[发明专利]一种用于太阳自适应光学系统的波前传感器

摘要

本发明提供一种用于太阳自适应光学系统的波前传感器，包括准直器(1)、窄带滤光器(2)、取样反射镜(3)、中继系统(4)、扩束器(5)、衰减器(6)、移相器(7)、采集器件(8)和数据处理模块(9)，其利用了太阳辐射强度均匀性和半波损失移相原理，克服传统太阳自适应光学系统中相关哈特曼-夏克波前探测技术存在的探测空间分辨率低、低对比度扩展目标波前探测精度低、以及波前探测计算量大、效率较低等不足。本发明光学结构简单，计算量小，波前探测及处理速度快，探测效率高，且对太阳表面活动区目标对比度要求不高，可以用于中等、甚至差视宁度条件下，对低对比度扩展目标的波前测量，能够有效提高太阳自适应光学系统的校正带宽，并扩大其工作时段，提高校正效果。

主权项

1.一种用于太阳自适应光学系统的波前传感器，其特征在于，包括：准直器(1)、窄带滤光器(2)、取样反射镜(3)、中继系统(4)、扩束器(5)、衰减器(6)、移相器(7)、采集器件(8)、数据处理模块(9)；首先在太阳望远镜像面后端增加一个准直器(1)，将太阳望远镜入射光束准直为合适口径的平行光束，并通过窄带滤光器(2)将入射全波段太阳光谱限制在某较窄光谱范围内；取样反射镜(3)被放置于位于出瞳位置的平行光束中，并将其中一部分光束反射进入扩束器(5)中，使得反射的部分小口径平行光被扩束至取样前相同口径；被取样后的平行光束经过中继系统(4)，并被衰减器(6)降低整体光强；经过扩束器的光束和经过中继系统后的光束具有相同口径和近似功率密度，并同时进入由分光镜组成的移相器(7)中，形成相移量分别为0和π的两幅干涉图，通过采集器件(8)得到相应的干涉图样强度分布信息；最后利用干涉数据处理模块(9)对采集器件(8)采集到的干涉图像进行数据处理后，可以得到对应的太阳望远镜系统中待测畸变波前信息；所述的数据处理过程如下：设入射光束经过窄带滤光器后的光束口径为D，光束强度分布为I，经过取样反射镜(3)从主光束中取出部分光束口径设为d，该取样光束经过扩束器(5)后，扩束光束口径为D’，则扩束后的光束强度分布I₁表示为：I₁＝I×(d/D’)²                (1)取样后的光束，经过中继系统(4)后其口径大小也为D’，设衰减器(6)的衰减系数为η,则取样后光束的强度分布I₂表示为：I₂＝I×(D/D’)²×η                    (2)设待测畸变波前为则经过由分光镜组成的半波移相器(7)后形成两幅相移量分别为0和π的干涉图，干涉图强度分布I_A(x,y)和I_B(x,y)如下式所示：由公式(3)得到干涉图强度分布I_A(x,y)和I_B(x,y)与待测畸变波前之间的定量关系，表示为公式(4)所示：将公式(1)和公式(2)代入公式(4)后，得到：经过反余弦计算以及余弦相位解缠绕后即可得出待测畸变波前