哈特曼-夏克波前传感器在大口径波面拼接检测中的应用

"基于哈特曼-夏克波前传感器的波面拼接检测方法" 在光学检测领域，对于大口径光学系统或元件的精确评估是一个挑战。传统的检测方法可能受限于设备的物理尺寸，无法直接测量整个大口径波面。针对这一问题，一种创新的波面拼接检测方法被提出，该方法利用小口径的哈特曼-夏克（Hartmann-Shack，简称H-S）波前传感器来检测大口径光学表面。 哈特曼-夏克波前传感器是一种广泛用于光学系统波前检测的设备，它通过一组微小的透镜阵列来分割入射光束，从而获取波前的局部信息。在本文中，研究者将大口径波面划分为若干个小波面，每个小波面可以由H-S传感器独立测量。利用最小二乘法，可以计算出这些子波面相对于一个基准子波面的拼接参数，这有助于消除不同子波面之间的误差和不匹配。 拼接参数的获得使得可以重建全孔径的波面斜率图，这是通过整合所有子波面的信息来实现的。然后，通过模式法（可能是傅里叶变换或其他光学逆问题求解方法）恢复出待测波面的完整形状。这种方法的关键在于全局优化，确保了拼接过程中的精度和一致性。 为了验证这种方法的有效性，研究人员进行了一项实验，使用一个有效口径为37.5毫米的H-S波前传感器对60毫米直径的平面反射镜进行测试。实验结果显示，拼接后的波面残差（RMS值）仅为0.04波长，表明拼接算法的精度达到了λ/40，这是一个非常高的精度水平，证明了全局优化拼接检测方案在大口径光学表面检测中的适用性。 总结来说，基于哈特曼-夏克波前传感器的波面拼接检测技术为大口径光学系统的波前检测提供了一种新的、高效的解决方案。通过精确的子波面拼接和全局优化，这种方法可以有效地处理大口径光学元件的检测问题，且具有高精度和可实施性，对于未来光学工程和精密光学仪器的发展具有重要意义。