[发明专利]大口径准直系统波前质量检测装置和方法

权利要求书

1.一种准直系统波前质量检测方法，其特征在于，包括：

步骤一、光源发出的光经过待测准直系统后形成待测准直波前，并投射到夏克哈特曼传感器，夏克哈特曼传感器利用其微透镜阵列对待测准直波前分割采样并聚焦到光电探测器上形成光斑阵列，光电探测器采集光斑数据；

步骤二、根据光电探测器采集的光斑数据，获取微透镜阵列上各子孔径的波前斜率，称为检测波前斜率S_test；

步骤三、采用混合模式的波前重构算法重构出待测准直系统的波前相位分布；具体包括：

(1)利用波前重构算法中的模式法，将所述检测波前斜率S_test代入模式法重构公式中求解泽尼克多项式的展开系数，以及各子孔径的离散点波前相位，记为W_modal，该W_modal为滤除了中频像差和高频像差、仅对应低频相差的波前相位；

(2)将步骤(1)求得的展开系数再次代入模式法重构公式，反向求解一组各子孔径的波前斜率，记为S_modal，该S_modal滤除了中频像差和高频像差；

(3)计算各子孔径的S_test与S_modal之差，得到斜率S_left，该斜率S_left对应中频像差和高频像差；

(4)利用波前重构算法中的区域法，将所述斜率S_left代入区域法重构公式中求解各子孔径的离散点波前相位，记为W_left，该W_left为对应中频像差和高频像差的波前相位；

(5)针对各子孔径，将W_modal和W_left叠加，得到各子孔径的对应低频相差、中频相差、高频相差的波前相位；

步骤四、计算步骤(5)所得波前相位的均方根误差和峰谷值以判定待测准直系统的光束质量。

2.一种基于夏克哈特曼传感器的大口径准直系统波前质量检测装置，其特征在于，包括：光源、待测准直系统、扩束比小于1的扩束系统、微透镜阵列、光电探测器和计算单元；微透镜阵列和光电探测器构成夏克哈特曼传感器；

扩束系统由两个抛物面反射镜组成，第一抛物面反射镜面向待测准直系统的出射面，第二抛物面反射镜面向微透镜阵列的入射面；第一抛物面反射镜和第二抛物面反射镜共焦设置且焦距分别为f₁′，f₂′，f₂′＜f₁′，f₂′/f₁′的值为扩束系统的扩束比；

光源发出的光经过待测准直系统形成待测准直波前，待测准直波前先后通过扩束系统中两个共焦抛物面反射镜的反射后投射到夏克哈特曼传感器；夏克哈特曼传感器将其光电探测器探测到的光斑数据送入计算单元；

计算单元具体包括：检测波前斜率计算模块、模式法重构模块、区域法重构模块、求差模块、叠加模块和质量评判模块；

所述检测波前斜率计算模块，用于根据光电探测器采集的光斑数据，获取微透镜阵列上各子孔径的波前斜率，称为检测波前斜率S_test，发送给模式法重构模块和求差模块；

所述模式法重构模块，用于将所述检测波前斜率S_test代入模式法重构公式中，求解泽尼克多项式的展开系数，以及各子孔径的离散点波前相位，记为W_modal；将求得的展开系数再次代入模式法重构公式，反向求解一组各子孔径的波前斜率，记为S_modal并发送给求差模块；W_modal进一步发送给叠加模块；

所述求差模块，用于计算各子孔径的S_test与S_modal之差，得到斜率S_left发送给区域法重构模块；

所述区域法重构模块，用于将所述斜率S_left代入区域法重构公式中求解各子孔径的离散点波前相位，记为W_left并发送给叠加模块；

所述叠加模块，用于将W_modal和W_left叠加，得到各子孔径对应低频相差、中频相差、高频相差的波前相位W，发送给质量评判模块；

所述质量评判模块，用于计算所接收W的均方根误差和峰谷值，以评判待测准直系统的光束质量。