[发明专利]一种波前传感器

说明书

本发明提供一种波前传感器，包括液晶透镜结构和与所述液晶透镜结构相对设置的图像传感器，其中所述液晶透镜结构用于：当入射光通过时，将入射光分割为一波前阵列，且使波前阵列中，偏振分量为第一方向的波前和偏振分量为第二方向的波前，在所述图像传感器的会聚成像范围位于同一个宏像素中，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。利用液晶分子能够在电压控制下产生偏转，形成液晶透镜结构的原理，通过设置液晶透镜结构，该波前传感器不但能够进行光束的波前状态检测，还具备了检测偏振像差的功能。

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，尤其是指一种波前传感器。

背景技术

波前传感器是自适应光学系统的重要组成部分，用来实时检测光学系统的波前畸变。目前市场上流行的波前传感器主要分为以下三种：剪切干涉仪、Shack-Hartmann(SH-WFS)波前传感器和曲率波前传感器。其中，SH-WFS因其光能利用率高、结构紧凑、适用波长范围广等优点获得了最广泛的应用。

然而，传统的SH-WFS波前传感器是基于标量光学基础的，以光学系统能够均匀地传播所有偏振态的光线为检测前提。然而对于实际光束传输来说，对于有大角度入射光以及工作在宽光谱范围内的系统，上述假设并不成立，偏振引起的像差已经成为影响系统性能的一个重要因素，而现有技术的SH-WFS波前传感器并不具备检测偏振像差的功能，因此不能够获得理想的检测效果。

发明内容

本发明技术方案的目的是提供一种波前传感器，解决现有技术波前传感器不能检测偏振像差的问题。

本发明提供一种波前传感器，其中包括液晶透镜结构和与所述液晶透镜结构相对设置的图像传感器，其中所述液晶透镜结构用于：当入射光通过时，将入射光分割为一波前阵列，且使波前阵列中，偏振分量为第一方向的波前和偏振分量为第二方向的波前，在所述图像传感器的会聚成像范围位于同一个宏像素中，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。

优选地，上述所述的波前传感器，其中，所述液晶透镜结构包括：

第一液晶透镜单元，用于平行于所述图像传感器的成像平面形成多个依次排列的第一子透镜，使得入射光通过所述第一子透镜时，分割为一波前阵列，且使波前阵列中，偏振分量为第一方向的波前会聚至所述图像传感器的成像平面，偏振分量为第二方向的波前仍以原方向传输；

第二液晶透镜单元，用于平行于所述图像传感器的成像平面形成多个依次排列的第二子透镜，使得波前阵列通过所述第一子透镜之后，通过第二子透镜时，偏振分量为第二方向的波前会聚至所述图像传感器的成像平面，偏振分量为第一方向的波前仍以原方向传输。

优选地，上述所述的波前传感器，其中，所述第二子透镜与所述图像传感器之间的距离小于所述第一子透镜与所述图像传感器之间的距离，且所述第一子透镜与所述第二子透镜一一对应设置，所述第一子透镜对应所述图像传感器上的宏像素为第一宏像素，相对应所述第二子透镜对应所述图像传感器上的宏像素为第二宏像素，其中所述第一宏像素与所述第二宏像素包括相同的像素单元。

优选地，上述所述的波前传感器，其中，所述波前传感器还包括控制结构，用于使在不同时刻，所述波前阵列中，偏振分量为第一方向的波前和偏振分量为第二方向的波前，分别在所述图像传感器上会聚成像。

优选地，上述所述的波前传感器，其中，所述第一液晶透镜单元与所述第二液晶透镜单元相贴合连接，且所述第一液晶透镜单元与所述图像传感器的成像平面之间的距离为f，所述第二液晶透镜单元与所述图像传感器的成像平面之间的距离为f-d，其中f为所述第一子透镜的焦距，d为所述第二液晶透镜单元的厚度，且所述第二子透镜的焦距为f-d。

优选地，上述所述的波前传感器，其中，所述第一液晶透镜单元与所述第二液晶透镜单元相贴合连接，且所述液晶透镜结构平行于所述图像传感器的成像平面的竖直中心面与所述图像传感器的成像平面之间的距离为f，所述第一子透镜和所述第二子透镜的焦距均为f。