專(zhuān)利名稱(chēng)：基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)信息測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種獲取入射光束波前信息的裝置，尤其涉及一種基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器。
背景技術(shù)：
剪切干涉儀和哈特曼波前傳感器是目前應(yīng)用最為廣泛的兩種波前傳感器，這兩種波前傳感器所測(cè)量的均是波前的斜率分布，要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行波前重構(gòu)等一系列比較復(fù)雜的處理之后才能產(chǎn)生相應(yīng)的波前矯正器的控制信號(hào)，由于大氣湍流的變化速度很快，要求自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)具有快速的波前探測(cè)及反饋矯正能力，而復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理過(guò)程不利于自適應(yīng)系統(tǒng)控制帶寬的提升。曲率傳感器波前傳感器技術(shù)通過(guò)比較焦面前后兩個(gè)對(duì)稱(chēng)平面上的光強(qiáng)分布差異來(lái)獲取所需要的信號(hào)。根據(jù)衍射理論，前后兩個(gè)焦面上光強(qiáng)分布的歸一化差值與波前曲率變化量成正比，因此只需要解具有一定邊界條件的泊松方程可重構(gòu)出波前。當(dāng)曲率傳感器與薄膜式變形鏡一起使用時(shí)，將曲率波前傳感器探測(cè)的信號(hào)經(jīng)適當(dāng)放大后直接加到這類(lèi)變形鏡上，無(wú)需做任何復(fù)雜的計(jì)算，薄膜式變形鏡可自動(dòng)地向滿足泊松方程的表面形狀會(huì)聚，因此十分適合構(gòu)建快速閉環(huán)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。但如何同時(shí)或者快速地獲取光波在兩個(gè)離焦面上的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像，并能保持光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且盡量不進(jìn)入附加像差，是曲率波前傳感器技術(shù)在實(shí)際使用時(shí)面臨的難題。目前曲率波前傳感器技術(shù)應(yīng)用于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中的典型結(jié)構(gòu)方案是在聚焦透鏡之前放置一個(gè)薄膜式變形鏡，具體結(jié)構(gòu)特征可以參見(jiàn)“自適應(yīng)光學(xué)曲率波前傳感器的衍射理論及其方案分析”[鄧羅根，陳新等.[J].光學(xué)技術(shù)，2003，29 (4)]，用變形鏡產(chǎn)生特定的離焦面形，使光束在透鏡之后的聚焦位置發(fā)生改變。當(dāng)變形鏡不產(chǎn)生任何變形時(shí)，光電探測(cè)器陣列位于光束焦點(diǎn)之后的后焦面，當(dāng)變形鏡產(chǎn)生特定的離焦面形后，光束的焦點(diǎn)位置會(huì)發(fā)生后移，使光電探測(cè)器陣列所處的位置變成了與之前對(duì)稱(chēng)的前焦面，變形鏡不斷地產(chǎn)生和去除面形，就可以達(dá)到持續(xù)偽同步地獲取焦前和焦后對(duì)稱(chēng)位置的圖像目的，但是該方法采用的變形鏡的性能，會(huì)給測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性、波前測(cè)量的速度和精度帶來(lái)較大的影響。另一種比較典型曲率波前傳感器結(jié)構(gòu)是用光柵與透鏡組合，達(dá)到在透鏡之后用同時(shí)測(cè)量前后離焦面上光強(qiáng)分布的目的，具體結(jié)構(gòu)特征參見(jiàn)“光柵型波前曲率傳感器原理和應(yīng)用”[姜宗福，習(xí)鋒杰等.[J].中國(guó)激光，2010，37(1)]。但光柵會(huì)造成光能利用率的嚴(yán)重降低和對(duì)工作波長(zhǎng)的敏感。