二维插值多项式重构哈特曼夏克波前传感器的高精度检测方法

"本文主要探讨了使用哈特曼夏克(Hartmann-Shack)波前传感器进行高精度检测的方法，特别是在高分辨率物镜的应用中。文章提出了一种新的重构技术，即采用二维插值多项式替代传统的泽尼克(Zernike)多项式作为重构基底，以提高波前重构的精度和稳定性。通过仿真和实验，作者证明了该方法的有效性，并通过比较不同类型的波前重构，如正弦、余弦、非球面波前以及含有各种像差的波前，显示了二维插值多项式在重构精度上的优势。" 哈特曼夏克波前传感器是一种常用的光学检测工具，用于测量和分析光波前的形状，特别是对于高分辨率物镜的像差评估至关重要。传统上，泽尼克多项式被广泛用于波前重构，但这种方法可能在处理复杂或高精度的测量时遇到限制。文章中提出的二维插值多项式方法为解决这一问题提供了新的思路。 二维插值多项式允许更加灵活地适应波前的复杂形状，通过增加拟合阶数，可以精确匹配更多的局部细节，从而提高重构精度。在文中，作者通过仿真一个高分辨率物镜的波像差，验证了新方法的可行性，重构误差均方根(RMS)值仅为0.0609λ，显示出极高的精度。此外，当以理想球面波作为待测波前时，重构精度随着拟合阶数的增加保持稳定，证明了这种方法的稳健性。 在进一步的实验中，作者比较了Zernike多项式和二维插值多项式在重构多种波前情况下的性能，包括正弦、余弦、非球面以及包含低阶像差（如球差、彗差、象散、场曲和畸变）的波前。实验结果表明，二维插值多项式提供了更高的拟合精度和更好的稳定性。 这项研究不仅对光学检测和成像系统的设计改进有直接贡献，还为其他需要高精度波前重构的领域提供了参考，例如天文观测、生物医学成像和激光技术。通过使用二维插值多项式，研究人员和工程师可以期待更准确的波前分析，进而优化光学系统的性能。