四波橫向剪切干涉技術(shù)是波前分析儀的**

時間：2022-07-24

這篇文章主要介紹了的PHASICS公司的**技術(shù)——波前測量。PHASICS提供所有級別的集成，從單一的波前傳感器到模塊，再到完整的系統(tǒng)，無論是干涉儀還是完整的MTF站。

在PHASICS所有的產(chǎn)品中都使用了一種技術(shù)，這就是所謂的四波橫向剪切干涉儀。它是一種衍射光柵和傳感器技術(shù)的結(jié)合。我們使用各種傳感器技術(shù)來覆蓋從紫外線到遠紅外線。

四波橫向剪切干涉儀 (QWLSI)的原理

當待測波前經(jīng)過波前分析儀（波前傳感器）時，光波通過特制光柵后得到一個與其自身有一定橫向位移的復制光束，此復制光波與待測光波發(fā)生干涉，形成橫向剪切干涉，兩者重合部位出現(xiàn)干涉條紋（圖1)。被測波前可能為平面波或者匯聚波，對于平面橫向剪切干涉，為被測波前在其自身嚴面內(nèi)發(fā)生微小位移發(fā)生微小位移產(chǎn)生一個復制光波;而對于匯聚橫向剪切千涉，復制光波由匯聚波繞其曲率中心轉(zhuǎn)動產(chǎn)生。干涉條紋中包含有原始波前的差分信息，通過特定的分析和定量計算梳理（反傅里葉變換）可以再現(xiàn)原始波前(圖2，3)。

圖1幾何光學描述波前畸形

圖2相位重建示意圖

圖3波前相位重構(gòu)原理圖

QWLSI 是Shack-Hartmann 夏克哈特曼波前傳感器和 Fizeau菲索干涉儀技術(shù)的代替品

四波橫向剪切干涉測量具有納米級靈敏度和非常高的空間分辨率的光束的相位和強度。這種創(chuàng)新技術(shù)依賴于將入射光束復制成 4 個相同波的衍射光柵。傳播幾毫米后，4 個復制品重疊并發(fā)生干涉，在探測器上形成干涉圖。相位梯度被編碼在干涉條紋變形中。

Shack-Hartmann 夏克哈特曼波前傳感器基于 2 個主要組件：微透鏡陣列和位于微透鏡陣列焦平面的圖像傳感器。Shack-Hartmann 操作原理是跟蹤探測器上焦點的位置。當入射波前是平面時，所有焦點圖像都位于由小透鏡陣列幾何形狀定義的規(guī)則網(wǎng)格中。一旦波前包含像差，焦點的圖像就會從它們的初始位置偏移。

Fizeau 干涉儀測量原理基于干涉儀布置，該布置依賴于參考表面（參考鏡或參考球體）和測試表面之間的干涉現(xiàn)象。干涉條紋被記錄在探測器上，表面形狀之間的任何偏差都會導致條紋失真。然后根據(jù)條紋失真計算波前。

QWLSI 技術(shù)的開發(fā)是為了克服 Shack-Hartmann (SH) 技術(shù)缺乏分辨率的問題。它使用智能衍射光柵設計，而不是 Hartmann 測試中使用的孔和 Shack 在 1960 年代提出的微透鏡。

四波橫向剪切干涉儀 (QWLSI) 提供：

-高分辨率：比 Shack-Hartmann 高 4 倍

-檢測器整個光譜范圍內(nèi)的無色度

-大動態(tài)允許直接測量發(fā)散光束

-與經(jīng)典 Fizeau 干涉儀不同，沒有參考臂

-緊湊和易于實施

波前傳感測量技術(shù)比較

Shack-Hartmann 波前傳感器與 Fizeau 干涉法與 QWLSI 波前傳感器

Phasics QWLSI 波前傳感器和Shack-Hartmann 波前傳感器技術(shù)都是集成到相機里面使用的，QWLSI 波前傳感器較高取樣達到852×720，消色差僅受檢測器限制且自我參照對振動不敏感，較大動態(tài)范圍可以達到500um PTV，Phasics QWLSI 波前傳感器的成本相比于其他另外兩種技術(shù)較加經(jīng)濟。

Phasics SID4系列波前分析儀的優(yōu)勢特點

四波橫向剪切干涉儀 (QWLSI)有幾個優(yōu)點。其中**個是分辨率高。因此，與Shack Hartmann波前傳感器相比，我們只需要4乘4的相機像素來獲得一個相位測量像素，這使我們能夠獲得典型的高分辨率。高達400*300個采樣點，具備強大的局部畸變測試能力，降低測量不準確性和噪聲;同時得到高精度強度分布圖。

Phasics SID4的CCD是640×480，分辨率為160×120，分辨率是CCD的四分之一。而Shack Hartmann擁有同樣的CCD，但它的分辨率只有32×32與Phasics SID4的分辨率相差4-5倍。Phasics SID4的像素比Shack Hartmann清晰許多。

*二個優(yōu)點是消色差。你可以在這個傳感器的所有檢測范圍內(nèi)使用波前傳感器進行波前測量，具有相同的精度，而不需要重新校準。這都是由于我們的技術(shù)是衍射法和干涉法的結(jié)合。干涉和衍射相結(jié)合抵消了波長因子，干涉條紋間距與光柵間距完全相等。適應于不多波長光學測量且不需要重復校準。

*三個優(yōu)勢是大動態(tài)范圍的測量能力。因此，例如，使用我們的傳感器，你通常可以測量高達500微米的峰谷像差--如果你真的聚焦，例如。這也使我們的系統(tǒng)能夠直接在發(fā)散光束上工作，而不僅僅是準直光束。這對于表征透鏡部件和透鏡組件特別有用。可見光波段可達500um的高動態(tài)范圍；可測試離焦量，大相差，非球面和復曲面等測。測試時可以簡單擺放波前分析儀，*額外的鏡頭，不會引起附加畸變。

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詞條
詞條說明
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