1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），江苏 南京 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
四棱锥波前传感器具有能量利用率高和空间采样率高的优点，已成功应用于天文自适应光学、镜面检测及显微成像等领域。提出一种新的无调制四棱锥波前传感器，根据四棱锥波前传感器的光场传播模型，利用相位恢复算法迭代优化出待测波前。入射光经四棱锥锥尖分光后会聚所得的子光瞳像为相位恢复算法提供了丰富的信息，使其收敛速度加快。数值模拟结果表明，基于相位恢复的四棱锥波前传感器具有精度高、收敛速度快、抗噪性好等特点，并且无需调制便能获得较大的动态范围。
传感器 波前传感 四棱锥波前传感器 相位恢复 自适应光学
1 中国科学院上海天文台 光学天文技术研究室, 上海 200030
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室, 上海201800
单层校正自适应光学系统只能在较小视场范围内对大气湍流进行有效校正,多层共轭自适应光学技术可以突破这种限制。介绍了层向多层共轭自适应光学系统基本结构及工作原理, 研究了层向多层共轭自适应光学系统的模拟, 内容包括: 如何产生动态大气湍流波前数据、基于四棱锥波前传感器的波前复原算法、基于模式法的变形镜闭环校正控制过程等。对单层和两层的层向共轭自适应光学系统进行了模拟仿真, 仿真结果表明: 层向多层共轭自适应光学系统采用了更多的导星来校正两层大气湍流, 比单层校正自适应光学系统具有更大的校正视场和更好的校正效果。
大气光学 多层共轭自适应光学系统 层向共轭 四棱锥波前传感器 导星 atmospheric optics multi-conjugate adaptive optics system layer oriented conjugate pyramid wavefront sensor guide star 红外与激光工程
2016, 45(9): 0918005
1 中国科学院上海天文台光学天文技术研究室, 上海 200030
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
四棱锥波前传感器具有空间采样率高和光能利用率高等优点。要准确地从光瞳像中提取待测波前的斜率信息，需要事先对光瞳像的尺寸和位置进行标定。分析了光瞳像尺寸标定误差和位置标定误差对自适应光学系统闭环校正效果的影响。提出了一种对无调制四棱锥波前传感器光瞳像进行标定的方法，并在考虑系统像差和探测噪声的条件下对该方法进行了多次仿真实验验证。分析结果表明，即使系统存在像差（均方根小于1.7λ），该方法仍可以对光瞳像的尺寸和位置进行准确标定。该方法可应用于实际自适应光学系统。
大气光学 自适应光学 四棱锥波前传感器 光瞳像 标定
太原理工大学物理与光电工程学院, 太原 030024
基于折射式棱锥波前传感器, 结合二元光学原理, 设计一种衍射式棱锥波前传感器。对衍射式棱锥的波前探测原理进行了理论推导, 计算了单项 Zernike像差通过两种波前传感器后四个子光瞳像的光强分布, 对两种器件对不同像差的平均斜率测量精度和光能利用率做了定量计算和比较。计算结果证明衍射式棱锥器件可以对波前像差进行有效探测, 构建微型人眼波前像差测量系统。
棱锥波前传感器 二元光学 波前测量 自适应光学 pyramid wavefront sensor binary optics wavefront measuring adaptive optics
中国科学院光电技术研究所 微细加工光学技术国家重点实验室,四川 成都 610209
提出了基于微细加工的移动掩模光刻(MML)法制作四棱锥反射镜的方法。通过移动掩模光刻,在光刻胶上得到棱锥结构,然后将其线性传递到硅基底上,进行金属化处理以提高反射率。棱锥结构的底面尺寸为1 mm×1 mm,四个反射面与底面成3.7°的倾角。尖端和棱边的尺寸被控制在6 μm左右,呈现出非常好的刀口状,镜面粗糙度的均方根误差(RMS)为77 nm,均满足红外波段的波前传感系统的要求。
光学器件 四棱锥反射镜 反射式棱锥波前传感器 移动掩模光刻
