CN108692819A - 一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统，该控制中心与一波长调谐控制器通信连接，该波长调谐控制器与一波长谐调激光器通信连接，波长谐调激光器前方设置有一扩束镜，扩束镜前方对应处设置有第一准直物镜，扩束镜与第一准直物镜相适配，扩束镜与第一准直物镜之间能形成一待测工位，第一准直物镜前方对应处设置有哈特曼波前传感器，哈特曼波前传感器与控制中心通信连接。需测量不同波长的平面参考波前光斑阵列，再测量对应波长下待测透射式光学系统波前光斑阵列，从而得到透射式光学系统在不同波长下的波前，进而利用公式描述透射波前Zernike系数与波长函数关系，间接反映波前随波长变化规律，实现任意波长波前检测。

Description

一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统。

背景技术

波前像差是光学系统主要的性能评价指标，特别是对于小像差系统，波前像差比几何像差能更好地反映系统质量，波前检测结果通常用一组Zernike多项式线性组合表示。透射式光学系统波前需要在特定波长下检测。哈特曼波前传感器可用于透射式光学系统波前检测，典型的哈特曼波前传感器波前测试系统多采用激光光源，因此只能准确检测特定波长的波前。而光学系统种类繁多，除少数几种波长的光学系统外，大部分光学系统在其工作波段范围内的波前没有对应的检测仪器，这样无法满足现代高精度波前检测的需求，也极大的限制了哈特曼波前传感器在透射波前检测的应用。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统，能间接反映波前随波长变化的规律，实现任意波长波前的检测。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统，其包括控制中心，其中，该控制中心与一波长调谐控制器通信连接，该波长调谐控制器与一波长谐调激光器通信连接，波长谐调激光器前方设置有一扩束镜，扩束镜前方对应处设置有第一准直物镜，扩束镜与第一准直物镜相适配，扩束镜与第一准直物镜之间能形成一待测工位，第一准直物镜前方对应处设置有哈特曼波前传感器，哈特曼波前传感器与控制中心通信连接，波长谐调激光器、扩束镜、第一准直物镜与哈特曼波前传感器位于同一光路上。

所述的波前检测系统，其中，上述待测工位设置有第二准直物镜，第二准直物镜位于扩束镜前方，扩束镜与第二准直物镜相适配，第二准直物镜后方设置有待测透射式光学装置，波长谐调激光器、扩束镜、第二准直物镜、待测透射式光学装置、第一准直物镜与哈特曼波前传感器位于同一光路上。

所述的波前检测系统，其中，上述控制中心为计算机。

本发明提供了一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统，由微透镜阵列和探测器组成，首先需测量不同波长的平面参考波前光斑阵列，再测量对应波长下待测透射式光学系统波前光斑阵列，通过计算机软件算法处理探测器图像，查找光斑，确定质心位置，测出透射波前每个子波前所成像斑质心坐标与平面参考波前质心坐标之差，计算子孔径范围内子波前平均斜率，从而重构波前，得到不同波长下透射式光学系统波前Zernike系数，可多波长输出，能够测量在不同波长下透射式光学系统的波前，通过测量透射式光学系统在不同波长下的波前，可以对一定波段范围内透射式光学系统任意波长波前的检测。

附图说明

图1为本发明中测量平面参考波前光斑阵列装置结构示意图的示意图；

图2为本发明中测量透射式光学系统波前光斑阵列装置结构示意图；

其中，1-控制中心，2-波长调谐控制器，3-波长谐调激光器，4-扩束镜，5-第一准直物镜，6-哈特曼波前传感器，7-第二准直物镜，8-待测透射式光学装置。

具体实施方式

本发明提供了一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统，如图1所示的，其包括控制中心1，其中，该控制中心1与一波长调谐控制器2通信连接，该波长调谐控制器2与一波长谐调激光器3，波长谐调激光器3前方设置有一扩束镜4，扩束镜4前方对应处设置有第一准直物镜5，扩束镜4与第一准直物镜5相适配，扩束镜4与第一准直物镜5之间能形成一待测工位，第一准直物镜5前方对应处设置有哈特曼波前传感器6，哈特曼波前传感器6与控制中心1通信连接，波长谐调激光器3、扩束镜4、第一准直物镜5与哈特曼波前传感器6 位于同一光路上。

为了获取透射式光学系统波前光斑阵列，在本发明的另一较佳实施例中，如图2所示的，上述待测工位设置有第二准直物镜7，第二准直物镜7位于扩束镜4前方，扩束镜4与第二准直物镜7相适配，第二准直物镜7后方设置有待测透射式光学装置8，波长谐调激光器3、扩束镜4、第二准直物镜7、待测透射式光学装置8、第一准直物镜5与哈特曼波前传感器6 位于同一光路上。

本发明还提供了上述波前检测系统的波前检测方法，其包括以下步骤：

步骤一、测量不同波长条件下平面参考波前光斑阵列并保存；

步骤二、测量不同波长条件下透射式光学系统波前光斑阵列并保存；

步骤三、将步骤一与步骤二的阵列进行对比，得到不同波长下待测透射式光学装置的波前数据，将波长调谐哈特曼传感器测得的最少3个波长的波前Zernike系数代入式(1)，得到透射波前Zernike系数和波长的函数关系，由此可计算出该透射系统任意波长波前Zernike 系数，从而实现对一定波段范围内透射式光学任意波长波前的检测；

其中，Z_i为Zernike多项式系数，A_i，B_i，C_i为对应项的公式系数。

更进一步的，上述步骤一具体的包括：

控制中心1控制波长调谐控制器2使波长调谐激光器3出射不同波长的激光，不同波长的激光经扩束镜4和第一准直物镜5出射平行光，并进入哈特曼波前传感器6，控制中心1 将哈特曼波前传感器6得到的平面参考波前光斑阵列保存。

而且上述步骤二具体的包括：

将第二准直物镜7和待测透射式光学装置8加入光路中，控制中心1控制波长调谐控制器2使波长调谐激光器3出射不同波长的激光，不同波长的激光经扩束镜4和第二准直物镜 7出射平行光，射入待测透射式光学装置8进行聚焦，然后移动第一准直物镜5，使第一准直物镜5的前焦点位置与待测透射式光学装置8焦点位置重合，此时第一准直物镜5输出平行光进入哈特曼波前传感器6，控制中心1将哈特曼波前传感器6得到的透射式光学系统波前光斑阵列保存。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (3)

1.一种波长调谐哈特曼传感器的波前检测系统，其包括控制中心，其特征在于，该控制中心与一波长调谐控制器通信连接，该波长调谐控制器与一波长谐调激光器通信连接，波长谐调激光器前方设置有一扩束镜，扩束镜前方对应处设置有第一准直物镜，扩束镜与第一准直物镜相适配，扩束镜与第一准直物镜之间能形成一待测工位，第一准直物镜前方对应处设置有哈特曼波前传感器，哈特曼波前传感器与控制中心通信连接，波长谐调激光器、扩束镜、第一准直物镜与哈特曼波前传感器位于同一光路上。

2.根据权利要求1所述的波前检测系统，其特征在于，上述待测工位设置有第二准直物镜，第二准直物镜位于扩束镜前方，扩束镜与第二准直物镜相适配，第二准直物镜后方设置有待测透射式光学装置，波长谐调激光器、扩束镜、第二准直物镜、待测透射式光学装置、第一准直物镜与哈特曼波前传感器位于同一光路上。

3.根据权利要求1所述的波前检测系统，其特征在于，上述控制中心为计算机。