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，光能利用率高，能夠以極快的速度準(zhǔn)確地獲取前后焦面圖像的基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器，對(duì)于曲率波前傳感器技術(shù)的推廣應(yīng)用和快速閉環(huán)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建均具有重要的意義。為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器，由透鏡、數(shù)字微鏡器件、第一光電探測(cè)器陣列以及第二光電探測(cè)器陣列組成，其中，在透鏡及其焦面位置之間放置數(shù)字微鏡器件，利用數(shù)字微鏡器件將經(jīng)過(guò)透鏡的待測(cè)光波分別向兩個(gè)方向反射聚焦，得到第一方向和第二方向上的兩束反射聚焦光波；第一光電探測(cè)器陣列位于數(shù)字微鏡器件的第一方向上的第一束反射聚焦光波上，第一光電探測(cè)器陣列位于第一束反射聚焦光波上的第一位置點(diǎn)，且第一位置點(diǎn)與數(shù)字微鏡器件的距離加上數(shù)字微鏡器件與透鏡的距離之和比透鏡的焦距f小I距離值；第二光電探測(cè)器陣列位于數(shù)字微鏡器件的第二方向上的第二束反射聚焦光波上，第二光電探測(cè)器陣列位于第二束反射聚焦光波上的第二位置點(diǎn)，第二位置點(diǎn)與數(shù)字微鏡器件的距離加上數(shù)字微鏡器件與透鏡的距離之和比透鏡的焦距f大I距離值；第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器分別探測(cè)兩束反射聚焦光波不同位置點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像，獲得焦平面前后對(duì)稱(chēng)離焦面上的兩幅有差異的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像；根據(jù)菲涅爾衍射理論和幾何光學(xué)近似，得到兩離焦面上的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)歸一化的光強(qiáng)分布差與入射波前曲率以及光瞳邊緣處波前的法向斜率之間的關(guān)系并利用泊松方程獲取待側(cè)光波的波前相位。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)將數(shù)字微鏡器件置于透鏡之后，利用其極快且精準(zhǔn)的空間光調(diào)制能力，使光波在經(jīng)過(guò)透鏡之后被數(shù)字微鏡器件分別往兩個(gè)方向反射聚焦，采用兩個(gè)光電探測(cè)器陣列在透鏡焦平面前后兩個(gè)對(duì)稱(chēng)離焦面上探測(cè)反射光波聚焦形成的光強(qiáng)分布圖像，進(jìn)而獲得波前信
肩、OI、本發(fā)明在很好地解決了曲率傳感器技術(shù)應(yīng)用中獲取兩幅離焦面圖像的問(wèn)題的同時(shí)，避免現(xiàn)有技術(shù)方案容易引入像差、器件工藝復(fù)雜、光能利用率降低、探測(cè)頻率下降等問(wèn)題，保證了系統(tǒng)的可靠性和測(cè)量的精度；2、本發(fā)明采用的數(shù)字微鏡器件采用數(shù)字尋址控制方式，不僅調(diào)制速度極快，且控制光束的偏轉(zhuǎn)十分精確，有利于提高測(cè)量精度和裝置的集成化；3、本發(fā)明不采用分光元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅盡可能地避免引入附加像差，且保證了兩路光具有全部的入射光能，光能利用率高，有利于降低系統(tǒng)像差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提升獲取圖像的信噪比，從而提高探測(cè)的可靠性和精度，此外，數(shù)字微鏡器件優(yōu)異的調(diào)制性能保證了其時(shí)間損失在實(shí)際中可以忽略，因而十分適用于構(gòu)建經(jīng)濟(jì)、快速的閉環(huán)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例一利用數(shù)字微鏡器件實(shí)現(xiàn)將光束分別向主光路兩側(cè)聚焦成