáng)分布變化量間也存在線性關(guān)系-
AI = HD a = Z a (5)
其中Z-HD為(N2XP)的長方矩陣。那么從光強(qiáng)分布變化量反演計(jì)算波前模式系數(shù)變
化量的過程為
a = R+.AI (6)
其中R二Z+是長方矩陣Z的偽逆矩陣，該專利中稱為模式復(fù)原矩陣，通過奇異值分解的 方法得到。
但該專利中只是提出了這種算法，沒有提出具體的波前傳感器結(jié)構(gòu)，并將其運(yùn)用到實(shí)際 的波前探測中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，在申請(qǐng)?zhí)枮?200610089149.7"的 中國專利的基礎(chǔ)上，提供一種基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，該傳感器 僅僅根據(jù)單幅遠(yuǎn)場圖像利用線性相位反演技術(shù)測量出入射光束波前，光能利用率高，分立光 強(qiáng)測量器件的靈敏度高，適合于微光探測。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前
傳感器，包括衍射成像光學(xué)系統(tǒng)、微透鏡陣列、光學(xué)匹配放大系統(tǒng)、分立光強(qiáng)測量器件組、 A/D卡、PC計(jì)算機(jī)、軸向平移臺(tái)、軸向平移臺(tái)、軸向平移臺(tái)、底座和垂直升降臺(tái)；其特征在 于衍射成像光學(xué)系統(tǒng)固定在軸向平移臺(tái)上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整；微透鏡陣列固定在垂直 升降臺(tái)上，可進(jìn)行上下平移調(diào)整，并置于衍射成像光學(xué)系統(tǒng)的后離焦面上；光學(xué)匹配放大系 統(tǒng)置于微透鏡陣列的后離焦面，并固定在軸向平移臺(tái)上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整；分立光強(qiáng)測 量器件組，置于光學(xué)匹配放大系統(tǒng)之后，并固定在軸向平移臺(tái)上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整，將 上述光學(xué)裝置放置在底座上；平行光源出射平行光，通過衍射成像光學(xué)系統(tǒng)得到無像差時(shí)的 遠(yuǎn)場光斑圖像，再通過微透鏡陣列得到分立子光束，分立子光束通過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)耦合 到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組，分立光強(qiáng)測量器件組采集到數(shù)據(jù)，再利用A/D卡將相應(yīng)的數(shù) 據(jù)采集到PC計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
所述微透鏡陣列的陣列數(shù)為Wx W ，在微透鏡陣列的焦面.上形成.AUJV.個(gè)分離子光點(diǎn)。 所述微透鏡陣列的孔徑和總?cè)肷涔馐趶较嗥ヅ?，使光束發(fā)散開。
所述光學(xué)匹配放大系統(tǒng)置于微透鏡陣列的后離焦面上，使放置在該位置的光學(xué)匹配放大 系統(tǒng)與總?cè)肷涔馐趶较嗥ヅ?，通過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)的iVx7V束子光束，被放大并耦合到 對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組。所述分立光強(qiáng)測量器f^組由WxW個(gè)分立光強(qiáng)測量器件組成，WxAT個(gè)探測器的光敏面在 同一平面上。
所述成像波前反演傳感器的系統(tǒng)像差主要為實(shí)偶函數(shù)像差，可以通過自由調(diào)整微透鏡陣 列的位置或衍射成像光學(xué)系統(tǒng)的位置改變離焦像差的大小，也可以加入像差為實(shí)偶函數(shù)的像 差板進(jìn)行自由設(shè)置。
所述傳感器使用前，先用無像差理想平行光源定標(biāo)傳感器的系統(tǒng)像差，并記錄下定標(biāo)時(shí) 的系統(tǒng)像差圖像。
所述衍射成像光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)匹配放大系統(tǒng)為單透鏡或透鏡組。
