[發(fā)明專利]哈特曼波前探測(cè)器與入射光束的孔徑對(duì)準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210264033.8
• 申請(qǐng)日: 2012-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN102829882A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宣麗;穆全全;曹召良;胡立發(fā);彭增輝;李大禹;劉永剛;夏明亮;姚麗雙;楊程亮;魯興海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01J9/00
• 分類號(hào): G01J9/00;G02B27/30
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 南小平

1.哈特曼波前探測(cè)器與入射光束的孔徑對(duì)準(zhǔn)方法，其特征是在哈特曼波前探測(cè)器的轉(zhuǎn)接鏡頭上設(shè)計(jì)能插入、拔出一個(gè)凹透鏡的結(jié)構(gòu)，以在進(jìn)行哈特曼波前探測(cè)器與入射光束孔徑對(duì)準(zhǔn)時(shí)，將凹透鏡插入到轉(zhuǎn)接鏡頭中的光路上，從而使哈特曼的光電探測(cè)器上的光點(diǎn)陣列像切換為微透鏡陣列的實(shí)物像，實(shí)現(xiàn)可視化地調(diào)節(jié)微透鏡陣列的位置，使入射光束孔徑與哈特曼波前探測(cè)器孔徑對(duì)準(zhǔn)，然后將凹透鏡移出光路即可。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的哈特曼波前探測(cè)器與入射光束的孔徑對(duì)準(zhǔn)方法，其特征是所使用的哈特曼波前探測(cè)器光路如下：

哈特曼波前探測(cè)器由微透鏡陣列（1）、第一透鏡（2）、第二透鏡（3）、光電探測(cè)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(zhuǎn)接鏡頭，光電探測(cè)器（4）置于第二透鏡（3）的焦點(diǎn)處；微透鏡陣列（1）的焦距f₁、其口徑D₁，光電探測(cè)器（4）的口徑D₄是已知的，第一透鏡（2）的焦距f₂根據(jù)微透鏡陣列（1）的焦距f₁來確定，范圍在10mm～50mm之間，則轉(zhuǎn)接鏡頭中兩透鏡的焦距f₂與f₃和D₁與D₄的關(guān)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(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求2所述的哈特曼波前探測(cè)器與入射光束的孔徑對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于：

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

2)光電探測(cè)器（4）為高靈敏度EMCCD（英國(guó)ANDOR公司DV897），像素?cái)?shù)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(nèi)包含像素?cái)?shù)80×80個(gè)，使用2×2binning模式，采樣頻率達(dá)到960Hz，探測(cè)波段350nm～1000nm，每個(gè)微透鏡對(duì)應(yīng)binning后的4×4個(gè)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?qǐng)D2所示的光路搭建系統(tǒng)，其中凹透鏡（5）安放于一維平移機(jī)構(gòu)上，可以垂直進(jìn)出光路；

6)進(jìn)行參考光點(diǎn)陣列的標(biāo)定：按照?qǐng)D3所示，采用ZYGO干涉儀（6）為標(biāo)準(zhǔn)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(cè)器（4）和凹透鏡（5）的一維平移機(jī)構(gòu)固定在微位移臺(tái)（7）上，微位移臺(tái)（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(zhuǎn)動(dòng)；將凹透鏡（5）移出光路；利用ZYGO干涉儀（6）監(jiān)視微透鏡陣列（1）表面的反射光，調(diào)節(jié)微位移臺(tái)（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(jìn)入干涉儀，記錄此時(shí)光電探測(cè)器（4）中的光點(diǎn)陣列作為參考光點(diǎn)陣列；

7)進(jìn)行入射光束與哈特曼波前探測(cè)器的孔徑對(duì)準(zhǔn)：在ZYGO干涉儀（6）與微透鏡陣列（1）之間任意一個(gè)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(quán)利要求1所述的位置平移進(jìn)入光路，在光電探測(cè)器（4）中看到微透鏡陣列（1）的形貌圖像，調(diào)整微位移臺(tái)（7）的平移旋鈕，使哈特曼波前探測(cè)器整體垂直于光軸發(fā)生平移，尋找與孔徑光闌的對(duì)準(zhǔn)位置，一邊調(diào)整一邊監(jiān)測(cè)光電探測(cè)器（4）中的微透鏡陣列（1）的形貌，直到上下和左右兩個(gè)直徑端點(diǎn)都出現(xiàn)完整的微透鏡時(shí)，即完成入射光束與哈特曼波前探測(cè)器的孔徑對(duì)準(zhǔn)過程；將凹透鏡（5）移出光路。