[发明专利]一种基于联合探测和相位拟合的波前检测仪

说明书

本发明提供了一种基于联合探测和相位拟合的波前检测仪，由哈特曼波前传感器、相位差波前传感器、波前复原控制器和波前拟合器组成；波前复原控制器通过波前拟合器将哈特曼波前传感器和相位差波前传感器结合起来；首先波前复原控制器通过哈特曼波前传感器的检测结果控制波前拟合器大动态范围的迭代拟合被测波前，得到一个小量的拟合残差；然后波前复原控制器利用相位差波前传感器精确检测拟合残差并控制波前拟合器精确拟合被测波前；最后波前复原控制器对波前拟合器的补偿面型进行取反处理，从而得到被测波前；本发明的优点是在实现大动态范围波前检测的同时满足高精度检测的需求，实用性较佳。

技术领域

本发明涉及光学波前检测的技术领域，具体涉及一种基于联合探测和相位拟合的波前检测仪。

背景技术

随着光学成像系统分辨率提高，传统几何像差、光学传递函数和点扩散函数等已经无法满足高分辨率光学成像系统像差描述的需求，波像差成为评价高精度光学系统成像质量更严格的评价手段。同时，高精度波前检测对于光学系统超精密装调、光束质量诊断以及大口径光学加工等领域有重要应用价值。

随着波前检测技术的发展，各种波前检测仪应运而生。从检测原理上可以分成两类：一类是根据几何光学原理，测定波前几何象差或面形误差，包含有哈特曼一夏克(Hartmann-Shack)波前检测仪；另一类是基于干涉检测原理，检测波前不同部分的干涉性以获取波前信息，包含有相位差波前检测仪。

尽管上述哈特曼波前检测仪的检测范围可以根据系统的需求进行设计，但是哈特曼波前传感器的检测误差会随着波前检测范围的增大而增大；而相位差波前检测仪虽然可省去标准的参考光学表面，结构简单稳定，具有较高的检测灵敏度和精度，但是，其对检测环境较为敏感，受限于动态检测范围。

可见，不管是哈特曼波前检测仪还是相位差波前检测仪均无法满足用户对被测波面误差进行大动态范围检测和高精度检测的双重需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有波前检测设备不能无法同时满足用户对被测波面误差进行大动态范围检测和高精度检测的双重需求，提供一种基于联合探测和相位拟合的波前检测仪，实现大动态范围内高精度检测波前。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于联合探测和相位拟合的波前检测仪，该波前检测仪包括哈特曼波前传感器、相位差波前传感器、波前复原控制器和波前拟合器；通过第一光路将哈特曼波前传感器、波前复原控制器和波前拟合器依次连接，形成第一检测链路；通过第二光路将相位差波前传感器、波前复原控制器和波前拟合器依次连接，形成第二检测链路；该波前检测仪分为三步工作：

第一步：利用哈特曼波前传感器具备大动态范围检测波前的特性，对被测波前进行波前检测，波前复原控制器根据哈特曼波前传感器对被测波前检测的结果控制波前拟合器进行空间迭代拟合处理，以使得波前拟合器处理得到的第一拟合残差等于第一稳定值的第一稳定拟合面；

第二步：利用相位差波前传感器具有高精度检测小波前误差的特性，对被测波前和第一稳定拟合面叠加后的第一拟合残差进行波前检测；波前复原控制器根据相位差波前传感器对第一拟合残差检测的结果控制波前拟合器进行空间迭代拟合处理，以使得波前拟合器处理得到的第二拟合残差等于第二稳定值的第二稳定拟合面；

第三步：波前复原控制器对第二稳定拟合面进行取反处理，从而实现大动态范围内高精度检测被测波前。

本发明与现有技术相比有如下优点：