共光路四波横向剪切干涉系统：瞬态波前检测新方法

"瞬态波前检测是光学领域中一项重要的技术，主要应用于高精度的光学系统性能评估和故障诊断。本文介绍了一种基于四波横向剪切干涉原理的新型检测系统，该系统特别适用于捕捉和分析瞬态光学波前的三维分布情况。四波横向剪切干涉法是一种精密的波前探测技术，它通过特定的光学元件如棋盘光栅和光阑，将入射的待测波前分割成四个相位不同的波前，这些波前在空间上相互错开，然后两两干涉形成高频率的干涉图案。这种干涉图能够提供关于波前相位信息的丰富细节。 文章首先详细阐述了系统的构建原理，利用光强传输方程和傅里叶光学理论来建立理论模型。在这一过程中，傅里叶变换算法扮演了关键角色，它能够解析出干涉图像背后的原始波前信息。同时，作者提出了一种创新的剪切量标定方法，通过分析线性载频的影响因素和光栅的衍射效率，为棋盘光栅的设计提供了具体参数指导。这种方法确保了系统对波前信息的准确获取和分析。 实验部分，研究人员成功地搭建了一个瞬态波前检测装置，并进行了实际测量。通过与标准的SID4波前探测器对比，检测到的波面的峰值到谷值(PV)、均方根(RMS)以及Zernike拟合系数等关键指标表现出高度一致性，验证了该系统在瞬态波前检测中的有效性和精确性。 关键词涵盖的领域包括测量技术、四波横向剪切干涉法、瞬态波前检测、棋盘光栅的应用以及剪切量的标定。四波横向剪切干涉法作为一种非接触、高灵敏度的检测手段，对于研究和改善光学系统性能，尤其是在高动态和复杂环境下的光学系统，具有显著的实用价值。而棋盘光栅作为核心组件，其独特设计能够有效地实现波前的分解和重组，从而提高了检测的精度和效率。 该研究为瞬态波前的实时监测提供了一种新的解决方案，对于推动光学检测技术的发展，特别是在激光科学、遥感、天文观测和精密光学仪器等领域，具有深远的理论意义和实践应用前景。"