[發明專利]一種波前傳感器

有效

• 申請號: 201610693909.9
• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號: CN107764413B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 趙娟
• 申請（專利權）人: 深圳超多維光電子有限公司
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;劉偉

本發明提供一種波前傳感器，包括液晶透鏡結構和與所述液晶透鏡結構相對設置的圖像傳感器，其中所述液晶透鏡結構用于：當入射光通過時，將入射光分割為一波前陣列，且使波前陣列中，偏振分量為第一方向的波前和偏振分量為第二方向的波前，分別在所述圖像傳感器上會聚成像，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。利用液晶分子能夠在電壓控制下產生偏轉，形成液晶透鏡結構的原理，通過設置液晶透鏡結構，該波前傳感器不但能夠進行光束的波前狀態檢測，還具備了檢測偏振像差的功能。

技術領域

本發明涉及光學系統技術領域，尤其是指一種波前傳感器。

背景技術

波前傳感器是自適應光學系統的重要組成部分，用來實時檢測光學系統的波前畸變。目前市場上流行的波前傳感器主要分為以下三種：剪切干涉儀、Shack-Hartmann(SH-WFS)波前傳感器和曲率波前傳感器。其中，SH-WFS因其光能利用率高、結構緊湊、適用波長范圍廣等優點獲得了最廣泛的應用。

然而，傳統的SH-WFS波前傳感器是基于標量光學基礎的，以光學系統能夠均勻地傳播所有偏振態的光線為檢測前提。然而對于實際光束傳輸來說，對于有大角度入射光以及工作在寬光譜范圍內的系統，上述假設并不成立，偏振引起的像差已經成為影響系統性能的一個重要因素，而現有技術的SH-WFS波前傳感器并不具備檢測偏振像差的功能，因此不能夠獲得理想的檢測效果。

發明內容

本發明技術方案的目的是提供一種波前傳感器，解決現有技術波前傳感器不能檢測偏振像差的問題。

本發明提供一種波前傳感器，其中，包括液晶透鏡結構和與所述液晶透鏡結構相對設置的圖像傳感器，其中所述液晶透鏡結構用于：當入射光通過時，將入射光分割為一波前陣列，且使波前陣列中，偏振分量為第一方向的波前和偏振分量為第二方向的波前，分別在所述圖像傳感器上會聚成像，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。

優選地，上述所述的波前傳感器，其中，所述液晶透鏡結構包括多個陣列排布的子透鏡，以所述子透鏡直徑為邊長的正方形的面積的總和等于整數倍的所述圖像傳感器的成像平面的面積。

優選地，上述所述的波前傳感器，其中，所述液晶透鏡結構還用于：使所述波前陣列中，偏振分量為第一方向的波前和偏振分量為第二方向的波前，在所述圖像傳感器的會聚成像范圍位于同一個宏像素中。

優選地，上述所述的波前傳感器，其中，所述液晶透鏡結構還用于：使所述波前陣列中，偏振分量為第一方向的波前和偏振分量為第二方向的波前，在所述圖像傳感器的會聚成像范圍位于不同的宏像素中。

優選地，上述所述的波前傳感器，其中，所述液晶透鏡結構包括：

第一液晶透鏡單元，用于平行于所述圖像傳感器的成像平面形成多個依次排列的第一子透鏡，使得入射光通過所述第一子透鏡時，分割為一波前陣列，且使波前陣列中，偏振分量為第一方向的波前會聚至所述圖像傳感器的成像平面，偏振分量為第二方向的波前仍以原方向傳輸；

第二液晶透鏡單元，用于平行于所述圖像傳感器的成像平面形成多個依次排列的第二子透鏡，使得波前陣列通過所述第一子透鏡之后，通過第二子透鏡時，偏振分量為第二方向的波前會聚至所述圖像傳感器的成像平面，偏振分量為第一方向的波前仍以原方向傳輸。

優選地，上述所述的波前傳感器，其中，所述第二子透鏡與所述圖像傳感器之間的距離小于所述第一子透鏡與所述圖像傳感器之間的距離，且所述第一子透鏡與所述第二子透鏡一一對應設置，所述第一子透鏡對應所述圖像傳感器上的宏像素為第一宏像素，相對應所述第二子透鏡對應所述圖像傳感器上的宏像素為第二宏像素，其中所述第一宏像素與所述第二宏像素包括相同的像素單元。

優選地，上述所述的波前傳感器，其中，所述波前傳感器還包括第一控制結構，用于使在不同時刻，所述波前陣列中，偏振分量為第一方向的波前和偏振分量為第二方向的波前，分別在所述圖像傳感器上會聚成像。