傳感器使用前，先用無像差理想平行光源定標(biāo)傳感器的系統(tǒng)像差；理想的無像差光束通 過衍射成像光學(xué)系統(tǒng)得到無波前像差時(shí)的遠(yuǎn)場光斑圖像，再通過微透鏡陣列得到WxW束分 立子光束，分立子光束通過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)耦合到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組，分立光強(qiáng) 測量器件組采集到數(shù)據(jù)，再利用A/D卡將相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集到PC計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并 將此作為定標(biāo)基準(zhǔn)圖像；對(duì)成像系統(tǒng)像差標(biāo)定之后，成像系統(tǒng)不再改變；然后對(duì)包含待測畸 變波前的入射光束進(jìn)行測量。同樣利用平行光源、衍射成像光學(xué)系統(tǒng)、微透鏡陣列、光學(xué)匹 配放大系統(tǒng)、分立光強(qiáng)測量器件組得到放大的分割的畸變波前條件下的遠(yuǎn)場光斑圖像。利用 A/D卡將數(shù)據(jù)采集到PC計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；通過PC計(jì)算機(jī)對(duì)上述兩幅圖像進(jìn)行計(jì)算， 利用中國專利申請(qǐng)?zhí)?200610089149.7"中提供的一種基于線性相位反演的波前測量方法， 計(jì)算出波前畸變。
本發(fā)明的原理基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器是一種根據(jù)入射全孔 徑遠(yuǎn)場光斑強(qiáng)度分布直接反演出入射波前相位的新型傳感器；它只需實(shí)時(shí)測量一幅遠(yuǎn)場光斑 圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)遠(yuǎn)場光斑圖像光強(qiáng)分布的微小變化量與入射孔徑面上的相位分布的微小變化 量之間存在的近似線性關(guān)系，就可以用模式復(fù)原的原理復(fù)原出入射波前相位；它要求光學(xué)系
統(tǒng)自身的像差主要為實(shí)偶函數(shù)像差且其值大于波前畸變像差。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 本發(fā)明的波前傳感器光能利用率高；本發(fā)明的波前傳感器僅僅需要測量畸變波前對(duì) 應(yīng)的單幅遠(yuǎn)場圖像即可完成波前過程，不需要對(duì)入射光束進(jìn)行全口徑分光(如曲率波前傳感 器)或子孔徑分光(如哈特曼波前傳感器)；分立光強(qiáng)測量器件組相當(dāng)于將多個(gè)象素進(jìn)行合并 后的面陣耙面，降低了對(duì)入射光能量的要求，這對(duì)星體目標(biāo)天文觀測的自適應(yīng)光學(xué)等入射光 強(qiáng)非常微弱的應(yīng)用領(lǐng)域特別有用，可以節(jié)省寶貴的入射光能量；
(2) 本發(fā)明的波前傳感器實(shí)用性強(qiáng)；本發(fā)明的波前傳感器的基準(zhǔn)圖像和復(fù)原矩陣的定標(biāo) 過程，消除了波前傳感器成像光學(xué)系統(tǒng)自身像差的影響；線性運(yùn)算特別適合用現(xiàn)代的DSP(數(shù)字信號(hào)處理)技術(shù)實(shí)時(shí)快速完成；相對(duì)其他波前測量技術(shù)的迭代計(jì)算過程，本發(fā)明的計(jì)算量 小，因而計(jì)算速度快；
(3)本發(fā)明的波前傳感器使用分立光強(qiáng)測量器件進(jìn)行遠(yuǎn)場圖像數(shù)據(jù)的采集，具有更高的 光強(qiáng)靈敏度，并且這種器件易于獲得，適用性廣。


圖1為基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
詳細(xì)介紹本發(fā)明。但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于下列實(shí) 施例，應(yīng)包含權(quán)利要求書中的全部內(nèi)容。而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員從以下的一個(gè)實(shí)施例即可實(shí) 現(xiàn)權(quán)利要求中的全部內(nèi)容。
