[发明专利]基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器

权利要求书

1.一种基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，包括光学匹配系统(1)、CCD1探测器(5)和CCD2探测器(8)，第一傅立叶透镜(4)和第二傅立叶透镜(7)；其特征在于还包括在光学匹配系统(1)之后添加一个分光镜(2)，在分光镜(2)的透射面、第一傅立叶透镜(4)前面或者后面，且紧贴着第一傅立叶透镜(4)添加第一衍射光栅阵列(3)，在分光镜(2)的反射面、第二傅立叶透镜(7)前面或者后面，且紧贴着第二傅立叶透镜(7)添加第二衍射光栅阵列(6)；所述衍射光栅阵列与傅立叶透镜耦合实现波前孔径分割；所述分光镜(2)将待测激光分为两束，一束经过第一衍射光栅阵列(3)和第一傅立叶透镜(4)后形成聚焦光斑阵列，聚焦光斑阵列被位于第一傅立叶透镜(4)焦平面处的CCD1探测器(5)采集；另一束经过第二衍射光栅阵列(6)和第二傅立叶透镜(7)后形成聚焦光斑阵列，聚焦光斑阵列被位于第二傅立叶透镜(7)焦平面处的CCD2探测器(8)采集；CCD1探测器(5)和CCD2探测器(8)分别获取待测激光波前正交方向上的斜率信息后，由正交方向上的斜率信息便可重构待测激光波前分布情况。

2.根据权利要求1所述的基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于所述第一衍射光栅阵列(3)和第二衍射光栅阵列(6)是由变空间频率的子光栅紧密排列组成，它们分别与第一傅立叶透镜(4)和第二傅立叶透镜(7)紧密耦合实现波前孔径分割；通过选取子光栅的衍射级数可控制各子波前孔径聚焦光斑在两个CCD探测器光敏靶面的动态范围。

3.根据权利要求1或2所述的基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于所述第一衍射光栅阵列(3)上的变空间频率子光栅的光栅空间频率关于其任意一个对角线方向轴对称分布，且对角线方向上的子光栅的光栅空间频率按照1，2，3...N，或者N，N-1，N-2...1的规律递变。

4.根据权利要求1或2所述的基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于所述第二衍射光栅阵列(6)与第一衍射光栅阵列(3)上的变空间频率子光栅的光栅空间频率分布完全相同，但与第一衍射光栅阵列(3)放置位置相互垂直。

5.根据权利要求1或2或4所述的基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于所述第一衍射光栅阵列(3)和第二衍射光栅阵列(6)的变空间频率的子光栅结构采用振幅型衍射光栅，或采用相位型衍射光栅。

6.根据权利要求5所述的基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于所述的第一衍射光栅阵列(3)和第二衍射光栅阵列(6)的变空间频率的子光栅结构采用二维锯齿形微棱镜的相位型衍射光栅，或采用液晶空间光调制器。

7.根据权利要求1所述的基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于所述的分光镜(2)是平板分光镜，或者是分光棱镜。

8.根据权利要求1所述的基于衍射光栅阵列的哈特曼波前传感器，其特征在于所述哈特曼波前传感器中添加的第一衍射光栅阵列(3)和第二衍射光栅阵列(6)的子光栅孔径数确定哈特曼波前传感器的测量精度。