一种基于单元光敏探测器阵列的哈特曼波前传感器

摘要

一种基于单元光敏探测器阵列的哈特曼波前传感器，由相位型空间光调制器、微透镜阵列、单模光纤阵列和单元光敏探测器阵列组成，相位型空间光调制器同时对哈特曼波前传感器每个子孔径内子光波进行前两阶二元相位调制，微透镜阵列位于相位调制器之后，将调制后的子光波分别耦合进入置于其焦平面的单模光纤阵列中实现选模滤波，选模滤波后的光强被单元光敏探测器阵列接收，通过处理光强数据求解每个子孔径内的波前斜率信息，最终用哈特曼波前传感器波前模式复原算法重构整个入射光波波前。本发明减少了探测单元数量，避免光斑离散采样导致波前测量精度下降问题，使得波前探测精度不受探测单元数的减少的影响，可以应用于高速、高精度波前探测领域。

主权项

一种基于单元光敏探测器阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于：由相位型空间光调制器、微透镜阵列、单模光纤阵列和单元光敏探测器阵列组成；相位型空间光调制器位于微透镜阵列之前，在自身调制工作区域内划分与微透镜阵列，即哈特曼波前传感器子孔径一一对应的相位调制子区域，同时对每个子孔径内子光波进行前两阶二元相位调制，调制后的光波被微透镜阵列分别聚焦，进入端面位于微透镜阵列焦面的单模光纤阵列中，单模光纤阵列同时对各个子光波进行二元像差模式选模滤波，只通过子光波波前相位中的二元像差模式基模成分，单元光敏探测器阵列置于单模光纤阵列另一端，与每一根单模光纤一一对应，分别探测从每根单模光纤出射的光强大小，每个单元光敏探测器需从对应的单模光纤测量三个光强数据，即无调制光强第一阶二元相位调制后光强和第二阶二元相位调制后光强符号中i表示第i个有效子孔径所对应的数据；处理三个光强数据即得到对应子孔径内子波前斜率信息，${G_x}^{\left(i\right)}=-k_x·{\tan }^{-1}\left(\frac{\sqrt{I_1^{\left(i\right)}/I_0^{\left(i\right)}}-\cos \beta }{\sin \beta }\right),{G_y}^{\left(i\right)}=-k_y·{\tan }^{-1}\left(\frac{\sqrt{I_2^{\left(i\right)}/I_0^{\left(i\right)}}-\cos }{\sin \beta }\right),$式中G_x⁽ⁱ⁾、G_y⁽ⁱ⁾表示第i个有效子孔径内子波前的x方向斜率和y方向斜率，k_x、k_y是与子孔径排布有关的比例系数，取值等于全口径长、宽与子孔径长、宽之比，调制幅度为“‑β”；进而用哈特曼波前传感器模式法波前复原矩阵，重构整个孔径的待测波前。