[发明专利]一种采用空间分辨率可调的哈特曼波前传感器实现的波前复原方法

权利要求书

1.一种采用空间分辨率可调的哈特曼波前传感器实现的波前复原方法，其特征在于，所述空间分辨率可调的哈特曼波前传感器，包括：

工控机(6)；

与工控机(6)相连的焦距变换装置(1)和光电探测装置(5)，所述焦距变换装置(1)的光轴方向平行于被测光束的法线方向；

设置在焦距变换装置(1)和光电探测装置(5)之间的波前分割装置(4)，所述光电探测装置(5)的接收面位于波前分割装置(4)的焦平面处；

所述焦距变换装置(1)收集被检测光束，通过波前分割装置(4)聚焦于光电探测装置(5)接收面上，同时在光电探测装置(5)接收面上形成阵列光斑信息，通过工控机(6)记录阵列光斑信息并计算出波前复原信息；

所述焦距变换装置(1)包括：与工控机(6)相连的共轭补偿装置(7)、安装在共轭补偿装置(7)上的第一焦距自由变换装置(2)和第二焦距自由变换装置(3)；第二焦距自由变换装置(3)置于第一焦距自由变换装置(2)后方；所述共轭补偿装置(7)带动第一焦距自由变换装置(2)与第二焦距自由变换装置(3)沿光轴方向移动；

包括以下步骤：

(1)被测光束通过第一焦距自由变换装置(2)形成汇聚光束汇聚于第一焦距自由变换装置(2)的焦点处，在经焦点继续向前传输时形成发散光束，传输至第二焦距自由变换装置(3)处，经第二焦距自由变换装置(3)准直后进入波前分割装置(4)分割成多个子孔径，在光电探测装置(5)的接收面处形成阵列光斑；

(2)通过工控机(6)驱动共轭补偿装置(7)调整焦距变换装置(1)与波前分割装置(4)之间的间隔；

(3)光电探测装置(5)将接收面处的阵列光斑数据传输至工控机(6)中，通过工控机(6)记录并存储阵列光斑数据；工控机(6)根据公式(1)、焦距f₁与焦距f₂的需求及阵列光斑数据，利用灰度加权方法计算出相应的面型，同时根据公式(2)计算光斑的质心，根据质心偏移信息及公式(3)计算出波前斜率信息，采用基于模式法的复原方法复原波前信息，并控制第一焦距自由变换装置(2)和第二焦距自由变换装置(3)产生相应的面型，实现第一焦距自由变换装置(2)与第二焦距自由变换装置(3)的焦距变换；

其中，I_ij表示光电探测装置(5)接收面上第(i，j)个像素的光强，x_ij、y_ij分别表示第(i，j)个像素的坐标，x_c、y_c分别表示参考光束在该子孔径形成光斑的质心位置；

其中，L_k(x,y)表示第k项Legendre多项式，l表示在波前复原时所采用的Legendre多项式的项数；f表示焦距变换装置(1)的焦距；a_k表示第k项Legendre多项式的系数；g_x(i)表示X方向的斜率，g_y(i)表示Y方向的斜率，s表示子孔径的数量，Δx表示表示X方向质心偏移量，Δy表示Y方向质心偏移量，表示微积分。

2.根据权利要求1所述的一种采用空间分辨率可调的哈特曼波前传感器实现的波前复原方法，其特征在于，所述第一焦距自由变换装置(2)的焦距f₁与第二焦距自由变换装置(3)的焦距f₂满足：

(1)第一焦距自由变换装置(2)与第二焦距自由变换装置(3)之间的光学间隔L＝f₁+f₂；

(2)焦距变换装置(1)所需倍率β＝f₂/f₁；

(3)f₁＝L/(1+β)，f₂＝βL/(1+β)。

3.根据权利要求1所述的一种采用空间分辨率可调的哈特曼波前传感器实现的波前复原方法，其特征在于，所述第一焦距自由变换装置(2)和第二焦距自由变换装置(3)组成倍率变换光学系统，该倍率变换光学系统的结构形式为开普勒式望远结构或伽利略式望远结构。