自由曲面镜片的发展和普及,对现有的屈光度测量方法提出了挑战,也要求新的测量方法具有更高的精度以及更好的可靠性。因此,介绍了传统哈特曼检测法测量眼镜片屈光度的测量原理并提出了一种改进方法,对球面单焦点镜片和散光镜片进行仿真测量的屈光度误差均在1%以内。对改进方法与传统方法测量所得到的渐进多焦点自由曲面镜片屈光度分布图的分析结果表明,改进哈特曼检测法相比于传统哈特曼检测法具有测量范围大,精度高的特点,能够准确反映眼镜片的屈光度分布特征。

提出使用128×128元液晶微透镜阵列取代传统固定焦距的微透镜阵列，实现了一种可电控自适应调节的夏克哈特曼波前传感器。该传感器克服了传统波前传感器无法兼顾测量范围与测量精度的缺点，可工作在大测量范围/短焦距与高测量精度/长焦距两种模式下，并可自由切换。通过实验测量，该波前传感器调至短焦距工作模式时其焦距调谐范围为86~400 μm，调至长焦距工作模式时其调制传递函数在0.46以上。并通过对焦点落于CCD有效区域外的极端情况进行实验验证，表明该波前传感器具有一定电控自适应调节能力，在自适应光学系统中具有较大的应用潜力。

从基于哈特曼法自动测量球差所需解决的CCD图像传感和数字图像处理技术出发，提出将哈特曼光阑图像用于存储器中的目标识别与测量时，图像映像区搜索算法和哈特曼光阑图像中测量光斑距离的中心重叠算法，解决了在一维图像存储器中准确寻找二维图像目标，随后进行相关目标计算的技术。其中利用所有光斑的质心求解哈特曼光阑图像的中心，再由光斑质心关于光阑图像中心的对称性确定光斑质心距离的中心重叠算法可减少计算次数，大大降低了算法的时间复杂度和计算复杂度。

随着激光技术的发展及其应用领域的不断拓展,激光束参量测量工作变得尤为重要。采取常规的测量方法时,随着光束尺寸的增加,系统的价格和技术难度都会增长,工程实现具有很大的难度和风险。提出了一种新的技术思路,采用大口径透镜阵列对大口径激光束进行采样,实现激光束波前测量。对测量方法的原理、测量系统的构成进行了论述。对大尺寸透镜阵列波前采样可行性进行分析,并对各分系统的技术参量匹配关系以及标校方法进行了初步的探讨和研究。实验中采用大透镜阵列对激光束波前进行采样测量,获得波前畸变信息,并与激光干涉仪测量结果进行对比,实验结果表明该方法在技术上是可行的。

The "Shenguang-II" Facility laser uses an 8-beam double-pass architecture capable of delivering several KJ of infrared or ultraviolet energy in a temporal pulse format of an approximately 1ns quasi-square. Ideally the output wavefront of each beam from the main spatial filter should be a plane wave. But a real output wavefront of the laser light beam with a 200 mm section diameter in our facility is always a complex superimposed one. On its cross section, it has a distribution of curvature radius, which is called "local curvature radius" here. But the quality level of the output wavefront is mainly marked by its "global curvature radius", which is an assessing result based on the local ones. To meet the requirements of enhancing the conversion efficiency of the KDP crystal, each beam of wavefront out of the main spatial filter should resemble a plane wave as possibly as it can. Because only in this way can we achieve an optimal match between the injection direction of the laser beam and the functioning angle of the KDP crystal. In other words, the global curvature radius of each beam wavefront should be as large as possible. We have assessed the global curvature radiuses of eight beams, wavefronts by measuring their local curvature radii using Hartmann method. Finally, we have acquired better frequency conversion efficiencies by correcting each output wavefront to a better level according to the measurement results.