如圖1所示，本實(shí)施例的基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器包括衍射成 像光學(xué)系統(tǒng)l、微透鏡陣列2、光學(xué)匹配放大系統(tǒng)3、分立光強(qiáng)測量器件組4、 A/D卡5、 PC 計(jì)算機(jī)6、軸向平移臺(tái)7、軸向平移臺(tái)8、軸向平移臺(tái)9、底座10和垂直升降臺(tái)11。
衍射成像光學(xué)系統(tǒng)1用于對(duì)入射光束成像，固定在軸向平移臺(tái),7上，可進(jìn)行軸向平移調(diào) 整。微透鏡陣列2固定在垂直升降臺(tái)11上，可進(jìn)行上下平移調(diào)整，并置于衍射成像光學(xué)系統(tǒng) 1的后離焦面上，微透鏡陣列2的孔徑和總?cè)肷涔馐趶较嗥ヅ洌构馐l(fā)散開，微透鏡陣 列2的陣列數(shù)為^xiV，在微透鏡陣列2的焦面上形成^xiV個(gè)分離子光點(diǎn)。光學(xué)匹配放大系
統(tǒng)3置于微透鏡陣列2的后離焦面上，并固定在軸向平移臺(tái)8上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整，這 里選擇衍射成像光學(xué)系統(tǒng)1和光學(xué)匹配放大系統(tǒng)3為均為單透鏡，使放置在該位置的光學(xué)匹 配放大系統(tǒng)3與總?cè)肷涔馐趶较嗥ヅ?，通過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)3的WxiV束子光束，被放 大并耦合到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組4。分立光強(qiáng)測量器件組4由W個(gè)分立光強(qiáng)測量器 件組成探測陣列，Wx^個(gè)探測器的光敏面在同一平面上，其中每個(gè)分立光強(qiáng)測量器件相當(dāng) 于面陣CCD相機(jī)的一個(gè)象素，分立光強(qiáng)測量器件組4置于光學(xué)匹配放大系統(tǒng)3之后，整個(gè)陣 列固定在軸向平移臺(tái)9上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整。裝調(diào)時(shí)，分別對(duì)衍射成像光學(xué)系統(tǒng)1、微 透鏡陣列2、光學(xué)匹配放大系統(tǒng)3和分立光強(qiáng)測量器件組4 (iVxAO進(jìn)行準(zhǔn)直調(diào)整；然后平 行光源平行入射，微透鏡陣列2置于衍射成像光學(xué)系統(tǒng)1的后離焦面上，并使成像光斑剛好 充滿微透鏡陣列2，軸向平移光學(xué)匹配放大系統(tǒng)3，使通過微透鏡陣列2的光束口徑和光學(xué)匹 配放大系統(tǒng)3的入瞳相匹配，再軸向調(diào)整分立光強(qiáng)測量器件組4，使被放大的7VxiV束光束能 量分別由iVx W個(gè)分立光強(qiáng)測量器件接收。整個(gè)裝調(diào)過程完成。
基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器使用前，先用無像差理想平行光源對(duì)傳感器系統(tǒng)自身像差定標(biāo)。理想的無像差光束通過衍射成像光學(xué)系統(tǒng)1得到無像差時(shí)的遠(yuǎn)場 光斑圖像，再通過微透鏡陣列2得到Wx^V束分立子光束，分立子光束通過光學(xué)匹配放大系 統(tǒng)3耦合到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組4;然后利用A/D卡5將數(shù)據(jù)采集到PC計(jì)算機(jī)6中 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將此作為定標(biāo)基準(zhǔn)圖像。
當(dāng)基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器開始工作時(shí)，包含待測畸變波前的 入射光束通過衍射成像光學(xué)系統(tǒng)1得到遠(yuǎn)場光斑圖像，這幅圖像包含了系統(tǒng)自身像差和畸變 波前像差共同產(chǎn)生的相位信息。再通過微透鏡陣列2得到WxW束分立子光束，分立子光束 通過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)3耦合到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件4;然后利用A/D卡5將數(shù)據(jù)采集 到PC計(jì)算機(jī)6中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用中國專利申請(qǐng)?zhí)?200610089149.7"中提供的一種基于
