1 苏州科技大学 物理科学与技术学院 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室，江苏 苏州 215009
2 北京联合大学 数理部，北京 100101
相位是描述光波状态的重要参数，但却无法直接观察。本文基于哈特曼探测器的波前快速探测功能，研究了光波相位三维显示的方法，并研制出相位三维显示系统。首先，利用Zemax软件对系统的光源、准直透镜等光学参数进行优化设计；然后，基于模式法波前重构理论，根据探测的Zernike多项式离焦量和像散项系数，实现了对3个不同类型镜片的相位三维显示，并给出相应屈光度的测量方法；最后，实验验证了光波相位的三维显示和屈光度测量的有效性，-2.00 D的近视镜测量值为-2.07 D，1.00 D的远视镜测量值为0.91 D，0.50 D的散光镜测量值为0.56 D。实验结果表明，此系统能够较准确地测量屈光矫正镜的屈光度，并实现相位的三维显示。本文设计的基于哈特曼探测器的相位三维显示方法具有更好的环境适应能力，便于研究者直观观测光的相位分布。
哈特曼探测器 光波相位 三维显示 屈光不正 Hartmann detector light wave phase three-dimensional display ametropia
1 西安应用光学研究所，陕西西安 710065
2 北京理工大学光电学院，北京 100081
夏克-哈特曼波前传感器是目前自适应光学系统中应用最为广泛的实时波前探测器。本文针对具有高分辨、高帧速、大规模子孔径数的夏克 -哈特曼传感器，根据其波前处理计算量和实时性的要求，提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA，field-programmable gate array)的实时波前处理机结构及波前斜率计算方法。该方法利用核心处理模块重复利用的方式完成子孔径内光斑质心的计算，并通过 USB3.0将处理后的质心数据实时传输给 PC机。处理机以一片 XILINX公司 Kintex7-XC7K325T的 FPGA作为处理芯片进行了设计，结果表明：该算法可对 560帧/s的 1020×1020图像(580 MB/s数据量)，56×56子孔径哈特曼传感器，进行低延时实时光斑质心计算，提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制速度。
夏克-哈特曼探测器 实时波前处理机 Shack-Hartmann sensor，real-time wavefront detecto FPGA
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100039
设计了基于高精度直线驱动器和曲柄滑块机构的高精度二维角度调节机构，以实现2 m口径望远镜中哈特曼探测器与自适应光学系统间的高精度对准与自动化调节。依据光学设计分析得出调节机构分别需满足±1°的调节范围和6"的调节精度。根据哈特曼探测器的外形结构和调节机构的整体布局，选择了调节机构中的主要参数，对整体调节机构进行了初始设计并分析了它的精度和动态特性。利用自准直仪设计了调节机构的检测系统，对设计的调节机构的调节范围、精度和动态性能进行了实际测量。结果表明: 哈特曼探测器调节机构在俯仰和扭摆方向上的角度调节量均约为±1.2°，调节精度分别为0.43″和2.1″，均满足设计要求，为哈特曼探测器的高精度探测奠定了基础。
哈特曼探测器 调节机构 曲柄滑块机构 直线驱动器 自准直仪 Shack-Hartmann sensor adjustable mechanism slider-crank mechanism line actuator autocollimator 光学 精密工程
2015, 23(10): 2852
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所, 北京 100013
在介绍哈特曼波前分析仪工作原理的基础上，分析了哈特曼探测器微孔阵列面与CCD 面间距LH 参数校准的必要性，提出并讨论了用已知斜率的平面波校准LH 参数，并将平面波斜率值精确溯源至点光源位移量的校准方法。依据此校准方法，实际校准了一台哈特曼波前分析仪，给出了LH 参数的校准值。用校准过的哈特曼波前分析仪测量了三种不同曲率半径的球面波前，与软件构造的相同曲率半径的理想球面波前作比较，波前测量精度达λ/35 ，波前像差PV 值达λ/7 。该实验结果表明，哈特曼波前分析仪校准结果是准确的，校准方法是有效可行的。
测量 校准方法 波前测量 自适应光学 波前传感器 哈特曼探测器 哈特曼波前分析仪校准
分析了变形反射镜面形影响函数的意义,鉴于自适应光学系统中波前探测大都以测量波前斜率为基础的特点,提出应研究斜率影响函数,并在此基础上构成波前复原矩阵。还介绍了用数字干涉仪测量变形镜影响函数的方法和结果,并对测量结果进行了分析,得到了影响函数的各种参数,例如:交连值,高斯指数,特征宽度等。并将干涉法测量斜率影响函数的结果与实际的哈特曼探测器的测试结果进行了比较。
变形镜 影响函数 哈特曼探测器
