大动态测量范围的波前测量系统及其测量方法
【专利摘要】一种大动态测量范围的波前测量系统及其测量方法，该波前测量系统包括测量单元、控制单元及数据处理单元，其中，该测量单元，包括波前分割取样元件、聚光元件、光电传感器，所述波前分割取样元件、聚光元件和光电传感器整合在一起形成测量单元，该控制单元控制该测量单元在一测量平面内做平移运动，对待测激光光束不同位置的取样光束进行测量，该数据处理单元对测量的数据进行处理，计算出每束取样光束的前进角度，最后通过波前重构算法计算出所测激光光束的波前分布。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光波前测量系统，尤其涉及大动态测量范围的波前测量系统及测量 方法。 大动态测量范围的波前测量系统及其测量方法
【背景技术】
[0002] 哈特曼波前测量系统通常由波前分割取样数组(通常选用微透镜数组)、光电传感 器数组(通常选用CCD数组)、计算机和数据处理软件等部分组成。微透镜数组中的子透镜 将入射波前分割成相应的子区域，并且将子孔径范围内的光束聚焦到CCD传感器的光敏面 上。通过图像采信号控制CCD传感器采集光斑数组的图像信息，再把采集到的图像信息传 输给计算机，由计算机的数据处理软件计算出畸变波前光斑质心坐标与参考波前质心坐标 之差，从而获得每个子区域上的波前信息，最后通过波前重构算法计算出入射波前的波前 形状。
[0003] 现有的Shack-Hartmann (夏克-哈特曼）波前测量系统，由于波前分割取样数组 的每个孔径皆对应到光电传感器数组上各自固定面积的感应区域，所以可量测范围的角度 被限制在一定范围，对于大散射角的单模激光，现有的夏克哈特曼波前测量系统不能精确 的测量。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种大动态测量范围的波前测量系统及其波前测量方法。
[0005] -种大动态测量范围的波前测量系统，用于量激光光束波前的测量，包括：测量单 元、数据处理单元及控制单元，该控制单元控制该测量单元移动至不同位置测量待测激光 光束中一取样光束并并将测量数据输出给数据处理单元，数据处理单元根据该一取样光束 的测量数据计算出该取样光束的前进方向，其中，该测量单元包括波前分割取样元件、聚光 元件及光电感测器。
[0006] 大动态测量范围的波前测量方法，用于测量激光光波前测量，包括以下步骤： 对入射激光光束进行分割取样，于入射激光光束中撷取一待测取样光束； 将所述取样光束聚焦在一光电感测器的光敏面上； 采集所述取样光束聚焦在光电感测器光敏面上的光斑的位置信息，计算出光斑的质心 坐标； 在侦测平面内不同的位置，撷取另一待测取样光束，重复上述步骤，测量该侦测平面内 的该另一待测取样光束。
[0007] 本发明通过对夏克-哈特曼波前测量系统的波前分割取样单元及光传感器单元 进行改进，由整体测量转换为单点测量，有效地增加了波前传感的的动态测量范围及测量 精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1为本发明一实施例大动态测量范围的波前测量系统的结构示意图。
[0009] 图2为本发明一实施例大动态范围波前测量方法的流程图。
[0010] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种大动态范围的波前测量系统，用于激光光束波前的测量，其特征在于，包括：测 量单元、数据处理单元及控制单元，该控制单元控制该测量单元移动至不同位置于待测激 光光束中撷取一取样光束并将测量数据输出给数据处理单元，数据处理单元根据测量单元 测量的该一取样光束的测量数据计算出该取样光束的前进方向，其中，该测量单元包括波 前分割取样元件、聚光元件及光电传感器，该波前分割取样元件、聚光元件和光电传感器整 合在一起形成测量单元。
2. 如权利要求1所述的大动态范围的波前测量系统，其特征在于，所述波前分割取样 元件为具有一微型针孔的挡光板，该微型针孔的直径远小于该激光光束的直径，用于于该 激光光束中撷取一取样光束。
3. 如权利要求2所述的大动态范围的波前测量系统，其特征在于，所述聚光元件为一 微型透镜，该微透镜设置在微型针孔中。
4. 如权利要求1所述的大动态范围的波前测量系统，其特征在于，所述光电传感器设 置在聚光元件的后面，光电传感器的光敏面位于聚光元件的焦平面上，用于采集所述取样 光束聚焦在光电感测器光敏面上的光斑的位置信息。
5. 如权利要求4所述的大动态范围的波前测量系统，其特征在于，所述光电传感器为 C⑶传感器或COMS传感器。
6. 如权利要求4所述的大动态范围的波前测量系统，其特征在于，所述数据处理单元 根据光电感测器所采集取样光束的光斑的位置信息计算出光斑的质心坐标并进一步计算 出该取样光束的前进方向。
7. -种大动态范围波前测量方法，用于测量激光光波前，其特征在于，包括以下步骤： 对入射激光光束进行分割取样，于入射激光光束中撷取一待测取样光束； 将所述取样光束聚焦在一光电传感器的光敏面上； 采集所述取样光束聚焦在光电感测器光敏面上的光斑的位置信息，计算出该光斑的质 心坐标并进一步计算出该取样光束的前进方向； 在侦测平面内不同的位置，撷取另一待测取样光束，重复上述步骤，测量该侦测平面内 的该另一待测取样光束。
【文档编号】G01J9/00GK104101435SQ201310120246
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月9日 优先权日:2013年4月9日
【发明者】王何立颖 申请人:鸿富锦精密工业（深圳）有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司