[发明专利]一种波前信息的检测方法、装置以及系统

说明书

本发明公开了一种波前信息的检测方法，待测光波依次经过主透镜、微透镜阵列并在感光探测器上成像，其中，微透镜阵列位于主透镜的焦平面上，感光探测器位于微透镜阵列的焦平面上；检测方法包括：采集待测光波在感光探测器上成像的焦面光强分布；利用四维光场理论和焦面光强分布，获得待测光波在离焦平面的离焦光强分布；对离焦光强分布进行运算分析，获得待测光波的波前信息。本申请中基于四维光场理论获得离焦平面光强分布，能够确定特定离焦距离对应的更准确的离焦光强分布，进而基于该离焦光强分布获得更准确的波前信息。本申请还提供了一种波前信息的检测装置以及系统，具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及光波波前检测领域，特别是涉及一种波前信息的检测方法、装置以及系统。

背景技术

天文望远镜(Astronomical Telescope)是观测天体的重要工具，随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。而随着人类对宇宙不断的深入探究，天文望远镜的口径也在逐渐增大，以有效提高对临近目标的分辨能力，同时还以平方规律提升望远镜的集光能力，可有效提升暗弱目标成像信噪比、拓展极限探测能力，最终实现对更加深远的宇宙的探索。大口径大视场望远镜在近二十年来发展获得了飞速发展，为了获得更高的巡天效率与集光能力，其口径与视场都在不断扩大。

对于天文望远镜的探测星体的精准度和天文望远镜中的透镜面形存在至关重要的联系，因此在使用天文望远镜之前，必须准确测得天文望远镜所使用的透镜面形。

目前获得大口径的透镜面形的方式一般是通过向透镜表面入射特定光波，根据该特定光波经过透镜镜面出射前后波前的变化，获得透镜的面形信息。相应地，检测特定光波经过透镜镜面出射后的波前信息，直接关系到透镜面形检测的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种波前信息的检测方法、装置以及系统，提高了光波波前相位检测的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种波前信息的检测方法，待测光波依次经过主透镜、微透镜阵列并在感光探测器上成像，其中，所述微透镜阵列位于所述主透镜的焦平面上，所述感光探测器位于所述微透镜阵列的焦平面上；所述检测方法包括：

采集所述待测光波在所述感光探测器上成像的焦面光强分布；

利用四维光场理论和所述焦面光强分布，获得所述待测光波在离焦平面的离焦光强分布；

对所述离焦光强分布进行运算分析，获得所述待测光波的波前信息。

可选地，利用四维光场理论和所述焦面光强分布，获得所述待测光波在离焦平面的离焦光强分布，包括：

根据离焦光强分布公式：获得所述离焦平面上随各个成像位置点(x,y)的变化的离焦光强分布I(x,y)，其中，I₀为焦面光强分布，(u,v)为所述微透镜阵列的焦平面上的成像位置点坐标，α为第一间距和第二间距的比值，所述第一间距为所述主透镜所在平面和所述微透镜阵列所在平面之间的间距，所述第二间距为所述主透镜所在平面和所述微透镜阵列的焦平面之间的间距。

可选地，利用四维光场理论和所述焦面光强分布，获得所述待测光波在离焦平面的离焦光强分布，包括：

对所述焦面光强分布进行数学再聚焦，获得所述待测光波对应的焦前光强分布和焦后光强分布；

相应地，对所述离焦光强分布进行运算分析，获得所述待测光波的波前信息，包括：

根据波前相位公式：结合所述焦前光强分布和所述焦后光强分布，获得所述波前相位信息，其中，ρ为空间向量坐标，m和n为空间频率，Δz为所述离焦平面和所述焦平面在光轴方向上的距离，I₁为所述焦前光强分布，I₂为所述焦后光强分布，FFT为傅里叶变换，IFFT为逆傅里叶变换。