線性相位反演的波前測量方法，探測全孔徑的畸變波前信息。 本發(fā)明的具體測量和計(jì)算過程如下-
(1) 傳感器使用前，根據(jù)光源波長、傳感器的焦距、微透鏡陣列的微透鏡數(shù)等己知參數(shù)， 求得事先定標(biāo)得到的傳感器的遠(yuǎn)場光強(qiáng)相對(duì)變化值A(chǔ)I與入射波前中各項(xiàng)澤尼克系數(shù)相對(duì)變 化值A(chǔ)a間對(duì)應(yīng)關(guān)系的響應(yīng)矩陣D,然后對(duì)響應(yīng)矩陣D求逆得到復(fù)原矩陣R，在測量響應(yīng)矩 陣D的過程中， 一般采用更加準(zhǔn)確的雙極法。
(2) 傳感器使用前還需要用一個(gè)理想的參考平行光源對(duì)傳感器的自身像差、分立光強(qiáng)測 量器件組4和光電響應(yīng)靈敏度、A/D卡5的轉(zhuǎn)換特性等參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，得到參考平面波光源 的圖像，按照事先的約定展開為列向量，并記為IQ;定標(biāo)完后將參考光源移開；利用同樣的 衍射成像光學(xué)系統(tǒng)1、分立光強(qiáng)測量器件組4、 A/D卡5等記錄下待測量畸變波前對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)場 圖像的兩維光強(qiáng)分布，同樣按照事先的約定展開為列向量，并記為I。
(3) 求出存在像差前后遠(yuǎn)場圖像光強(qiáng)分布的相對(duì)變化，記為列向量AI-I-Io (或者厶1 =
Io-I也可，根據(jù)事先約定)。
(4) 根據(jù)關(guān)系A(chǔ)a=RAI，利用向量矩陣乘法的線性運(yùn)算得到Aa;因?yàn)槔硐肫矫娌▽?duì)應(yīng) 的澤尼克系數(shù)ao二0，所以這就是待測波前畸變中包含的各項(xiàng)澤尼克系數(shù)a-Aa,通常得到澤 尼克系數(shù)即認(rèn)為測量出了波前畸變。因?yàn)楦鶕?jù)復(fù)原出的各項(xiàng)澤尼克系數(shù)及各階澤尼克多項(xiàng)式 的定義，可以很方便地得到待測量波前畸變的具體值。
在得到澤尼克響應(yīng)矩陣過程中，基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位波前傳感器成像系統(tǒng) 自身的像差非常重要；任何一個(gè)傳感器系統(tǒng)都有一個(gè)固有像差，并且需要事先標(biāo)定。線性相 位波前傳感器的自身像差可以自由設(shè)置，例如可以通過自由調(diào)整微透鏡陣列2的位置或衍射 成像光學(xué)系統(tǒng)1的位置改變離焦像差的大小，傳感器自身像差的大小和形式對(duì)復(fù)原矩陣和波 前反演傳感器性能的影響很大，當(dāng)傳感器自身像差改變后，需要重新測量復(fù)原矩陣。
權(quán)利要求
1. 基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，包括衍射成像光學(xué)系統(tǒng)(1)、微透鏡陣列(2)、光學(xué)匹配放大系統(tǒng)(3)、分立光強(qiáng)測量器件組(4)、A/D卡(5)、PC計(jì)算機(jī)(6)、軸向平移臺(tái)(7)、軸向平移臺(tái)(8)、軸向平移臺(tái)(9)、底座(10)和垂直升降臺(tái)(11)；其特征在于衍射成像光學(xué)系統(tǒng)(1)固定在軸向平移臺(tái)(7)上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整；微透鏡陣列(2)固定在垂直升降臺(tái)(11)上，可進(jìn)行上下平移調(diào)整，并置于衍射成像光學(xué)系統(tǒng)(1)的后離焦面上；光學(xué)匹配放大系統(tǒng)(3)置于微透鏡陣列(2)的后離焦面，并固定在軸向平移臺(tái)(8)上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整；分立光強(qiáng)測量器件組(4)，置于光學(xué)匹配放大系統(tǒng)(3)之后，并固定在軸向平移臺(tái)(9)上，可進(jìn)行軸向平移調(diào)整，將上述光學(xué)裝置放置在底座(10)上；平行光源出射平行光，通過衍射成像光學(xué)系統(tǒng)(1)得到