像的曲率波前傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例二利用數(shù)字微鏡器件將光束分別向主光路和側(cè)光路聚焦成像的曲率波前傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明的原理曲率波前傳感器技術(shù)要求光電探測(cè)器陣列獲取透鏡焦平面前后的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)離焦面上的光強(qiáng)分布圖像，但是在設(shè)計(jì)實(shí)際的實(shí)現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)時(shí)，要做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光能利用率高，前后焦面圖像探測(cè)的同步或者偽同步探測(cè)，并保證系統(tǒng)的可靠性，探測(cè)速度和精度不受大的影響是十分困難的。數(shù)字微鏡器件(Digital Micromirror Devices,DMD)是一種應(yīng)用非常廣泛的空間光調(diào)制器。作為目前最精密的光學(xué)器件之一，數(shù)字微鏡器件主要由許多微型反射鏡構(gòu)成，其中每一塊微鏡均可以被獨(dú)立地控制偏轉(zhuǎn)正負(fù)特定的角度，或者處于初始的無(wú)偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此數(shù)字微鏡器件可以作為光強(qiáng)型空間光調(diào)制器或者光束偏轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)裝置使用。數(shù)字微鏡器件還具有極快的調(diào)制速度，一般可以達(dá)到幾萬(wàn)赫茲，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)在矯正湍流時(shí)要求的帶寬，同時(shí)也遠(yuǎn)高于常見(jiàn)的光電探測(cè)器陣列的響應(yīng)頻率。本發(fā)明將數(shù)字微鏡器件置于透鏡之后，利用其實(shí)現(xiàn)將光束分別往兩個(gè)方向偏轉(zhuǎn)聚焦的目的。事先將兩個(gè)光電探測(cè)器陣列分別置于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向上的特定位置，就可以探測(cè)位于透鏡焦平面前后的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)離焦面上遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像，進(jìn)而根據(jù)曲率波前傳感器技術(shù)的原理獲取波前信息。雖然實(shí)際上數(shù)字微鏡器件控制光束向兩個(gè)方向偏折是異步進(jìn)行的，在兩個(gè)偏轉(zhuǎn)方向上的圖像獲取也是異步的，但是得益于數(shù)字微鏡器件的高速調(diào)制能力，對(duì)稱(chēng)離焦面上一對(duì)圖像的異步獲取可以快速地完成，幾乎不會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶寬產(chǎn)生影響，因而可以滿足實(shí)際應(yīng)用的要求如圖I示出基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器，由透鏡I、數(shù)字微鏡器件2以及第一光電探測(cè)器陣列3和第二光電探測(cè)器陣列4組成，其中在透鏡I及其焦面位置之間放置數(shù)字微鏡器件2，利用數(shù)字微鏡器件2將經(jīng)過(guò)透鏡I的待測(cè)光波分別向兩個(gè)方向反射聚焦，得到第一方向和第二方向上的兩束反射聚焦光波；第一光電探測(cè)器陣列3位于數(shù)字微鏡器件2的第一方向上的第一束反射聚焦光波上，第一光電探測(cè)器陣列3位于第一束反射聚焦光波上的第一位置點(diǎn)，且第一位置點(diǎn)與數(shù)字微鏡器件2的距離加上數(shù)字微鏡器件2與透鏡I的距離之和比透鏡I的焦距f小I距離值；第二光電探測(cè)器陣列4位于數(shù)字微鏡器件2的第二方向上的第二束反射聚焦光波上，第二光電探測(cè)器陣列4位于第二束反射聚焦光波上的第二位置點(diǎn)，第二位置點(diǎn)與數(shù)字微鏡器件2的距離加上數(shù)字微鏡器件2與透鏡I的距離之和比透鏡I的焦距f大I距離值；第一光電探測(cè)器3和第二光電探測(cè)器4分別探測(cè)兩束反射聚焦光波不同位置點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像I1OO和I2 (r)，獲得焦平面前后對(duì)稱(chēng)離焦面上的兩幅有差異的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像；根據(jù)菲涅爾衍射理論和幾何光學(xué)近似，得到兩離焦面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)歸一化的光強(qiáng)分布差與入射波前曲率以及光瞳邊緣處波前的法向斜率之間的關(guān)系并利用泊松方程獲取待側(cè)光波的波前相位。所述數(shù)字微鏡器件2工作時(shí)調(diào)制頻率為2萬(wàn)至3萬(wàn)多赫茲。本發(fā)明實(shí)施例一中曲率波前傳感器利用數(shù)字微鏡器件2實(shí)現(xiàn)將光束分別向主光路兩側(cè)聚焦成像，主要包括透鏡I、數(shù)字微鏡器件2和兩個(gè)CXD探測(cè)器3、4 ;透鏡I選取焦距為f、口徑為D的長(zhǎng)焦凸透鏡，用于將待測(cè)光波聚焦，透鏡I位于位置點(diǎn)0處；數(shù)字微鏡器件2采用Discovery4000系列.95” 1080型號(hào)DMD，數(shù)字微鏡器件2位于透鏡I及其焦面之間的第一位置點(diǎn)O1處，將待測(cè)光波分別向主光路的兩側(cè)聚焦成像，兩個(gè)方向的焦面位置分別為圖I中的第三位置點(diǎn)O2和第四位置點(diǎn)O3處，即距離O O^O1O2 = O OfO1O3 = f,其中位置點(diǎn)0到第一位置點(diǎn)O1距離為0 O1,第三位置點(diǎn)O1到第四位置點(diǎn)O2距離為O1O2,第三位置點(diǎn)O1到第四位置點(diǎn)O3距離為O1O315DMD由許多塊微型反射鏡組成的陣列構(gòu)成，每一塊微型反射鏡初始狀態(tài)處于偏轉(zhuǎn)0°位置，工作時(shí)可分別向順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)0° (偏轉(zhuǎn)角度大小在器件出廠時(shí)設(shè)定，該型號(hào)為+/-12° )，本發(fā)明中DMD不工作時(shí)微鏡陣列處于初始位置，其作用相當(dāng)于垂直于主光路放置的一平面反射鏡；DMD工作時(shí)可以異步地將光束向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)調(diào)制，且調(diào)制頻率可達(dá)24000赫茲，因此完成一次光波左右偏轉(zhuǎn)調(diào)制不到0. I毫秒，如DMD的微鏡陣列尺寸為d，為了保證足夠的通光面積，數(shù)字微鏡器件2距透鏡I的距離OO1應(yīng)略大于f* (1-d/D)。DMD以極快的速度不斷地進(jìn)行光波偏轉(zhuǎn)調(diào)制，CXD探測(cè)器3和CXD探測(cè)器4分別置于光波的兩個(gè)偏轉(zhuǎn)聚焦方向上，用于探測(cè)光波聚焦圖像。其中CCD探測(cè)器3位于焦面之前的第一位置點(diǎn)I1處，CXD探測(cè)器4位于焦面之后第二位置點(diǎn)I2處，如圖I所示，且第一位置點(diǎn)I1到第四位置點(diǎn)O2的距離為1，第五位置點(diǎn)O3到第二位置點(diǎn)I2的距離也為1，即CXD探測(cè)器3、4分別位于透鏡I焦平面前后兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的離焦面上探測(cè)有差異的兩幅遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像。在DMD完成一次光波偏轉(zhuǎn)調(diào)制后，CXD探測(cè)器3接收到的光強(qiáng)分布圖像為I1 (r)，CXD探測(cè)器4接收到的光強(qiáng)分布圖像為I2 (r)。根據(jù)菲涅爾衍射理論和幾何光學(xué)近似，得到兩離焦面上遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像I1OO和I2 (r)對(duì)應(yīng)點(diǎn)歸一化的光強(qiáng)分布差與入射波前的曲率以及光瞳邊緣處波前的法向斜率之間的關(guān)系可用泊松方程表示
