[發明專利]基于指向調制微透鏡陣列的波前傳感器及波前檢測方法

有效

• 申請號: 202011485048.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112729570B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 武春風;董理治;王勛;陳善球;吳豐陽;鄧鍵;馬社;王曉丹
• 申請（專利權）人: 航天科工微電子系統研究院有限公司
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G02B3/00;G02B27/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 賈年龍

1.基于指向調制微透鏡陣列的波前傳感器，其特征在于，包括指向調制微透鏡陣列(1)和光電探測器陣列(2)，光電探測器陣列(2)安裝在指向調制微透鏡陣列(1)的焦面上；指向調制微透鏡陣列(1)中光軸上的子透鏡僅對光束聚焦，不對光束偏轉，其余子透鏡均使光束向光軸方向進行偏轉并聚焦，待測光束被各子透鏡聚焦后的光斑均位于光電探測器陣列(2)上；所述指向調制微透鏡陣列(1)包括(2N+1)×(2N+1)個子透鏡，每個子透鏡邊長為D，中心位置坐標為(x_mn，y_mn)，其中m＝1,2,3…2N+1,n＝1,2,3…2N+1,x_mn＝(n-N-1)D，y_mn＝(-m+N+1)D；

每個子透鏡對應光電探測器陣列(2)上的一個正方形子孔徑，中心位置坐標為(x_smn，y_smn)，其中x_smn＝(n-N-1)D_s，y_smn＝(-m+N+1)D_s，D_s是光電探測器陣列(2)上的子孔徑間隔；每個子透鏡的焦距f_mn為：

其中，f₀是指向調制微透鏡陣列(1)中位于光軸上子孔徑的焦距，該子孔徑的中心位置坐標為(0,0)；每個子透鏡引入x方向的指向調制θ_xmn為：

引入y方向的指向調制θ_ymn為：

其中，arctan表示反正切函數，每個子透鏡引入的相位調制為：

其中，λ是待測光束的波長，且

2.根據權利要求1所述的基于指向調制微透鏡陣列的波前傳感器，其特征在于，所述光電探測器陣列(2)包括CCD相機、CMOS相機、紅外焦平面陣列、APD陣列中的任一種。

3.根據權利要求2所述的基于指向調制微透鏡陣列的波前傳感器，其特征在于，所述指向調制微透鏡陣列(1)包括通過光刻方法在石英基片上生成的指向調制微透鏡陣列和由液晶空間光調制器生成的指向調制微透鏡陣列中的任一種。

4.根據權利要求3所述的基于指向調制微透鏡陣列的波前傳感器，其特征在于，所述波前傳感器的外觀形狀為平板形狀結構。

5.一種光束波前檢測方法，其特征在于，包括：

采用如上任一所述的波前傳感器，并使用該波前傳感器中的光電探測器陣列(2)探測各子透鏡聚焦光斑的位置，然后計算出對應的波前斜率，進而得到待測光束的波前Φ。

6.根據權利要求5所述的光束波前檢測方法，其特征在于，待測光束入射后，計算得到每個子孔徑內光斑質心位置為(x_amn，y_amn)，則x方向的波前斜率S_xmn計算公式為：

y方向的波前斜率S_ymn計算公式為：

7.根據權利要求6所述的光束波前檢測方法，其特征在于，采用區域法或者模式法，再結合S_xmn和S_ymn計算得到待測光束的波前Φ。

8.根據權利要求5～7任一所述的光束波前檢測方法，其特征在于，波前傳感器中的指向調制微透鏡陣列(1)通過光刻方法在石英基片上生成，或由液晶空間光調制器生成。