波前分析儀——四波橫向剪切幹涉技術介紹 phasics SID4係列

更新時間：2024-01-18 點擊次數：1421

背景介紹

光束在生產(chan) 和傳(chuan) 播過程中，光學材料不均勻性、光學元件的加工與(yu) 裝配誤差、光學係統相差、大氣擾動等因素都會(hui) 噪聲波前畸變，從(cong) 而降低光束質量。對波前質量的檢測是光學測量領域的研究熱點。

隨著科學技術的發展，天文、醫療等多個(ge) 領域對波前檢測技術的要求越來越高，保證高測量精度的同時，還需要實現瞬態波前檢測。屹持光電推出的基於(yu) 四波橫向剪切技術的波前分析儀(yi) （波前傳(chuan) 感器）測量精度高，可實時檢測分析波前數據。正真意義(yi) 上滿足了廣大科研用戶對高精度波前分析儀(yi) 的需求。

波前測試技術

常用的波前檢測方法主要有點衍射法、夏克-哈特曼和剪切幹涉法。如下圖1所示。

1，點衍射法

點衍射法檢測波前的關(guan) 鍵器件點陣列板，待測的匯聚波前經點衍射版上的針孔衍射，產(chan) 生近似理想的參考球麵波，從(cong) 點衍射板中直接透射的為(wei) 攜帶待測波前信息的測試光波，兩(liang) 者發生幹涉，待測波前的相位分布可以從(cong) 幹涉圖中解調出來。點衍射幹涉法檢測波前的精度較高，結構較為(wei) 簡單，單由於(yu) 針孔尺寸很小，調整過程中，匯聚光波與(yu) 針孔的對準較為(wei) 困難。

2，夏克-哈特曼波前測量

夏克-哈特曼波前檢測的基本過程為(wei) 入射光波經過微透鏡陣列在其焦麵處匯聚，通過檢測匯聚光斑的質心偏移，得到待測波前的梯度信息，進而重構待測波前。側(ce) 方法檢測精度較高，但受微透鏡尺寸與(yu) 數量的限製，采樣點數相對較少，空間分辨率不高。

3，剪切幹涉波前測量

剪切幹涉波前測量是將待測波前和其自身的一個(ge) 微小平移進行幹涉的測量技術。由於(yu) 剪切幹涉測量具有不需要參考波前、采用共光路係統、可抵抗外界擾動影響、對照明光源的相幹性和幹涉裝置平台穩定性要求低等特點，既能保證較高的波前檢測精度，又能獲得較高的空間分辨率，該方法在許多實際波前檢測中顯示出其優(you) 勢。

圖1，波前檢測方法

四波橫向剪切幹涉原理介紹

當待測波前經過波前分析儀(yi) （波前傳(chuan) 感器）時，光波通過特製光柵後得到一個(ge) 與(yu) 其自身有一定橫向位移的複製光束，此複製光波與(yu) 待測光波發生幹涉，形成橫向剪切幹涉，兩(liang) 者重合部位出現幹涉條紋（圖2）。被測波前可能為(wei) 平麵波或者匯聚波，對於(yu) 平麵橫向剪切幹涉，為(wei) 被測波前在其自身平麵內(nei) 發生微小位移發生微小位移產(chan) 生一個(ge) 複製光波；而對於(yu) 匯聚橫向剪切幹涉，複製光波由匯聚波繞其曲率中心轉動產(chan) 生。幹涉條紋中包含有原始波前的差分信息，通過特定的分析和定量計算梳理（反傅裏葉變換）可以再現原始波前（圖3，4）。