[发明专利]一种高分辨波前检测装置及波前复原方法

说明书

本发明公开了一种高分辨波前检测装置及复原方法，包括缩束器、分光镜以及数据处理系统；所述分光镜沿所述缩束器出射光方向设置；所述分光镜分出的子光束方向设有波前传感器，且波前传感器的输入端沿子光束出射方向设置；所述波前传感器输出端与所述数据处理系统输入端连接。本发明的有益效果为其结构简单、运算速度快、抗振能力强、对测量光束线宽、相干性和偏振态无特殊要求、无需参考光、可实时记录波前变化过程、同时适用于连续光和脉冲光测量；突破了现有单台哈特曼波前传感器空间分辨率限制，实现了更高的空间分辨率测量，并且在提高空间分辨率的同时，保持动态范围不降低。

技术领域

本发明涉及光学波前测量技术领域，尤其涉及一种高分辨波前检测装置及复原方法。

背景技术

光束波前作为激光光束重要指标，光束波前检测对激光在实际工程、医疗、光学检测等领域的应用具有重大的价值，国内外越来越多的厂商及科研机构对波前传感器做了许多至关重要的研究。

目前实际波前传感器主要有以下几种：哈特曼波前传感器，点衍射干涉仪，横向剪切干涉仪，纵向剪切干涉仪，曲率传感器，四棱锥波前传感器，模式传感器等，这几种波前传感器各有优缺点，被应用于各种应用场合。

其中哈特曼波前传感器具有结构简单、运算速度快、抗振能力强、对测量光束线宽、相干性和偏振态无特殊要求、无需参考光、可实时记录波前变化过程、同时适用于连续光和脉冲光测量等优点，已成为目前最流行、应用最广泛的波前传感技术，广泛应用于自适应光学、激光光束检测、光学检测、医疗等领域。

典型的哈特曼波前传感器可以参见中国专利申请公开说明书(申请号98112210.8，公开号CN1245904)公开的一种光学波前传感器，其实现方式主要采用波前分割取样阵列元件如微透镜阵列，将波前分隔成许多子孔径波前，并将入射的光分别汇聚到面阵光电探测器靶面上，在靶面上则形成一系列光斑阵列，提取各子光斑质心位置并处理可获得波前相位测量数据。各子光斑质心位置的提取精度和其所占像素个数信息有关，所占像素个数越多，质心位置提取精度越高，反之越低。

受限于探测器像素个数，子孔径数量也就有限，而子孔径尺寸代表的波前测量空间分辨率也就有限，因此其波前测量精度难以企及干涉仪、剪切干涉仪的水准，限制了其在高精度波前探测领域的应用。对传统单个哈特曼测量方式，若通过减小子孔径尺寸增加子孔径单元数以提高空间分辨率，则在空间分辨率提高的同时，牺牲了动态范围。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高分辨波前检测装置及复原方法，通过设置多个哈特曼波前传感器，优化波前分割采样阵列，充分利用各传感器探测数据，摆脱了单个哈特曼波前传感器微透镜阵列数量限制对测量空间分辨率的限制，最终使波前测量分辨率得以提升，并且在提高空间分辨率的同时，保持动态范围不降低。

本发明采用的技术方案如下：

一种高分辨波前检测装置，包括缩束器、分光镜以及数据处理系统；所述分光镜沿所述缩束器出射光方向设置；所述分光镜沿分束的子光束方向均设有波前传感器，且波前传感器的输入端沿子光束出射方向设置；所述波前传感器输出端与所述数据处理系统输入端连接。

传统的波前传感器的检测是只有单个的波前传感器进行检测，但是单个的哈特曼波前传感器微透镜阵列的数量限制对测量空间的分辨率带来很大的限制，使得波前测量分辨率难以提升；本发明提供了一种高分辨哈特曼波前检测装置及波前复原方法，通过设置多个哈特曼波前传感器，增加了多个微透镜阵列数量，优化波前分割采样阵列，提高空间分辨率的同时，保持着动态范围不降低。

更进一步的，所述分光镜至少设置一个。

设置多个分光镜，分出不同的子光束，沿子光束方向就可以设置熟练数量多个的哈特曼波前传感器，

更进一步的，所述哈特曼波前传感器包括微透镜阵列与面阵相机。