波前傳感器(波前分析儀)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)最重要的組成部件之一，決定了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)最終的調(diào)制結(jié)果。同時(shí)波前探測器在激光,、天文、顯微,、眼科等復(fù)雜自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的波前像差檢測，虹膜定位像差引導(dǎo),，大口徑高精度光學(xué)元器件檢測,，平行光管/望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的檢測與裝調(diào)，紅外,、近紅外探測,，激光光束性能、波前像差,、M^2,、強(qiáng)度的檢測，高精密光學(xué)元器件表面質(zhì)量的檢測等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,。法國PHASICS公司研發(fā)團(tuán)隊(duì),，突破傳統(tǒng)技術(shù)的壁壘，成功研發(fā)出了世界上分辨率最高的四波剪切干涉技術(shù)波前探測器,。本文簡單介紹了波前傳感器的原理和典型應(yīng)用,，以及四波剪切干涉技術(shù)原理，比較了剪切干涉技術(shù)的波前分析儀與傳統(tǒng)哈特曼傳感器的特點(diǎn),。
引言：
波前傳感器（Wave Front Sensor）,，按照其技術(shù)發(fā)展的歷史可以分為三個(gè)階段：第一階段，1900年德國科學(xué)家哈特曼采用挖孔的光闌技術(shù)制作完成了世界上第一個(gè)可以用于檢測波前的傳感器,。第二階段,，1971年R.K.Shack采用為透鏡陣列研發(fā)成功了精度更高的夏克-哈特曼波前分析儀,。2000年法國Phasics研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用四波剪切干涉技術(shù)成功研發(fā)了基于四波橫向剪切干涉技術(shù)（4-Wave Lateral Shearing Interferometry），該波前探測器具有高分辨率（400X300）,、高動(dòng)態(tài)范圍（500 um）,、消色差、高靈敏度,、高相對(duì)精度（2nm RMS）,、無需校正、體積小,、操作簡便等特點(diǎn),。上海昊量光電設(shè)備有限公司代理的法國phasics波前相差儀可以實(shí)時(shí)測量成像系統(tǒng)瞳面波前誤差，然后將這些測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成自適光學(xué)系統(tǒng)的控制信號(hào),，并對(duì)成像系統(tǒng)的光學(xué)特性進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,，實(shí)時(shí)校正入射光束波前變形，從而補(bǔ)償又大氣湍流引起的波前畸變,，使物鏡得到接近衍射極限的目標(biāo)像,。
波前傳感器的技術(shù)革命
四波剪切干涉技術(shù)原理：
剪切干涉技術(shù)基本原理是將待檢測的激光波前分成兩束，其中的一束相對(duì)于另一束橫向產(chǎn)生一些錯(cuò)位,，兩束錯(cuò)位的光波各自保持完整的待測波前信息，相互疊合后,，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,，CCD/CMOS相機(jī)會(huì)接收干涉圖樣，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算分析,，從而利用傅立葉變換的相關(guān)計(jì)算,，分析出待測波前的相位分布，以及強(qiáng)度分布等,?；诟缮鏃l紋的疏密度敏感于波前的斜率，因此波前傳感器在探測波前的偏離范圍較傳統(tǒng)的哈特曼傳感器具有更大的優(yōu)越性,。
波前傳感器的技術(shù)革命
波前傳感器的典型應(yīng)用
光在傳輸?shù)倪^程中會(huì)經(jīng)過不同的介質(zhì),，不同的介質(zhì)由于其構(gòu)成物質(zhì)的分布不均勻，從而導(dǎo)致光的波前產(chǎn)生各種各樣的變化,，自適應(yīng)系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生,。作為自適應(yīng)系統(tǒng)中重要的一環(huán)，波前傳感器的檢測精度,，動(dòng)態(tài)范圍等等因素,，都制約著自適應(yīng)系統(tǒng)最終的調(diào)制結(jié)果。由于剪切干涉波前分析儀具有分辨率高,，探測精度高,，探測速度快,，操作簡便，可直接的三維顯示波前畸變的模式等優(yōu)點(diǎn),，目前已經(jīng)得到了廣泛的使用,。
1、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)波前探測
在自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中利用Phasics波前傳感器檢測到精確的波前畸變信息,，反饋給波前校正系統(tǒng)以補(bǔ)償待測波前的畸變,，從而可有效的降低湍流應(yīng)的影響，補(bǔ)償大氣湍流引起的光波相位擾動(dòng),。
波前傳感器的技術(shù)革命
2,、激光光束性能、波前像差,、M^2,、強(qiáng)度等的檢測
激光光束質(zhì)量是激光器的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)參數(shù)，主要是指光束在傳播中橫截面的場強(qiáng)分布及變化,，主要的參量包括：光束直徑,，傳播模式，遠(yuǎn)場發(fā)散角,，光斑方向漂移等,。研究波前相位的畸變是分析激光裝置中腔鏡變形的主要依據(jù)，提高波前性能是提高光束質(zhì)量的重要手段,。
波前分析儀可以用于激光波前的檢測,，同時(shí)可以得到激光的光強(qiáng)分布和其他的激光光束質(zhì)量參數(shù)，為同時(shí)檢測激光波前和光束質(zhì)量提供了一種高精度,，高靈敏度,，實(shí)時(shí)3D顯示，簡便可行的新方法,。
波前傳感器的技術(shù)革命
3,、精密光學(xué)元器件檢測
隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)精密光學(xué)元器件的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)要求越來越高,，波前探測器能給精密的對(duì)光學(xué)元器件進(jìn)行檢測,，實(shí)時(shí)得到精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對(duì)于精密光學(xué)元器件的生產(chǎn)無疑產(chǎn)生了一場新的技術(shù)革命,。相對(duì)于傳統(tǒng)的干涉儀檢測光學(xué)元器件的波前,，Phasics波前分析儀更適合像差、球差較大的非球面透鏡的檢測,。波前分析儀具有無需標(biāo)準(zhǔn)件,，體積小，精度高,，數(shù)值孔徑大（可達(dá)0.75）,，等優(yōu)點(diǎn),。上海昊量光電設(shè)備有限公司可根據(jù)客戶的實(shí)際檢測需求，做個(gè)性化的波前傳感器檢測方案,。
波前傳感器的技術(shù)革命
4,、激光等離子體檢測分析
法國Phasics公司（昊量光電代理）SID4系列等離子體分析儀(Plasma Diagnosis)是一款便攜式、高靈敏度,、高精度的等離子體分析儀,。該產(chǎn)品基于波前分析的四波剪切干涉技術(shù)，可實(shí)時(shí)檢測激光產(chǎn)生的等離子體的電子密度,、模式及傳播方式,。可實(shí)時(shí)的監(jiān)測等離子體的產(chǎn)生,、擴(kuò)散過程,，以及等離子體的品質(zhì)因數(shù)?？梢愿玫貫榭蛻粼趪娮煸O(shè)計(jì),、激光脈沖的照度、氣壓,、均勻性等方面提供最優(yōu)化的數(shù)據(jù)支持,。
波前傳感器的技術(shù)革命
除此之外，波前分析儀還被廣泛的應(yīng)用于紅外,、近紅外探測,；平行光管/望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的檢測與裝調(diào)；衛(wèi)星遙感成像,、生物成像、熱成像領(lǐng)域,；球面,、非球面光學(xué)元器件檢測 (平面, 球面, 透鏡)；虹膜定位像差引導(dǎo),；大口徑高精度光學(xué)元器件檢測,；激光通信領(lǐng)域；航空航天等領(lǐng)域,。