技术摘要：
本发明涉及一种基于大口径光子筛的焦面哈特曼波前传感器装置，包括大口径光子筛、第一三维平移台、超分辨光子筛阵列、第二三维平移台、图像探测器、第三三维平移台和计算机，本发明的焦面哈特曼波前传感器通过超分辨光子筛阵列对入瞳焦平面处光的复振幅进行分割，可得  全部
背景技术：
1900年，德国天文学家J.Hartmann首次提出了哈特曼传感理论，哈特曼波前传感 器是一种精密的波前探测仪器，已广泛应用于各个领域。在自适应光学系统中，哈特曼波前 传感器测量的波前畸变信息，可反馈给波前校正系统以补偿待测波前的畸变；在生物光学 领域，哈特曼波前传感器可用于测量人眼的屈光误差和高阶象差，以实现波前引导的角膜 屈光性手术；在激光大气通信中，哈特曼波前传感器可测出波前误差、给出波前校正信号， 以降低波前畸变。哈特曼波前传感器在各个领域中的应用日益增加，而对哈特曼波前传感 器装置的研究也日趋重要。 哈特曼波前传感器通常用微透镜阵列对入瞳处波前进行分割采样，各个子波阵列 被聚焦于微透镜阵列的焦平面上，并形成焦斑阵列；通过测量每个焦斑质心相对于微透镜 阵列中心位置参考坐标系的相对位移，可求解得到整个待测波面的波前分布。焦面哈特曼 波前传感器是在哈特曼波前传感器的基础上发展起来的。焦面哈特曼波前传感器的结构是 在入瞳的焦面上放置微透镜阵列，在微透镜阵列的焦面上放置图像探测器；微透镜阵列对 入瞳焦平面处光的复振幅进行分割，并在图像探测器处形成焦斑阵列；根据焦斑阵列结合 相应算法，可计算得到入射波前的斜率，从而恢复待测波面的波前分布。 传统焦面哈特曼波前传感器为实现大口径波前的测量，往往需要采用子孔径拼接 技术以提高测量口径。拼接操作带来系统振动等误差，影响测量结果的准确性，且限制了焦 面哈特曼波前传感器的大口径波前的测量应用。为了突破这一限制，本发明专利提出了一 种基于大口径光子筛的焦面哈特曼波前传感器装置。该装置结构简单、对实验环境要求低、 抗干扰能力强，可避免拼接操作带来的机械误差，可实现大口径波前的直接测量。本装置所 使用的光子筛可为光子筛，亦可以用波带片等衍射元件，其可用于包括X射线到太赫兹波段 在内的相干波段，成本低、使用效率高，因此该装置可用于X射线的焦面哈特曼波前传感器， 为短波超分辨波前传感提供了新方案。
技术实现要素：
本发明提出一种基于大口径光子筛的焦面哈特曼波前传感器装置，以实现快速、 实时地恢复待测波面的波前分布，该装置通过使用光子筛实现对待测波面进行缩束，再利 用超分辨光子筛阵列对入瞳焦平面处光的复振幅进行分割，从而实现整个待测波面的波前 复原。该装置可实现大口径待测波面的直接测量，可扩展焦面哈特曼波前传感器的应用范 围，可降低焦面哈特曼波前传感器光学系统的复杂程度。 本发明的技术方案是： 一种基于大口径光子筛的焦面哈特曼波前传感器，其特点在于，包括大口径光子 3 CN 111579098 A 说　明　书 2/3 页 筛、第一三维平移台、超分辨光子筛阵列、第二三维平移台、图像探测器、第三三维平移台和 计算机；所述的光子筛固定在第一三维平移台上，所述的超分辨光子筛阵列固定在第二三 维平移台上，所述的图像探测器固定在第三三维平移台上，且图像探测器的输出端与所述 的计算机的输入端连接； 所述的大口径光子筛的焦距为f1，所述的超分辨光子筛阵列的焦距为f2，所述的超 分辨光子筛阵列放置在所述的光子筛的焦面处； 待测波面入射到所述的大口径光子筛后，经该光子筛聚焦后，经过所述的超分辨 光子筛阵列，到达所述的图像探测器； 通过移动所述的第一三维平移台、所述的第二三维平移台和所述的第三三维平移 台，使所述的图像探测器探测到具有不同横向分布的焦斑阵列。 所述的超分辨光子筛阵列具有m×n个透镜阵列，用于产生焦斑阵列。 利用所述的基于大口径光子筛的焦面哈特曼波前传感器装置对待测波面波前分 布的重构方法，其特征在于，该方法包括下列步骤： 1)将所述的超分辨光子筛阵列放置在所述的光子筛的焦面处； 待测波面入射到所述的大口径光子筛，经该光子筛聚焦后，经过所述的超分辨光 子筛阵列，到达所述的图像探测器； 通过移动所述的第一三维平移台、第二三维平移台和第三三维平移台，使所述的 图像探测器探测到的具有不同横向分布的焦斑阵列； 2)测量所述的焦斑阵列中每个焦斑质心相对于所述的超分辨光子筛阵列中心位 置参考坐标系的相对位移，计算对应子待测波面的平均斜率，从而求解得到整个待测波面 的波前分布。 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、本发明结构简单，体积小，操作简单，对环境要求较低。 2、本发明通过使用传统光子筛实现对待测波面的缩束，再利用超分辨光子筛阵列 对入瞳焦平面处光的复振幅进行分割，从而实现整个待测波面的波前复原。 3、本发明可实现大口径待测波面的直接测量，可扩展焦面哈特曼波前传感器的应 用范围，可降低焦面哈特曼波前传感器光学系统的复杂程度。 附图说明 图1为本发明基于大口径光子筛的焦面哈特曼波前传感器装置的结构示意图； 图2(a)为本发明所用大口径光子筛的结构示意图，图2(b)为本发明所用超分辨光 子筛阵列的子透镜结构示意图； 图3为本发明所用超分辨光子筛阵列的子透镜结构示意图；