Cl2 (^)— BI1 (—r) C-B 2B 2 . d 、^ i:/、二、= 77—^昨,)--W(^r)Sc]，
CI2 (r) + BI1 (r) C + B C + BSn式中C、B為非零常數(shù)，且B/C = (f+l)/(f-l) ;r為圓域空間上任意一點(diǎn)到光軸的距離，對(duì)應(yīng)的W(r)表示到光軸距離為r處的待測(cè)波前相位表達(dá)式；V2W(Clr) = d2W(cxr)ldx2 +d2W(Clr)ldy2，表示距離光軸Clr處的波前曲率，x、y分別表示空間直角坐標(biāo)系橫縱坐標(biāo)自變量；C。和C1是常量，C0 = f (f-l)/l, C1 = f/1 ；P(r)為光瞳函數(shù)，n是外法線方向矢量jW(r)/&為波前徑向傾斜，S。表示一個(gè)單位脈沖函數(shù)，具體形式可寫(xiě)為A = dP(r)!dn，在孔徑邊緣等于無(wú)窮大，在其他地方等于零，即邊界條件；通過(guò)求解上述泊松方程求出待側(cè)光波的孔徑內(nèi)波前曲率信息和孔徑邊緣波前徑向傾斜信息，也即待測(cè)光波的波前相位分布情況。若是要應(yīng)用于實(shí)際自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像I1G)和I2(r)對(duì)應(yīng)點(diǎn)歸一化的光強(qiáng)分布差信號(hào)可直接適當(dāng)放大施加到薄膜變形反射鏡的驅(qū)動(dòng)器上，用于控制變形反射鏡進(jìn)行波前相位補(bǔ)償。根據(jù)菲涅爾衍射理論和幾何光學(xué)近似是現(xiàn)有提及曲率傳感器的文獻(xiàn)中比較通用的說(shuō)法，本發(fā)明技術(shù)中突出的關(guān)鍵是如何利用這種裝置很好地能獲取兩幅光強(qiáng)分布圖，原理算法不做改變，所以此處就不做進(jìn)一步展開(kāi)。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例二中曲率波前傳感器利用數(shù)字微鏡器件2將光束分別向主光路和側(cè)光路聚焦成像，主要包括透鏡I、數(shù)字微鏡器件2和兩個(gè)CXD探測(cè)器3、4 ;透鏡I選取焦距為f、口徑為D的長(zhǎng)焦凸透鏡，用于將待測(cè)光波聚焦，透鏡I位于位置點(diǎn)0處； 數(shù)字微鏡器件2采用Discovery 4000系列.95” 1080型號(hào)DMD，位于透鏡I及其焦面之間的第三位置點(diǎn)O1處，待測(cè)光波被透鏡I聚焦后被DMD分別向主光路以及主光路一側(cè)聚焦成像。當(dāng)數(shù)字微鏡器件2處于初始光狀態(tài)，即微鏡陣列偏轉(zhuǎn)角度為0°時(shí)，由于其與原光路光軸成45°，光波被反射后向下進(jìn)入置于第一位置點(diǎn)I1處的CXD探測(cè)器3，稱(chēng)這一方向?yàn)橹鞴饴贩较颍摲较蚪姑嫖恢脼閳D2中的第四位置點(diǎn)O2，即0 OJO1O2 = f，其中位置點(diǎn)0到第三位置點(diǎn)O1距離為0 O1，第三位置點(diǎn)O1到第四位置點(diǎn)O2距離為O1O2 ;當(dāng)數(shù)字微鏡器件2微鏡陣列順時(shí)針偏轉(zhuǎn)12°時(shí)，光波反射后的聚焦方向沿順時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)24°，并進(jìn)入置于第二位置點(diǎn)I2處的CXD探測(cè)器4，稱(chēng)這一方向?yàn)閭?cè)光路方向，該方向焦面位置為圖2中的第四位置點(diǎn)O3,即0 OJO1O3 = f,其中位置點(diǎn)0到第三位置點(diǎn)O1距離為0 O1,第三位置點(diǎn)O1到位第四置點(diǎn)O2距離為O1Oy數(shù)字微鏡器件2以極快的速度不斷地進(jìn)行光波的偏轉(zhuǎn)調(diào)制，由于第一位置點(diǎn)I1到第四位置點(diǎn)O2的距離與第五位置點(diǎn)O3到第二位置點(diǎn)I2的距離相等為1，CCD探測(cè)器3、4就能不斷地獲取焦平面前后對(duì)稱(chēng)離焦面上的一對(duì)光強(qiáng)分布圖。