[发明专利]一种波前测量方法

说明书

本发明涉及一种波前测量方法，属于波前测量技术领域，对于存在波前畸变的待测激光束，采用哈特曼传感器进行波前测量，得到初次波前畸变，将待测激光束进行扩束，采用哈特曼传感器测量扩束后待测激光束的波前畸变，得到二次波前畸变，对初次波前畸变、二次波前畸变求差，得到待测激光束的波前畸变，本发明通过哈特曼传感器测量两组不同口径的光束相应得到两组不同空间分布特性的波前畸变，通过控制器对波前畸变进行处理，从而在不标定哈特曼传感器自身像差的条件下得到高精度的波前测量结果，可被应用于高精度波前探测相关领域。

技术领域

本发明属于波前测量技术领域，具体地说涉及一种波前测量方法。

背景技术

在自适应光学、光学检测、光电探测等应用领域，均需要测量光束的波前。尤其在自适应光学系统中，波前探测是自适应控制的一个重要前提，需要对波前畸变进行快速测量，用于实时波前控制矫正。目前已经有许多种测量方法得到了实际应用，比如剪切干涉波前传感技术、哈特曼波前传感技术、曲率波前传感技术和相位反演法等。这些方法各自有其优缺点，被用于各种应用场合，其中，哈特曼波前传感技术能同时测量两个方向的波前斜率，光能利用率较高；结构简单，可探测连续光或脉冲光，已经成为目前最流行、应用最广泛的波前传感技术。但是，由于哈特曼传感器子孔径的加工缺陷和装配应力等因素导致哈特曼传感器不可避免的产生了测量误差，因此，使用哈特曼传感器对波前畸变测量前首先需要对其自身像差进行标定，否则波前畸变测量的高精度就难以保证。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种能够在不进行哈特曼传感器自身像差标定的前提下进行的波前测量方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种波前测量方法，包括以下步骤：

S1：对于存在波前畸变的待测激光束，采用哈特曼传感器进行波前测量，得到初次波前畸变；

S2：将步骤S1中的待测激光束进行扩束，采用哈特曼传感器测量扩束后待测激光束的波前畸变，得到二次波前畸变；

S3：对初次波前畸变、二次波前畸变求差，得到待测激光束的波前畸变。

进一步，所述步骤S1中，待测激光束经过液体透镜准直后入射到哈特曼传感器进行波前测量，哈特曼传感器的子孔径阵列对待测激光束进行分割得到子孔径阵列对应的焦斑阵列，计算得到初次波前畸变。

进一步，待测激光束的波前畸变为φ₀(x,y)，采用基函数之和形式表示待测激光束的波前畸变，即其中，x和y分别表示二维空间两个方向，A_i(x,y)表示在所述二维空间内正交的基函数，如圆域内的泽尼克函数，方域内的勒让德函数等，a_i表示各阶基函数的系数。

进一步，所述初次波前畸变为φ₁(x,y)，则其中，B(x,y)表示哈特曼传感器自身的波前误差。

进一步，所述步骤S2中，调节液体透镜焦距，对待测激光束进行扩束，使用哈特曼传感器对扩束后的光束进行波前测量得到二次波前畸变。

进一步，所述二次波前畸变为φ₂(x,y)，则其中，b_i表示各阶基函数的系数，且二次波前畸变与初次波前畸变对应相同的哈特曼传感器测量区域。

进一步，所述步骤S3中，对初次波前畸变、二次波前畸变求差，则通过基函数系数变换矩阵得到待测激光束波前畸变对应的基函数系数，即进而得到待测激光束的波前畸变，其中，W_n×n表示基函数的系数变换矩阵，即二次波前畸变与初次波前畸变基函数系数的线性变换关系式。

进一步，所述液体透镜、哈特曼传感器分别与控制器连接。

本发明的有益效果是：