無像差時(shí)的遠(yuǎn)場光斑圖像，再通過微透鏡陣列(2)得到分立子光束，分立子光束通過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)(3)耦合到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組(4)，分立光強(qiáng)測量器件組(4)采集到數(shù)據(jù)，再利用A/D卡(5)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集到PC計(jì)算機(jī)(6)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，其特征在 于微透鏡陣列(2)的陣列數(shù)為WxW，在微透鏡陣列(2)的焦面上形成Wx^個(gè)分離子光 占。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，其特征在 于微透鏡陣列(2)的孔徑和總?cè)肷涔馐趶较嗥ヅ?，使光束發(fā)散開。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，其特征在 于光學(xué)匹配放大系統(tǒng)(3)置于微透鏡陣列(2)的后離焦面上，使放置在該位置的光學(xué)匹 配放大系統(tǒng)(3)與總?cè)肷涔馐趶较嗥ヅ?，通過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)(3)的A^iV束子光束， 被放大并耦合到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組(4)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，其特征在 于分立光強(qiáng)測量器件組(4)由iVxW個(gè)分立光強(qiáng)測量器件組成，7VxiV個(gè)探測器的光敏面 在同一平面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，其特征在 于成像波前反演傳感器的系統(tǒng)像差主要為實(shí)偶函數(shù)像差，可以通過自由調(diào)整微透鏡陣列(2) 的位置或衍射成像光學(xué)系統(tǒng)(1)的位置改變離焦像差的大小，也可以加入像差為實(shí)偶函數(shù)的 像差板進(jìn)行自由設(shè)置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，其特征在 于傳感器使用前，先用無像差理想平行光源定標(biāo)傳感器的系統(tǒng)像差，并記錄下定標(biāo)時(shí)的系 統(tǒng)像差圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，其特征在 于衍射成像光學(xué)系統(tǒng)(1)和光學(xué)匹配放大系統(tǒng)(3)為單透鏡或透鏡組。
全文摘要
基于分立光強(qiáng)測量器件的線性相位反演波前傳感器，衍射成像光學(xué)系統(tǒng)固定在軸向平移臺(tái)上，微透鏡陣列固定在垂直升降臺(tái)上，置于衍射成像光學(xué)系統(tǒng)后離焦面上；光學(xué)匹配放大系統(tǒng)置于微透鏡陣列后離焦面，分立光強(qiáng)測量器件組置于光學(xué)匹配放大系統(tǒng)后并分別固定在兩軸向平移臺(tái)上，上述光學(xué)裝置放置在底座上；平行光源通過衍射成像光學(xué)系統(tǒng)得到無像差時(shí)的遠(yuǎn)場光斑圖像，再通過微透鏡陣列得到分立子光束，再經(jīng)過光學(xué)匹配放大系統(tǒng)耦合到對(duì)應(yīng)的分立光強(qiáng)測量器件組并被其采集數(shù)據(jù)，再利用A/D卡將相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集到PC計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；本發(fā)明波前傳感器使用分立光強(qiáng)測量器件進(jìn)行遠(yuǎn)場圖像數(shù)據(jù)的采集，具有更高的光強(qiáng)靈敏度，并且這種器件易于獲得，適用性廣。
文檔編號(hào)G01J9/00GK101285712SQ20081011228
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者姜文漢, 敏 李, 李新陽 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所