衍射式棱錐波前傳感器的技術研究.pdf

1、自適應光學系統(tǒng)實時測量并補償大氣湍流造成的畸變，有效提高光束在大氣中的傳播質(zhì)量和光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量，從根本上改善傳統(tǒng)光學技術對外界干擾無能為力的狀況。波前傳感器實現(xiàn)對波前畸變信號的實時探測并給校正器提供校正信號。波前傳感器要同時具有高速、高精度和弱光探測能力。常用的夏克—哈特曼波前傳感器(HSWFS)在弱光探測能力和空間采樣率方面受到限制，四棱錐波前傳感器(Pyramid wavefront sensor, PWFS)在上述兩方面明顯優(yōu)

2、于夏克—哈特曼波前傳感器。目前大部分四棱錐波前傳感器采用折射方式，國際上公認的四棱錐鏡的加工標準為面形誤差的均方根值小于波長的二十分之一，平臺寬度小于艾里斑直徑的十分之一。國內(nèi)傳統(tǒng)的光學拋光法和光刻電鑄壓膜法(LIGA)均難以制作出滿足上述精度的四棱錐。棱錐的頂點不夠尖和椎頂?shù)钠脚_會降低測量精度。
　　本文基于折射式棱錐波前傳感器，結合二元光學原理和微細光學加工技術，設計一種衍射式棱錐波前傳感器，對衍射式棱錐波前傳感器的波前探測原

3、理進行理論推導，并進行相應的數(shù)值仿真和實驗探究。計算結果和實驗結果均證明衍射式棱錐器件可以對波前像差進行有效探測，可用于小型，微型自適應光學系統(tǒng)的構建。
　　首先，基于折射式棱錐波前傳感器，利用微細加工光學技術和二元光學基本原理，提出一種衍射型棱錐波前傳感器(DPWFS)的設計方案。解決現(xiàn)有的折射式棱錐波前傳感器在光學加工中的問題，為實現(xiàn)體積緊湊，易于加工和測量精度較高的四棱錐波前傳感器提供一種可行的途徑。
　　然后，針對衍

4、射式棱錐波前傳感器的波前測量原理進行詳細的理論推導，并進行相應的數(shù)值仿真，仿真結果表明，衍射式棱錐波前傳感器與常用的折射式棱錐波前傳感器的波前探測能力接近，可以應用到實際的波前測量中。
　　其次，針對衍射式棱錐波前傳感器的波前復原算法進行了深入分析并基于模式法得出衍射式棱錐波前傳感器的復原結果，復原結果證實了復原算法的正確性。
　　最后，加工得到衍射式棱錐波前傳感器實物，搭建一套基于液晶空間光調(diào)制器(LC-SLM)的衍射式棱