[发明专利]大口径大动态范围准直系统波前质量检测装置

摘要

本发明公开了一种大口径大动态范围准直系统波前质量检测装置，能够同时具有大动态范围和高探测精度。光源发出的光经过待测准直系统形成待测准直波前，待测准直波前先后通过掩模板和扩束系统后投射到夏克哈特曼传感器的微透镜阵列；光电探测器将其探测到的光斑数据送入计算单元；掩模板中的一块矩形区域被划分为与微透镜数量相同的小正方形，每个小正方形的边长为d/β，d为微透镜的尺寸，β为扩束系统的扩束比；行号和列号均为单数的小正方形为方孔；控制器控制掩模板的移动，对于每一特定位置的掩模板，都有特定的部分待测波前经由扩束系统到达微透镜阵列，通过控制器控制掩模板的移动可以实现全部待测波前的探测。

主权项

一种大口径大动态范围准直系统波前质量检测装置，其特征在于，包括：光源、待测准直系统、开有方孔的掩模板、扩束比β＜1的扩束系统、微透镜阵列、光电探测器、控制器和计算单元；微透镜阵列和光电探测器构成夏克哈特曼传感器；光源发出的光经过待测准直系统形成待测准直波前，待测准直波前先后通过掩模板的方孔和扩束系统后投射到夏克哈特曼传感器的微透镜阵列；光电探测器将其探测到的光斑数据送入计算单元；所述微透镜阵列包括M×N个微透镜，且每个微透镜的尺寸为d×d；将待测准直波前的传播方向设置为z轴，建立三维坐标系xyz，微透镜的行和列分别平行x轴和y轴；所述掩模板中的一块矩形区域被划分为M×N个小正方形，每个小正方形的边长为d/β，在行号和列号均为单数的小正方形处开方孔，方孔边长为d/β；掩模板矩形区域四周的区域为非透光区域，且宽度至少为d/β；将掩模板放置在待测准直系统和扩束系统之间，小正方形的行和列分别平行x轴和y轴；所述控制器，用于控制掩模板沿x、y轴移动；针对一个待测准直系统检测时，掩模板初始位置为掩模板轴心与微透镜阵列轴心重合，然后根据移动策略移动掩模板三次，每移动一次微透镜阵列上有部分微透镜对待测准直波前分割采样并聚焦到光电探测器上；所述移动策略为：依次沿x轴一方向移动d/β、沿y轴移动d/β、沿x轴另一方向移动d/β；或者所述移动策略为：依次沿y轴一方向移动d/β、沿x轴移动d/β、沿y轴另一方向移动d/β；所述计算单元，用于①在掩模板处于初始位置时以及每移动一次掩模板，均执行一次从光电探测器获取光斑数据的操作；针对在每个掩模板位置上获取的光斑数据，计算当前透光方孔对应的各微透镜的波前斜率；在计算过程中认为每个微透镜对应的探测区域扩大为2d×2d，在2d×2d的探测区域内查找光斑，计算光斑质心与探测区域中心的距离，继而计算获得波前斜率；②将根据不同位置掩模板获得的波前斜率组合得到全部波前斜率；③采用波前重构算法处理波前斜率，重构出待测准直波前，继而得到待测准直系统波前质量信息。