波前分析儀——四波橫向剪切干涉技術介紹 phasics SID4系列

更新時間：2024-01-18 點擊次數：2118

背景介紹

光束在生產和傳播過程中，光學材料不均勻性、光學元件的加工與裝配誤差、光學系統相差、大氣擾動等因素都會噪聲波前畸變，從而降低光束質量。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。屹持光電推出的基于四波橫向剪切技術的波前分析儀（波前傳感器）測量精度高，可實時檢測分析波前數據。正真意義上滿足了廣大科研用戶對高精度波前分析儀的需求。

波前測試技術

常用的波前檢測方法主要有點衍射法、夏克-哈特曼和剪切干涉法。如下圖1所示。

1，點衍射法

點衍射法檢測波前的關鍵器件點陣列板，待測的匯聚波前經點衍射版上的針孔衍射，產生近似理想的參考球面波，從點衍射板中直接透射的為攜帶待測波前信息的測試光波，兩者發生干涉，待測波前的相位分布可以從干涉圖中解調出來。點衍射干涉法檢測波前的精度較高，結構較為簡單，單由于針孔尺寸很小，調整過程中，匯聚光波與針孔的對準較為困難。

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入射光波經過微透鏡陣列在其焦面處匯聚，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。側方法檢測精度較高，但受微透鏡尺寸與數量的限制，采樣點數相對較少，空間分辨率不高。

3，剪切干涉波前測量

剪切干涉波前測量是將待測波前和其自身的一個微小平移進行干涉的測量技術。由于剪切干涉測量具有不需要參考波前、采用共光路系統、可抵抗外界擾動影響、對照明光源的相干性和干涉裝置平臺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勢。

圖1，波前檢測方法

四波橫向剪切干涉原理介紹

當待測波前經過波前分析儀（波前傳感器）時，光波通過特制光柵后得到一個與其自身有一定橫向位移的復制光束，此復制光波與待測光波發生干涉，形成橫向剪切干涉，兩者重合部位出現干涉條紋（圖2）。被測波前可能為平面波或者匯聚波，對于平面橫向剪切干涉，為被測波前在其自身平面內發生微小位移發生微小位移產生一個復制光波；而對于匯聚橫向剪切干涉，復制光波由匯聚波繞其曲率中心轉動產生。干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（反傅里葉變換）可以再現原始波前（圖3，4）。