[发明专利]双光楔拼接四棱锥波前传感器

说明书

技术领域

本发明属于自适应光学、波前探测等技术领域中的关键器件，涉及一个四棱锥波前传感器的关键器件的制作方法。

背景技术

波前传感器是自适应系统中测量波前畸变的重要器件，根据测量信号与波面之间的联系可以分为两类：一类是通过测量波前斜率(即波前一阶导数)获得波前相位，较典型的有哈特曼波前传感器，剪切干涉仪等；另一类是测量波前曲率(即波前二阶导数)来获得波前相位，主要有曲率波前传感器。

最常用的哈特曼波前传感器使用微透镜阵列对入射光瞳进行分割，通过测量透镜阵列焦面上各像斑的质心坐标与参考波前质心坐标之差求解波前斜率。另外一种光瞳分光的波前传感器利用N(N＞1)个棱面的棱锥将入射波面分束，进而测量波前畸变(1983年授权的美国专利US4399356“Optical wavefront sensing system”)。

对于上面两种分波前的波前传感器，它们的空间采样率由子孔径数目决定，而增加子孔径数目将对光电成像元件的分辨率提出更高的要求，而且两种波前传感器的光能利用率较低。

四棱锥波前传感器(PWFS)是Ragazzoni于1996年首次提出的一种斜率型波前传感器，利用金字塔形状的折射镜在焦平面处将入射光的远场焦斑分成4束，接着利用中继透镜成像到CCD图像探测器，通过分析光瞳共轭面上的四个光瞳像的光强获得测量信号，然后采用线性重构算法复原波前(2002年授权的澳大利亚专利AU2003267457A1“Pyramidsensor for determing the wave aberration of the human eye”)。它与前面两种分波前的波前传感器相比较，具有光能利用率高、测量波前的空间分辩力更高，对弱目标探测能力更强，采样率易于改变等优点(A&A，350，L23-L26，1999，Opt.Commun，268，189-195，2006)。此外，PWFS在测量拼接型望远镜镜面间的piston像差时，具有不需要更改光路的优点(Opt.lett.Vol.27，No.7，2002；Opt.Lett.3465-3467，Vol32，No.23，2007)，它也是一种发展前景较好的波前传感器。

PWFS的核心器件是一个金字塔形状的折射棱镜，简称四棱锥。制作四棱锥的时候，四个锥侧面交汇的顶点处并非是一个严格意义上的点，而是一个平台。然而由于四棱锥在PWFS中的作用是在频谱面对入射波进行分束，因此对其表面粗糙度与平台宽度有严格要求。合格的产品其面形误差RMS＜λ/20，(SPIE，Vol.4007，423-430，2000)。

目前，国内外四棱锥的制作方法可分为两种：

1.传统的光学抛光法；2.光刻电铸压膜法(LIGA)。采用第一种方法加工的四棱锥，锥顶的平台宽度一般大于30um(PhD Thesis，JoanaBüchler Costa.2005)。采用LIGA方法虽然可以批量生产光学性质一致的四棱锥，但是目前提供的成品四棱锥的平台宽度也在20～30um(Microelectronic Engineering 67-68，566-573，2003)。而采用传统的光学抛光法制作的两面锥棱镜，可以保证面形RMS＜λ/20且棱边这样如果将两个两面锥棱镜拼接成一个四棱锥就可以满足四棱锥波前传感器光学系统的要求。

发明内容

本发明的目的解决的技术问题是：降低器件加工难度，便于实际系统的光路调整，克服加工四棱锥周期长、面形误差大和平台宽度大的问题，为此，提供一种双光楔拼接四棱锥波前传感器。