多功能哈特曼(S-H) 波前探测系统

2013-04-08  来源:

项目分类:观测仪器设备  立项年度:2008

负责人:王建立       完成年度:2010

完成单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

一、项目简要说明

测量光束的波前相位对于评价光学系统的质量和优化光学系统的性能至关重要,通过测量波前相位误差并分析产生误差原因,就可以采取适当措施提高光学系统的质量和性能。干涉仪与Shack-Hartmann(S-H)探测器是常用的波前探测设备,在很多领域中得到广泛应用。

干涉仪是传统的光学检测设备,测量分辨率和精度都很高。但干涉仪对环境影响比较敏感,振动和温度变化等因素对测量精度影响很大;而且干涉仪需要单色参考光源,光谱利用率很低,参考光束的质量直接决定了测量精度;此外干涉仪价格昂贵,运行和维护费用也很高。与干涉仪相比,S-H 探测器更为紧凑牢固,不易受环境影响,在保证灵敏度的同时具有更大的动态范围;S-H探测器无需参考光源,因而能够利用更宽的谱段,适于在弱光条件下使用;S-H 探测器价格相对低廉,运行和维护费用都很低。虽然S-H 探测器分辨率和精度不如干涉仪高,但随着主要部件相机和微透镜阵列技术的进步以及测量和处理技术的

完善,测量分辨率和精度都在不断提高。

不同应用对S-H 探测器的需求不尽相同,而不同的需求又决定了不同的系统参数,一般根据具体应用的需求对S-H 探测器进行定制,因此需要较长的周期和较高的成本。多功能S-H 波前探测系统,通过更换相机和微透镜阵列等组件,以较低成本快速构建实用系统从而满足不同应用的需求。多功能S-H 波前探测系统除了可以代替干涉仪用于某些光学元件和光学系统的检测之外,

还可用于光束质量标定、辅助对准和装调、主动光学和自适应光学等诸多方面,特别是利用S-H探测器可对局部波前进行拼接缝合,从而能够高效地实现对大口径光学系统的检测。

多功能S-H 波前探测系统中包括多台相机和一系列不同规格的微透镜阵列,通过更换相机可以满足对光谱范围、量子效率、像素数量、帧频等参数的不同要求,通过更换微透镜阵列可以实现不同的测量分辨率和动态范围。图像处理可基于通用计算机实现,对需要进行高速处理的应用可采用DSP 等专用处理器。此外系统中还包括可灵活配置的平台,便于固定和调整各种组件。为了对系统进行装调和校准,还需要配备标定光源等辅助设备。

该仪器的主要技术指标:

二、在科研工作中发挥的作用

项目组利用“多功能S-H 波前探测系统”进行了相关项目的光学元件的检测,具体如下:

1. 光学元件和光学系统检测:透射/ 反射元件和系统的光学检测;

2. 光学系统对准和装调:望远镜光学系统的对准和装调等;

3. 主动光学系统的波前探测:整镜面、拼接镜面的波前探测;

4. 自适应光学系统的波前探测:弱光条件下的高速波前探测;

5. 大口径光学系统检测:通过拼接缝合局部波前实现对整体波前的探测。

(长春光机所科研条件处供稿)

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