波前傳感器的工作原理

波前傳感器是一種用于測(cè)量波前畸變的儀器，測(cè)量光學(xué)波前及其內(nèi)任何像差的設(shè)備。波前是一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中，波中采樣的所有點(diǎn)在給定時(shí)刻具有相同的相位。波前傳感器通過一個(gè)微透鏡陣列將一個(gè)完整的波前分為若干個(gè)微小區(qū)域，把每一個(gè)獨(dú)立的微透鏡看作是一個(gè)微元并計(jì)算每一微元內(nèi)波面的平均斜率。最終匯總組合所有計(jì)算結(jié)果既得到完整的波前信息。

常見分類：

夏克-哈特曼波前傳感器（Shack-Hartmann Wavefront Sensor, SHWS）

夏克-哈特曼波前傳感器是一種常見的波前傳感器，它通過一個(gè)微透鏡陣列將入射的波前分成多個(gè)小區(qū)域。每個(gè)微透鏡可以視作一個(gè)微元，計(jì)算每個(gè)微透鏡內(nèi)部波面的平均斜率。通過這些斜率信息，可以重構(gòu)出整個(gè)波前的形狀。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是物理原理清晰、光能利用率高、探測(cè)速度快和性能穩(wěn)定。

四波剪切干涉波前傳感器

四波剪切干涉波前傳感器采用二維位相光柵取代微透鏡陣列，利用一階干涉信號(hào)的傅里葉變換復(fù)原波前位相。這種傳感器具有高空間分辨率、高動(dòng)態(tài)范圍、無(wú)色散、對(duì)近場(chǎng)強(qiáng)度分布不敏感等優(yōu)點(diǎn)，適用于寬帶光源和空間啁啾光源的測(cè)量。

模態(tài)全息波前傳感器（Holographic Wavefront Sensor, HWFS）

模態(tài)全息波前傳感器是一種高速波前傳感器，它基于相位偏置方法工作。通過施加相對(duì)應(yīng)的相位偏置并測(cè)量光強(qiáng)分布的變化，可以獲得波前信息。這種傳感器特別適合于需要快速調(diào)整的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，如天文成像領(lǐng)域。

波前傳感器的應(yīng)用非常廣泛，包括天文學(xué)、激光通信、眼科成像、精密制造等領(lǐng)域。通過精確測(cè)量和校正波前，可以顯著提高光學(xué)系統(tǒng)的性能和成像質(zhì)量。

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