在DMD完成一次光波偏轉(zhuǎn)調(diào)制后，CCD探測(cè)器3接收到的光強(qiáng)分布為I1OO, CCD探測(cè)器4接收到的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像為I2 (r)。根據(jù)菲涅爾衍射理論和幾何光學(xué)近似，遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像I1OO和I2 (r)對(duì)應(yīng)點(diǎn)歸一化的光強(qiáng)分布差與入射波前的曲率以及光瞳邊緣處波前的法向斜率之間的關(guān)系可用泊松方程表示，之后的描述與 實(shí)施例一相同則不再贅述。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器，其特征在干由透鏡、數(shù)字微鏡器件以及第一光電探測(cè)器陣列和第二光電探測(cè)器陣列組成，其中 在透鏡及其焦面位置之間放置數(shù)字微鏡器件，利用數(shù)字微鏡器件將經(jīng)過(guò)透鏡的待測(cè)光波分別向兩個(gè)方向反射聚焦，得到第一方向和第二方向上的兩束反射聚焦光波； 第一光電探測(cè)器陣列位于數(shù)字微鏡器件的第一方向上的第一束反射聚焦光波上，第一光電探測(cè)器陣列位于第一束反射聚焦光波上的第一位置點(diǎn)，且第一位置點(diǎn)與數(shù)字微鏡器件的距離加上數(shù)字微鏡器件與透鏡的距離之和比透鏡的焦距f小I距離值； 第二光電探測(cè)器陣列位于數(shù)字微鏡器件的第二方向上的第二束反射聚焦光波上，第二光電探測(cè)器陣列位于第二束反射聚焦光波上的第二位置點(diǎn)，第二位置點(diǎn)與數(shù)字微鏡器件的距離加上數(shù)字微鏡器件與透鏡的距離之和比透鏡的焦距f大I距離值； 第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器分別探測(cè)兩束反射聚焦光波不同位置點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像，獲得焦平面前后對(duì)稱(chēng)離焦面上的兩幅有差異的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像；根據(jù)菲涅爾衍射理論和幾何光學(xué)近似，得到兩離焦面上遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)歸一化的光強(qiáng)分布差與入射波前曲率以及光瞳邊緣處波前的法向斜率之間的關(guān)系并利用泊松方程獲取待側(cè)光波的波前相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器，其特征在于所述數(shù)字微鏡器件工作時(shí)調(diào)制頻率為2萬(wàn)至3萬(wàn)多赫茲。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于數(shù)字微鏡器件的曲率波前傳感器，在透鏡及其焦面位置之間放置數(shù)字微鏡器件，利用數(shù)字微鏡器件將經(jīng)過(guò)透鏡的待測(cè)光波分別向兩個(gè)方向反射聚焦光波；兩個(gè)光電探測(cè)器陣列分別位于數(shù)字微鏡器件的兩個(gè)方向上的兩束反射聚焦光波上并分別探測(cè)兩束反射聚焦光波不同位置點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像，獲得焦平面前后對(duì)稱(chēng)離焦面上的兩幅有差異的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布圖像；根據(jù)菲涅爾衍射理論和幾何光學(xué)近似，得到兩離焦面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)歸一化的光強(qiáng)分布差與入射波前曲率以及光瞳邊緣處波前的法向斜率之間的關(guān)系并利用泊松方程獲取待側(cè)光波的波前相位。
文檔編號(hào)G01J9/00GK102628713SQ20121008820
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者楊平, 王帥, 許冰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所