[發明專利]哈特曼波前探測器與入射光束的孔徑對準方法

有效

• 申請號: 201210264033.8
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102829882A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 宣麗;穆全全;曹召良;胡立發;彭增輝;李大禹;劉永剛;夏明亮;姚麗雙;楊程亮;魯興海
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G02B27/30
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

1.哈特曼波前探測器與入射光束的孔徑對準方法，其特征是在哈特曼波前探測器的轉接鏡頭上設計能插入、拔出一個凹透鏡的結構，以在進行哈特曼波前探測器與入射光束孔徑對準時，將凹透鏡插入到轉接鏡頭中的光路上，從而使哈特曼的光電探測器上的光點陣列像切換為微透鏡陣列的實物像，實現可視化地調節微透鏡陣列的位置，使入射光束孔徑與哈特曼波前探測器孔徑對準，然后將凹透鏡移出光路即可。

2.根據權利要求1所述的哈特曼波前探測器與入射光束的孔徑對準方法，其特征是所使用的哈特曼波前探測器光路如下：

哈特曼波前探測器由微透鏡陣列（1）、第一透鏡（2）、第二透鏡（3）、光電探測器（4）依次排列組成，其中微透鏡陣列（1）的焦距、第一透鏡（2）和第二透鏡（3）的焦距分別為f₁、f₂與f₃，第一透鏡（2）到微透鏡陣列（1）的距離為二者的焦距之和f₁+f₂，第一透鏡（2）和第二透鏡（3）組成轉接鏡頭，光電探測器（4）置于第二透鏡（3）的焦點處；微透鏡陣列（1）的焦距f₁、其口徑D₁，光電探測器（4）的口徑D₄是已知的，第一透鏡（2）的焦距f₂根據微透鏡陣列（1）的焦距f₁來確定，范圍在10mm～50mm之間，則轉接鏡頭中兩透鏡的焦距f₂與f₃和D₁與D₄的關系滿足f₂/f₃=D₁/D₄，從而確定第二透鏡（3）的焦距f₃，第一透鏡（2）和第二透鏡（3）之間的距離為f₂+(10mm~15mm)；插入轉接鏡頭光路的凹透鏡（5），其焦距與第一透鏡（2）的距離為其焦距f₂。

3.根據權利要求2所述的哈特曼波前探測器與入射光束的孔徑對準方法，其特征在于：

1)微透鏡陣列（1）為德國SUSS公司制作的矩形排列的圓形平凸透鏡陣列面板，單個微透鏡的直徑為150μm，焦距f₁=4.4mm，整個面板尺寸為10mm×10mm×1.2mm，安裝在一個開有1.5mm圓孔的機械架上，即通光口徑D₁=1.5mm；

2)光電探測器（4）為高靈敏度EMCCD（英國ANDOR公司DV897），像素數128×128，通光窗口為正方形1.92mm×1.92mm，即口徑D₄=1.92mm，通光窗口內包含像素數80×80個，使用2×2binning模式，采樣頻率達到960Hz，探測波段350nm～1000nm，每個微透鏡對應binning后的4×4個像素；

3)第一透鏡（2）、第二透鏡（3）均為雙膠合消色差透鏡，且表面鍍有增透膜，口徑分別為5mm和6mm，焦距分別為f₂=10mm、f₃=12.8mm；

4)凹透鏡（5）也是雙膠合消色差透鏡，表面鍍有增透膜，口徑為5mm，焦距f₅=22.73mm，距離第一透鏡（2）的距離d₃=10mm，第一透鏡（2）和第二透鏡（3）間的距離d₁=20mm；

5)按照圖2所示的光路搭建系統，其中凹透鏡（5）安放于一維平移機構上，可以垂直進出光路；

6)進行參考光點陣列的標定：按照圖3所示，采用ZYGO干涉儀（6）為標準平行光光源，將微透鏡陣列（1）、第一透鏡（2）、第二透鏡（3）、光電探測器（4）和凹透鏡（5）的一維平移機構固定在微位移臺（7）上，微位移臺（7），能夠在光軸截面上做二維方向的平移和沿光軸俯仰、扭擺轉動；將凹透鏡（5）移出光路；利用ZYGO干涉儀（6）監視微透鏡陣列（1）表面的反射光，調節微位移臺（7）的俯仰和扭擺，直至使微透鏡陣列（1）表面的反射光垂直入射進入干涉儀，記錄此時光電探測器（4）中的光點陣列作為參考光點陣列；

7)進行入射光束與哈特曼波前探測器的孔徑對準：在ZYGO干涉儀（6）與微透鏡陣列（1）之間任意一個位置加入孔徑為1.2mm的孔徑光闌以模擬入射光束的出瞳將凹透鏡（5）按照權利要求1所述的位置平移進入光路，在光電探測器（4）中看到微透鏡陣列（1）的形貌圖像，調整微位移臺（7）的平移旋鈕，使哈特曼波前探測器整體垂直于光軸發生平移，尋找與孔徑光闌的對準位置，一邊調整一邊監測光電探測器（4）中的微透鏡陣列（1）的形貌，直到上下和左右兩個直徑端點都出現完整的微透鏡時，即完成入射光束與哈特曼波前探測器的孔徑對準過程；將凹透鏡（5）移出光路。