1夏克-哈特曼波前傳感器

夏克-哈特曼波前傳感器(Shack-Hartmann wavefront sensor, SHWFS)是一種用于測量光波前的光學裝置，廣泛應用于自適應光學系統、天文觀測和激光加工等領域。其基本工作原理是通過微透鏡陣列對入射波前進行分解，將光波前分成多個小光斑，再通過分析這些光斑的位置偏移來重建波前信息。

UPOLabs研制的夏克-哈特曼波前傳感器頻響特性接近單位均勻響應，測量動態范圍高達120λ，極大地提高了夏克-哈特曼波前傳感器的測量性能，工作波長可擴展至紫外-近紅外光譜測量范圍。其配套的分析軟件具備實時計算及顯示波前三維分布、zernike像差系數、賽德爾像差系數、斯特列爾比、點擴散函數、線擴散函數、調制傳遞函數等功能。

2液晶空間光調制器

液晶空間光調制器(Spatial Light Modulator, SLM)是一種能夠動態控制光波的相位、振幅或偏振的光學器件，廣泛用于激光加工、光學成像、全息顯示和自適應光學等領域。液晶空間光調制器(SLM)通過其動態相位調制能力來模擬、分析和校正光學系統中的各種像差，這種仿真在光學設計、自適應光學、激光加工等領域中具有重要意義。

3模擬像差測量實驗裝置

UPOLabs設計了如圖1所示的實驗系統，通過對SLM加載不同相位圖來模擬不同的系統像差，利用UPOLabs研制的WA400-128夏克哈特曼波前傳感器來測量實際得到的系統像差，通過澤尼克多項式擬合的方法可以對加載的相位圖引入的系統像差進行理論仿真，得到的實驗測量結果與理論結果具有較好的一致性，實驗表明WA400-128波前傳感器可以準確測量波前。理論仿真中光束直徑設置為4.8mm。

圖1 實驗系統裝置圖

Laser：激光器;LP：偏振片;BE：擴束鏡;NPBS：非偏轉分束方塊;SLM：液晶空間光調制器(HDSLM80R Plus，UPOLabs);L1，L2：透鏡;SHWFS：夏克哈特曼波前傳感器(UPOLabs)。

4像差實驗結果對比

圖2-圖5展示了SLM加載不同相位圖時理論仿真得到的像差以及利用波前傳感器得到的像差實驗結果對比。

圖2 系統像差模擬1以及相應的理論仿真(b)與實驗測量結果(c)。

實驗結果與理論仿真結果的PV值相對誤差<5%，RMS值相對誤差2.49%。

圖3 系統像差模擬2以及相應的理論仿真與實驗測量結果。

實驗結果與理論仿真結果的PV值相對誤差<4%。

圖4 系統像差模擬4以及相應的理論仿真與實驗測量結果。

實驗結果與理論仿真結果的PV值相對誤差<4%，RMS相對誤差1.46%。

圖5 系統像差模擬5以及相應的理論仿真與實驗測量結果。

實驗結果與理論仿真結果的PV值相對誤差<4%，RMS相對誤差0.21%。

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